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Abbrand

Charlotte Schade

Oxidation von Kohlenstoff ist die charakteristische Größe beim Frischen von Stahlschmelzen. Durch Blasen mit Sauerstoff wird die Schmelze entkohlt. Der Abbrand gibt (in %) an, wieviel Kohlenstoff aus der Schmelze entfernt wurde. Reaktionsorte für Kohlenstoffabbrand befinden sich direkt unter dem Sauerstoffstrahl, an der feuerfesten Zustellung des Konverters, an der Grenzfläche Metall/CO-Blasen und in den Schlacke-Metall-Emulsionen. […]

ALD-Abscheidung

Herbert Käszmann

Bei der Atomlagenabscheidung (atomic layer deposition – ALD) werden Schichten in Atomstärke aufgebracht. Die Abscheidung erfolgt aus der Gasphase, in dem im ersten Schritt ein Reaktionsausgangsstoff an der zu beschichtenden Oberfläche angelagert wird und in einem zweiten Schritt durch Zugabe eines Reaktionsstoffes daraus das Schichtmaterial erzeugt wird. Dieser Prozess kann wiederholt werden, wobei die Schicht […]

Allgemeines zur Schadensanalyse

Herbert Käszmann

Die Verschleiß- und Schadensanalyse ist zentrales Element zur Definition von Abhilfemaßnahme zur Vermeidung unzulässiger Verschleißzustände und Ausfällen. Zur Ermittlung der Schadensursache ist eine genaue Analyse der am System beteiligten Komponenten erforderlich, sowie die gute Kenntnis der physikalische Funktion des Systems. Der Ablauf einer Verschleiß- und Schadensanalyse soll nach VDI Richtlinie 3822 [1] gemäß folgender Reihenfolge […]

Allgemeines zur tribologischen Prüfung

Herbert Käszmann

Tribologie befasst sich mit der Beschreibung von Reibungsphänomenen, die unter Relativbewegung zweier Werkstoffe auftreten. Dabei sind drei unterschiedliche Aspekte zu bewerten:  die Reibung, die den Widerstand gegen eine aufgezwungene Verlagerung beschreibt der Verschleiß und die mit Materialverlust einhergehende Schädigung der Oberflächen  die Schmierung, die ein Fluid zwischen die Grenzflächen der beiden in Reibkontakt stehenden Festkörper […]

Aluminium

Herbert Käszmann

Aluminium gehört zu den Leichtmetallen (Dichte unter 5 kg/dm3) mit einer Dichte von 2,7 kg/dm3, einem Schmelzpunkt von 660,2 °C und einer elektrischen Leitfähigkeit von 27,7 m/(W mm2). Die Festigkeitseigenschaften liegen weit unterhalb der der Stähle. Reines Aluminium erreicht eine Zugfestigkeit von bis zu 50 MPa, eine 0,2-Dehngrenze von bis zu 25 MPa und eine […]

Aluminiumabscheidung

Herbert Käszmann

Aluminium ist eines der unbeständigsten Metalle, verhält sich im Gebrauch aber wie ein relativ beständiges Metall. Dies liegt daran, dass sich Aluminium in Kontakt mit Luftsauerstoff augenblicklich mit einer dichten und sehr beständigen Oxidschicht überzieht. Die Reaktionsfähigkeit von metallischem Aluminium ist sogar so hoch, dass die Aluminiumoxidation zum Beispiel auch in Wasser oder einer wässrigen […]

Analysengeräte für die Oberflächenanalytik

Herbert Käszmann

Abbildung 1 gibt einen Überblick über typische Analysegeräte für die Strukturanalyse als zentralem Element der Verschleiß- und Schadensanalytik zur Klärung der Schadensursache.  Abb. 1: Analysengeräte für Verschleiß- und Schadensanalyse   Oberflächen- und Formanalyse – Die Lichtmikroskopie dient hauptsächlich zur Dokumentation und zur visuellen Erfassung der Schadenssituation. Schwerzugängliche Stellen können mit einem Endoskop untersucht werden. Bei […]

Anlassen und Vergüten

Herbert Käszmann

Nach DIN EN 10 052 versteht man unter Anlassen das Erwärmen eines martensitisch gehärteten Stahls auf eine Temperatur unter Gitterumwandlungstemperatur GSK-Linie, das Halten bei dieser Temperatur und das zweckentsprechende langsame Abkühlen (Glühverfahren). Man unterscheidet das: Anlassen auf niedrige Temperaturen (etwa 100 °C bis 250 °C) mit dem Ziel der Verminderung der Sprödigkeit und dem Abbau […]

