Fachwörter-Lexikon
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Hartstoffschicht
Das klassische Titannitrid als Hartstoffschicht wurde in den letzten Jahren zunehmend durch Mischschichten mit Aluminium, Silizium, Kohlenstoff oder Chrom sowie diamantähnlichen Schichten verdrängt. Sie alle werden unter dem Begriff Hartstoffschichten geführt und werden vorzugsweise auf Schneidewerkzeugen (Fräsen, Drehen) eingesetzt. Die Zusammensetzung der Hartstoffschicht muss sorgfältig auf die Art des zu bearbeitenden Materials abgestimmt werden. Je nach Zusammensetzung und Aufbau einer Hartstoffschicht können mit dieser beispielsweise hohe Temperaturen widerstanden (Trockenbearbeitung), eine geringe Neigung zum Verschweißen mit dem zu bearbeitenden Werkstoff, eine geringe Reibung oder ein hoher Widerstand gegen Brechen erzielt werden. Untersuchungen hierzu wurden von innovativen Werkstoffherstellern (z.B. Gühring KG oder Oerlikon Balzers) durchgeführt. Daraus entstanden sind beispielsweise Mehrfachschichten mit Härten bis zu 5500 HV und sehr guten Vermögen zur Aufnahme von Belastungen, wodurch die Gefahr zum Abplatzen stark gesenkt wird.
Zinkdruckguss
Der moderne Druckguss zählt zu den besonderen Verfahren, die dazu beitragen, dass Zink in vielen Bereichen unseres Lebens einsetzbar ist. Diese spezielle Technik ermöglicht immer wieder neue Anwendungen. Sie sind überall dort gefragt, wo hohe Stabilität und hohe Stückzahlen gefordert werden. Und außerdem sehen die entsprechenden Produkte oftmals auch außerordentlich schön aus. Es sind vor allem die folgenden Eigenschaften, die Zink für den Druckguss besonders qualifizieren:
– Hohe Wirtschaftlichkeit durch sehr kurze Zykluszeiten, niedrige Schmelztemperatur (380-390 °C), geringste Aushebeschrägen, endkonturnahe Fertigung und lange Formenstandzeiten
– Gute Gießeigenschaften: engste Toleranzen des Rohgusses (bis ca. IT 8), ausgezeichnetes Fließverhalten (Dünnwandgießen)
– Elektrische und elektromagnetische Abschirmung,
– Mechanische Werkstoffkennwerte (für ZP0410 z.B. Zugfestigkeit 300-340 MPa, Dehngrenze (0,2 %) 290-330 MPa, E-Modul 85 GPa)
– Ausgezeichnete Voraussetzungen für die Oberflächenveredelung
– 100 % Recyclingfähigkeit
Ob Schalter, Griffe, Zierleisten, Blenden oder Armaturen: Zinklegierungen können nicht nur endabmessungsnah in nahezu jede gewünschte Form gegossen werden. Während des Gießens lassen sich zusätzlich präzise Oberflächenstrukturen integrieren, die der Optik eine außergewöhnliche Wirkung verleihen. Zinkdruckguss bietet außerdem hervorragende Voraussetzungen für die Verfahren der Oberflächenveredelung, wie zum Beispiel für das galvanische Beschichten.
Nur eine Spielzeugeisenbahn? Perfektion bis ins kleinste Detail geht nur, wenn auch die Oberfläche höchsten Ansprüchen genügt / Bildquelle: Initiative Zink
Bauteile aus Zinkdruckguss sind heute Hightech-Produkte, die für unterschiedlichste Einsatzzwecke verwendet und in vielen Bereichen des täglichen Lebens, im Automobil-, Maschinen- und Apparatebau, in der Elektrotechnik und Elektronik sowie im Bauwesen und im Möbelbau eingesetzt werden. Hauptteil des im Auto verwendeten Zinks stellen Komponenten und Bauteile aus Zinkdruckguss zum Beispiel als Gurtstraffer, als Gehäuse für Anlasser und Scheibenwischermotoren, als Träger von Scheinwerfer und Außenspiegel, als Teil der Lenksäule und Frontsensor für Airbags, als Türschlosszylinder und Türgriff. Über 100 Einzelteile aus Zink stehen für Mobilität, Sicherheit und Funktionalität aber auch für dekorative Elemente mit einer hohen gefühlten Wertigkeit.
Und die Produktpalette wird in den kommenden Jahren weiter wachsen, denn Zinkdruckguss ermöglicht die Umsetzung komplexer Geometrien mit dünnen Wandstärken bei hoher Reproduzierbarkeit in engen Toleranzen und mit hohen Festigkeitswerten. Qualität und Qualitätssicherung spielen hierbei eine entscheidende Rolle – von der normgerechten Zinkdruckgusslegierung bis zu den fertigen Gussteilen.
Optik, Haptik, Form und Gewicht – alles muss bei dieser Dentalkamera mit oberflächenveredeltem Zinkdruckgussgehäuse stimmen / Bildquelle: Initiative Zink
Neue Entwicklungen sowohl in der Gießtechnik als auch in der Obetrflächenbehandlung zeigen, dass noch längst nicht alle Möglichkeiten des Werkstoffs Zink ausgeschöpft sind. Neue Gießverfahren durch Schaumguss, optimierte Legierungen für den Dünnwandguss und intelligente konstruktionen erlauben Gwichtseinsparungen biszu 30 % / Bildquelle: Initiative Zink
Plasmaanodisation
Eine neue und äußerst interessante Variante des Anodisierens ist das Plasmaanodisieren beziehungsweise das Plasmakeramisieren. Mit hohen Energien und Spannungen über 100 V bilden sich an der Oberfläche lokale Plasmazonen mit kurzzeitig sehr hohen Strömen. Hier wird aus dem Aluminium das reine Oxid zum größten Teil in seiner stabilsten Kristallisationsform Aluminiumoxid beziehungsweise Korund erzeugt, der zu den härtesten fünf Stoffen zählt. Im plasmakeramischen Prozess entsteht Korund abhängig vom Verfahren in Form mikro- oder nanokristalliner Kristallite, welche in eine komplexe Keramikmatrix integriert sind und so als Oberfläche ihre herausragenden und einzigartigen Eigenschaften entwickeln können. Darin unterscheidet sich die plasmakeramische Schicht völlig von der klassischen Anodisationsschicht, die primär aus amorphem Aluminiumoxidhydrat besteht.
Durch Variation der Arbeitsparameter, angefangen von der Aufnahme des zu beschichtenden Bauteils über die Elektrolytzusammensetzung bis zur Steuerung der Energiezufuhr, kann das entstehende Oxid hinsichtlich seiner Konsistenz, Morphologie und Größe beeinflusst werden. Zudem wird die interpartikuläre Verbindung ebenfalls durch gezielt gesetzte Rahmenbedingungen kontrolliert aufgebaut. Im bestmöglichen Fall entstehen nanokeramische Oberflächen mit extrem feiner und gleichmäßiger Verteilung. Nanostrukturierte Schichten sind weitaus kompakter und dichter und übertreffen mikrokeramische Oberflächen in puncto Abriebfestigkeit, mechanische Beständigkeit und Korrosionswiderstand bei weitem.
Im Gegensatz zur anodisierten Oxidschicht ist die plasmakeramische Oberfläche hydratfrei. Auch bei Erwärmung auf mehrere hundert Grad Celsius ändert die Plasmakeramik ihre Eigenschaften nicht. Die Temperaturbeständigkeit des Bauteils wird nur durch das Substrat limitiert.