Galvanisierte DiamantwerkzeugeAls Diamantwerkzeuge bezeichnet man Werkzeuge, bei denen durch galvanische Metallabscheidung eine feste Matrix aus Metall auf einem Substrat (Stahl oder anderen Materialien) aufgebracht wird. Sie finden breite Anwendung in der mechanischen Elektronik, der Glas-, Baustoff- und Erdölindustrie sowie in weiteren Branchen. Galvanisch beschichtete Diamantwerkzeuge spielen eine entscheidende Rolle in verschiedenen Bereichen wie Mechatronik, Glas-, Baustoff- und Erdölindustrie. Diese Werkzeuge zeichnen sich durch hohe Effizienz, lange Lebensdauer und präzise Schleifleistung aus.
Um die gewünschten Eigenschaften zu erzielen, muss das galvanisch beschichtete Metall des Werkzeugs nicht nur eine hohe Härte und Verschleißfestigkeit aufweisen, sondern auch gleichmäßig auf dem Substrat verteilt sein. Diese gleichmäßige Verteilung ist entscheidend, um ein Abblättern der Beschichtung und damit eine verkürzte Lebensdauer des Werkzeugs zu verhindern. Bestimmte Branchen, wie die Magnetwerkstoff- und Keramikbearbeitung, stellen besondere Anforderungen an die Haftung zwischen dem beschichteten Metall und dem Stahlsubstrat. In der Magnetwerkstoffindustrie wird beispielsweise das Pulverschleifen mit einer kontrollierten Vorschubgeschwindigkeit von etwa 0,3 mm durchgeführt. Ebenso werden in der Keramikindustrie Trockenschleifverfahren mit hohem Vorschub eingesetzt, die eine starke Haftung zwischen dem beschichteten Metall und dem Stahlsubstrat erfordern. Bei der Herstellung galvanisch beschichteter Diamantwerkzeuge legen Hersteller oft Wert auf die Art des Beschichtungsmetalls, die Härte und die Verschleißfestigkeit, vernachlässigen aber häufig die entscheidenden Aspekte einer starken Haftung zwischen dem Beschichtungsmetall und dem Substrat. Daher kommt es nicht selten vor, dass sich die Beschichtung während des Gebrauchs ablöst. Dieser Artikel analysiert die Ursachen dieses Problems und erörtert kurz die Lösungsansätze.
Die drei Arten von abblätternden Beschichtungen bei galvanisch beschichteten Diamantwerkzeugen sind:
Ablösung der Beschichtung von der Substratoberfläche: Die diamanthaltige Metallbeschichtung und die diamantfreie Metallgrundierung werden gleichzeitig vom Stahlsubstrat abgelöst.
Abblättern der Schicht zur Metallgrundierung: Die diamantfreie Metallgrundierung bleibt auf dem Stahlsubstrat haften, während die diamanthaltige Metallbeschichtung von der Metallgrundierung abblättert.
Delamination und Ablösung des Beschichtungsmetalls bei diamanthaltigen Metallbeschichtungen: Das Beschichtungsmetall im Kontaktbereich des Werkstücks verschleißt nicht normal, sondern löst sich in Flocken- oder Pulverform ab, während die Diamantpartikel nicht vollständig abgelöst werden. Diese Art des Abplatzens bleibt oft unbemerkt und führt zu falschen Annahmen über mangelnde Haftung oder Verschleißfestigkeit des beschichteten Metalls. Kontinuierliche große Poren auf der Werkzeugoberfläche können auf diese Art des Abplatzens hinweisen, wenn Diamantkörner während des normalen Werkzeuggebrauchs abbrechen.
Das Verständnis dieser Abplatzungsarten kann helfen, spezifische Probleme zu identifizieren und geeignete Maßnahmen zu ergreifen, um die Haftfestigkeit und Haltbarkeit von diamantbeschichteten Werkzeugen zu verbessern.
