Nickelbeschichtung verlängert die Lebensdauer von Werkzeugen
Die Fachzeitschrift für Nickel und seine Anwendungen
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Eine mikroskopische Aufnahme der Schneidkante eines Steinschneidewerkzeugs. Man sieht in eine Metallmatrix aus einer geschützten Nickellegierung und einer Zwischenschicht eingebettete Industriediamanten. |
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Bessere Abriebbeständigkeit als Schlüssel zu einem längeren Leben von
Steinschneidewerkzeugen.
Von Virginia Heffernan
Nickel Magazine, März, 2004 -- Eine neue Beschichtung für Diamanten auf Nickelbasis verbessert die Leistungsfähigkeit und verlängert die Lebensdauer von Steinschneidewerkzeugen.
Die speziellen Anforderungen an die Konstruktion von Diamantwerkzeugen zum Schneiden von Stein und Beton machen diese Werkzeuge anfällig für Abnutzung und Verschleiss. Für Freischneidwerkzeuge werden Weichmetallverbindungen benötigt. Diese Verbindungen, die einen hohen Prozentsatz an Kupfer oder Kupferlegierungen enthalten, sind jedoch gleichzeitig Ursache für Erosion und schlechte Haftung der Diamanten . Viele der Diamanten gehen deshalb noch vor dem Ende der Lebensdauer der jeweiligen Geräte verloren.
Der von der in Ohio ansässigen Firma GE Superabrasives entwickelte MBS SB-Diamant löst dieses Problem durch eine innovative Doppelbeschichtung, die aus einer Nickellegierung und einer Zwischenschicht besteht. Die Legierung verbessert die Adhäsion zwischen dem Diamanten und der Weichmetallmatrix, während die Zwischenschicht als Klebemasse zwischen Beschichtung und Diamanten dient.
"Für Diamantwerkzeuge mit Weichmetallmatrix wurden bisher immer unbeschichtete MBS-Diamanten als Schneidelemente verwendet", erklärt Shridar Kompella, einer der Ingenieure von GE Superabrasives. "Unbeschichtete Diamanten jedoch interagieren während der Verarbeitung nicht mit der Kupferlegierung in der Matrix und neigen deshalb dazu, sich vorzeitig zu lösen. Die SB-Beschichtung verbessert die Haftung des MBS SB-Diamanten in der Matrix und trägt dazu bei, eine optimale Nutzung des Diamanten sicherzustellen."
GE betrachtet die Zusammensetzung der Nickellegierung und der Zwischenschicht als geschütztes Verfahren.
Das Beschichten von Diamanten zum Erzielen einer besseren Leistungsfähigkeit ist ein relativ junger technischer Fortschritt, der der Nachfrage der Industrie nach einer besseren Fixierung der Diamanten und einer längeren Lebensdauer der Werkzeuge Rechnung tragen soll. Bevor diese Beschichtungen entwickelt wurden, war das Ablösen von Diamanten ein häufiges Ärgernis, das durch die schlechte chemische Verbindung zwischen dem Diamanten und der Metallmatrix, durch chemische Einflüsse während des Sinterns und/oder durch Brüche aufgrund im Diamanten vorhandener Schwachstellen bedingt war.
Die am häufigsten verwendeten Metallbeschichtungen für Diamanten bestehen aus Chrom und Titan. Diese Metalle widerstehen chemischen Einflüssen und schützen die Festigkeit und die Oberfläche des Diamanten. Sie zeichnen sich außerdem durch eine weitgehende metallurgische Kompatibilität mit den üblichen Bestandteilen der Verbindungsmatrix wie z.B. Kobalt, das für viele Diamantwerkzeuge zum Einsatz gelangt, aus.
Die Nickellegierung-Beschichtung ist anders, da sie spezifisch mit Weichmetallverbindungen interagiert, um die Schneidfähigkeit zu steigern (beispielsweise für das Zuschneiden von Marmor, Granit oder Keramikfliesen). Für diese Anwendung bietet Nickel eine weitgehende metallurgische Kompatibilität mit der Kupfermatrix und gewährleistet Abriebbeständigkeit in der Umgebung des Diamanten. GE Superabrasives zufolge führt die bessere Haftung der Diamanten zu einer wesentlich verlängerten Lebensdauer der Werkzeuge, reduziert den Energieverbrauch und verbessert die Schneideigenschaften des Geräts.
Virginia Heffernan ist eine in Toronto ansässige freie Mitarbeiterin.
FOTOS: GE Superabrasives
 Carmen Kassing |
