Fachwörter-Lexikon
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Keramische Werkstoffe, Oxidkeramik
Oxidkeramik – Hochdichtes, gesintertes Aluminiumoxid (AI2O3) ist der wichtigste oxidkeramische Werkstoff. Es besitzt hohe Druckfestigkeit, Härte und Verschleißfestigkeit sowie Temperaturbeständigkeit und eine gute Wärmeleitfähigkeit. Es wird z. B. zu Spinndüsen, Dichtscheiben, Fadenführungen, Biegerollen, Gleitringdichtungsringen und Schneidplatten verarbeitet. Auch druckgesintertes Zirkoniumoxid (ZrO2) wird für ähnliche Anwendungen eingesetzt.
Einsatzhärten
Kohlenstoffarme Stähle (C < 0,30 %) sind zäh, gut zerspanbar und gut schweißbar, jedoch nicht (martensitisch) härtbar. Häufig wird aber von diesen Stählen zusätzlich eine harte und verschleißbeständige Oberfläche gefordert. Um diese eigentlich einander widersprechenden Forderungen zu erfüllen, eignet sich das Einsatzhärten. Der zu geringe Kohlenstoffgehalt fordert vor dem Härten das sogenannte Aufkohlen.Das Werkstück wird in kohlenstoffabgebender Umgebung längere Zeit (einige Stunden bis max. 200 h) bei Temperaturen im Austenitbereich geglüht, da bei diesen Temperaturen der Stahl aufgrund seines austenitischen Gefüges erheblich mehr Kohlenstoffatome lösen kann. Der Kohlenstoff diffundiert aus dem umgebenden Medium in das Innere des Stahls. Der Kohlenstoffgehalt steigt dabei, zumindest in der Randschicht, von 0,1 % bis 0,25 % (Kohlenstoffgehalt der zum Einsatzhärten geeigneten Stähle) auf 0,7 % bis 0,9 % (optimaler Kohlenstoffgehalt der aufgekohlten Randschicht) kontinuierlich an. Durch das Aufkohlen wird die Randschicht gut härtbar, während der Kern aufgrund seines nach wie vor niedrigen Kohlenstoffgehalts zäh und verformungsfähig bleibt.
Feste Aufkohlungsmittel sind in der Regel eine Mischung aus einem Kohlenstoffträger z.B. Holzkohle und einem Aktivierungsmittel zur Beschleunigung der Kohlenstoffaufnahme sowie einem Bindemittel. Die Aufkohlzeit liegt dabei bei mehreren Stunden (7-9 h).
Die Aufkohlen in flüssigen Aufkohlungsmitteln erfolgt in Salzschmelzen. Als Kohlenstofflieferant dienen in der Regel Alkalicyanide, wie z.B. Natriumcyanid (NaCN) oder seltener auch Kaliumcyanid (KCN) bei Aufkohlungszeiten von ca. 3 h.
Gasförmige Aufkohlungsmittel bestehen im Wesentlichen aus Kohlenstoffmonoxid (CO), Kohlenstoffdioxid (CO2), Wasserstoff (H2), Wasserdampf (H2O), Sauerstoff (O2) und gegebenenfalls Methan (CH4) in sehr unterschiedlichen Konzentrationen. Die Vorteile des Gasaufkohlens liegen in einem hohen Mechanisierungs- bzw. Automatisierungsgrad, einer schnellen Schichtbildung sowie günstigen Arbeitsbedingungen. Außerdem lässt sich der Aufkohlungsprozess (Kohlenstoffpegel) besser kontrollieren und regeln. Nachteilig sind allerdings die hohen Anlagenkosten.
Nickelschichten – Korrosionsschutz
Mit zu den wichtigsten Aufgaben von Nickelschichten zählt der Korrosionsschutz, für den eine Kombination von Halbglanz- und Glanznickel vorteilhaft ist. Diese beiden Nickelarten unterscheiden sich in ihrer Korrosionsbeständigkeit: Halbglanznickel ist beständiger als Glanznickel. Da Nickelschichten fast ausschließlich mit einer zusätzlichen Chromschicht versehen werden, wird mit dieser Schichtenkombination ein besonderer Korrosionsschutz erreicht. Chrom verhält sich edler als Nickel, so dass im Falle einer oberflächlichen Beschädigung durch den Korrosionsangriff zunächst die darunter liegende Nickelschicht aufgelöst wird und sich unter der Chromschicht eine Kaverne bildet. Sobald die Korrosion soweit fortgeschritten ist, dass das Korrosionsmedium auf die Halbglanznickelschicht trifft, wird der Angriff gestoppt und breitet sich in beschränktem Maße lateral unter der Chromschicht aus. Oftmals führen die entstehenden Korrosionsprodukte zum Verstopfen der Kaverne und reduzieren dadurch die Korrosionsgeschwindigkeit deutlich. Insgesamt stellt das System aus den beiden Nickelschichten und der Deckschicht aus Chrom eines der wirkungsvollsten Korrosionsschutzsysteme dar.