Ursachen für das Abblättern der Beschichtung:
Die Vorbehandlung vor der Galvanisierung spielt eine entscheidende Rolle für die Haftung und Qualität der Beschichtung auf dem Stahlsubstrat. Im Folgenden werden einige Auswirkungen der Vorbehandlung erläutert: Oberflächenreinigung: Mechanisches Polieren und Entfetten entfernen Fremdkörper, Öl und andere Verunreinigungen von der Substratoberfläche. Dadurch wird sichergestellt, dass die Beschichtung ohne Verunreinigungen direkt auf der Metalloberfläche haftet. Eine unzureichende Oberflächenreinigung kann zu schlechter Haftung und Abplatzungen der Beschichtung führen. Entfernung der Oxidschicht: Durch Ätzen wird eine Oxidschicht entfernt, die sich durch Einwirkung von Luft oder anderen Umwelteinflüssen auf einem Substrat gebildet hat. Vor der Galvanisierung muss diese Oxidschicht entfernt werden, um die darunterliegende Metalloberfläche freizulegen. Wird die Oxidschicht nicht effektiv entfernt, behindert dies die Bildung einer starken Verbindung zwischen dem Beschichtungsmetall und dem Grundmetall, was zu schlechter Haftung führt. Aktivierung: Die Aktivierung dient dazu, eine chemisch aktive und saubere Oberfläche für den Galvanisierungsprozess bereitzustellen. Sie fördert die Haftung der Beschichtung, indem sie die Verbindung zwischen Substrat und Beschichtungsmaterial verbessert. Aktivierungsprozesse wie Beizen oder Elektroreinigen entfernen verbleibende Oxidschichten und schaffen spezifische Oberflächenbedingungen, die die Haftung zwischen Substrat und Beschichtung verbessern. Eine gute Vorbehandlung der Beschichtung gewährleistet, dass die Substratoberfläche sauber, frei von Verunreinigungen und optimal aktiviert ist. Dies fördert eine starke Verbindung zwischen Beschichtung und Substrat und sorgt für eine hochwertige, dauerhafte Oberfläche. Unzureichende Vorbehandlungen können hingegen zu Haftungsproblemen, Beschichtungsfehlern und einer verminderten Produktleistung führen.
Neben einer mangelhaften Vorbehandlung vor der Beschichtung sind die Gründe für das Ablösen der Beschichtung folgende:
Unzureichende Oberflächenvorbereitung: Zusätzlich zur Vorbehandlung vor der Beschichtung muss die Substratoberfläche gründlich gereinigt und vorbereitet werden, um eine optimale Haftung der Beschichtung zu gewährleisten. Verunreinigungen oder Unebenheiten auf der Oberfläche können die Verbindung zwischen Beschichtung und Substrat beeinträchtigen und zu Abplatzungen führen.
Unzureichende Beschichtungsdicke: Die Beschichtungsdicke muss dem Verwendungszweck entsprechen. Ist die Beschichtung zu dünn, haftet sie möglicherweise nicht ausreichend fest auf dem Substrat und kann sich ablösen. Die Beschichtungsdicke muss innerhalb des vorgegebenen Bereichs liegen, um eine gute Haftung zu gewährleisten.
Mangelhafte Qualität des Beschichtungsmaterials: Die Qualität des verwendeten Beschichtungsmaterials beeinflusst die Haftung der Beschichtung. Ist das Beschichtungsmaterial von minderer Qualität oder weist es nicht die erforderlichen Eigenschaften auf, kann es sich nicht ausreichend mit dem Substrat verbinden, was zu Abplatzungen führen kann.
Unzureichender Haftvermittler: Haftvermittler oder Bindemittel werden häufig zwischen Substrat und Beschichtung eingesetzt, um die Haftung zu verbessern. Werden Haftvermittler nicht oder falsch verwendet, kann dies zu mangelhafter Haftung und anschließendem Ablösen der Beschichtung führen.
Ungeeignete Galvanisierungsprozessparameter: Um eine gute Haftung zu erzielen, müssen die Prozessparameter der Galvanisierung, wie Stromdichte, Temperatur und Galvanisierungszeit, optimiert werden. Werden diese Parameter nicht korrekt eingestellt, kann dies zu mangelhafter Haftung und Ablösung der Galvanisierung führen.
Veröffentlichungsdatum: 27. Juli 2023