Fachwörter-Lexikon

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Titannitridschicht

Titannitrid ist eine der ersten in großem Maßstab eingesetzten Hartstoffschichten auf Oberflächen von Werkzeugen zum Drehen, Fräsen, Biegen oder Umformen (etwa seit 1980). Die Schicht ist aufgrund ihrer goldähnlichen Farbe gut zu erkennen und damit deren Vorhandensein auf Werkzeugoberflächen gut zu kontrollieren. Titannitridschichten besitzen eine hohe Härte von etwa 2500 HV. Die Herstellung erfolgt in der Regel mittels der PVD-Technik durch Verdampfen von Titan (z.B. durch Widerstandsheizen von Titandrähten in Spulenform) im Vakuum und Zugabe von Stickstoff als Reaktionsgas. Auf der Oberfläche der zu beschichtenden Werkzeuge schlägt sich Titannitrid nieder. Die Dichte und Härte der Schicht kann über die Arbeitsbedingungen (angelegte Spannung, Temperatur der Grundwerkstoffe, Art von aufgebrachten Zwischenschichten, Vorbehandlung in der Vakuumkammer) modifiziert werden. Die üblich verwendeten Schichtdicken liegen bei wenigen Mikrometern. Dickere Schichten sind aufgrund der hohen Härte eher von Nachteil, da sie glasartig brechen können und damit von der Oberfläche abplatzen.

Metallabscheidung – galvanische

Als galvanische Metallabscheidung wird die Umwandlung von gelöstem Metall in den festen Metallzustand durch Einsatz von elektrischem Strom über einen äußeren Stromkreis bezeichnet. Die galvanische Metallabscheidung erfolgt in den meisten Fällen aus einer wässrigen Lösung eines Metallsalzes – z. B. Nickelchlorid, Nickelsulfat, Kupfersulfat, Zinkchlorid. Die wässrige Lösung enthält neben dem gelösten Metallsalz je nach Art der Metallabscheidung zusätzlich Stoffe zur Erzeugung eines stabilen Säuregrades (pH-Wert), zur Herstellung von glatten und glänzenden Metallschichten (Glanzbildner) oder auch zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit (Leitsalze) der wässrigen Lösung. Die Abscheidung von Metall erfolgt, indem die positiv geladenen Metallionen – z. B. zweifach positiv geladenen Nickelionen (Ni²⁺) oder zweifach positiv geladene Kupferionen (Cu²⁺) – an der als Kathode bezeichneten Elektrode zum reinen Metall reduziert werden. Zur Erzeugung des notwendigen Stromkreises befindet sich im selben Behältnis eine zweite Elektrode (Anode), an der der umgekehrte Prozess abläuft und ein Metall durch den Entzug von Elektronen aus dem Metall ein Metallion entsteht: Nickel wird zum Nickelion (Ni²⁺). Für diesen Prozess wird in den meisten Fällen Gleichstrom verwendet. Die Höhe des Stroms hängt von der Größe der Oberfläche ab, die mit einer galvanisch abgeschiedenen Metallschicht überzogen wird. Je nach Art und Eigenschaft des abgeschiedenen Metalls liegen die Stromdichten (Strom pro Abscheidefläche) bei Werten zwischen 0,1 A/dm² und bis zu 100 A/dm²; in Ausnahmefällen auch darunter oder darüber. Daraus ergeben sich Abscheidegeschwindigkeiten zwischen 0,1 µm pro Minute und bis zu 10 µm pro Minute. Unterschiede ergeben sich vor allem aufgrund unterschiedlicher Ladungszahlen der eingesetzten Metallionen (Wertigkeit der Elemente – zwischen einer und bis zu sechs Elementarladungen) sowie dem Anteil an unerwünschten Nebenreaktionen, im Falle der Metallabscheidung ist dies zum Beispiel die Wasserstoffentwicklung. 

        Prinzip der galvanischen Abscheidung

Verschleiß – Begriffe

In der 1997 zurückgezogenen DIN 50320 wird Verschleiß als der fortschreitende Materialverlust aus der Oberfläche eines festen Körpers (Grundkörper), hervorgerufen durch mechanische Ursachen, d. h. Kontakt- und Relativbewegung eines festen, flüssigen oder gasförmigen Gegenkörpers, also den Masseverlust (Oberflächenabtrag) einer Stoffoberfläche durch schleifende, rollende, schlagende, kratzende, chemische und thermische Beanspruchung bezeichnet. Im Arbeitsblatt 7 der Gesellschaft für Tribologie [1] werden innerhalb des Tribosystems (Abb. 1) folgende Größen für die Betrachtung des Themas Verschleiß definiert: Verschleißmechanismen, Verschleißarten, Verschleißerscheinungsformen und Verschleißmessgrößen. Allgemeinsprachlich wird der Begriff Verschleiß für den Vorgang des Verschleißens sowie das Ergebnis verwendet. Zur Unterscheidung können für den Vorgang der Begriff Verschleißvorgang und das Ergebnis die Begriffe Verschleißerscheinungsformen und/oder die Verschleißmessgrößen verwendet werden [1].

Abb. 1: Schema eines tribologischen Systems

Literatur

[1] GfT-Arbeitsblatt 7: Tribologie – Verschleiß, Reibung – Definitionen, Begriffe, Prüfung. Aachen: Gesellschaft für Tribologie e.V., 2002

 

 

 

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