Anodisation

Herbert Käszmann

Anodisation ist die Erzeugung von Oxidschichten mit Hilfe des elektrischen Stroms. Dabei wird das Metall, auf dem die Oxidschichten gebildet werden, als Pluspol (Anode) in einer elektrisch leitenden, wässrigen Lösung (Elektrolyt) geschaltet. In derselben Lösung befindet sich eine zweite Elektrode, die Kathode. Bei Anlegen einer Spannung fließt zwischen beiden Elektroden ein elektrischer Strom. Das anodisch […]

Anodisch erzeugte Aluminiumoxidschichten

Herbert Käszmann

Anodisation ist die Erzeugung von Oxidschichten mit Hilfe des elektrischen Stroms. Dabei wird das Metall, auf dem die Oxidschichten gebildet werden, als Pluspol (Anode) in einer elektrisch leitenden, wässrigen Lösung (Elektrolyt) geschaltet. In derselben Lösung befindet sich eine zweite Elektrode, die Kathode. Bei Anlegen einer Spannung fließt zwischen beiden Elektroden ein elektrischer Strom. Das anodisch […]

Antihaftschicht

Herbert Käszmann

Antihaftwirkung ist unter anderem beim Kunststoffspritzen gefragt. Antihaftung wird im einfachsten Fall durch die Verwendung von Trennmitteln erzielt. Deutlich effektiver ist die Nutzung von Schichten mit Antihafteigenschaften, beispielsweise von chemisch abgeschiedenen Nickeldispersionsschichten. Durch den Verzicht auf Trennmittel verbessert sich die Prozesssicherheit, da eine Prüfung auf ausreichende Trennmittelmengen auf einer Spritzform entfällt. Dadurch erhöht sich auch […]

Atmosphärendruckplasma

Herbert Käszmann

Umweltfreundlich reinigen, aktivieren und beschichten: Durch die Entwicklung und den Einsatz von Plasmadüsen hat die Plasmatreat GmbH, Steinhagen im Jahr 1995 eine Atmosphärendruckplasma-Technologie (Bezeichnung: Openair-Plasma) in der Fertigungstechnik etabliert, die in kontinuierliche und vollautomatische Produktionsprozesse integrierbar ist. Besonderer Vorzug der Technologie ist der Betrieb unter Normaldruck, anstatt im Vakuum. Daraus ergibt die einfache und umfangreiche […]

Auftragschweißen

Herbert Käszmann

Unter dem Begriff Auftragschweißen (engl. Cladding) wird im Allgemeinen das Beschichten von metallischen Werkstücken mittels schweißtechnischer Verfahren verstanden. Als klassisches Nachbearbeitungsverfahren dient es zur Wirtschaftlichkeitssteigerung bereits bearbeiteter Materialien. Die Haupteinsatzgebiete des Verfahrens liegen überall dort, wo die Materialbelastung und Verschleiß besonders hoch sind: z.B. Schiffbau, Kraftwerkbau, Tiefbau, Bergbau. Hierfür wird das Auftragschweißen neben der Instandsetzung […]

Auftragschweißen

Herbert Käszmann

Auftragen ist das Aufbringen von dünnen, fest haftenden Schutzschichten auf Bauteiloberflächen. Nach DIN EN 14610 wird beim sogenannten Auftragschweigen das Beschichten eines Werkstücks durch Schweißen verstanden, das heißt es entsteht eine schmelzmetallurgische Verbindung. Es wird sowohl das Beschichtungsmaterial als auch ein dünner Bereich der Werkstückoberfläche mittels Energiezufuhr (elektrisch, thermisch, mechanisch) geschmolzen, so dass sich durch […]

Ausfallverhalten bei Verschleiß

Herbert Käszmann

Verschleiß ist praktisch in den meisten Fällen unvermeidbar. Abbildung 1 zeigt den zeitlichen Verlauf der Verschleißgröße für den jeweiligen Verschleißmechanismus. Das Lebensdauerende ist erreicht, wenn die Verschleißgröße einen Maximalwert überschreitet, es zum Funktionsverlust oder Bauteilbruch kommt. Abb. 1: Verschleißverläufe der Verschleißmechanismen Abb. 2: Berechnung des Ausfallzeitpunkts für Ermüdung   Durch photothermische Untersuchungen der Gefügedichte von dynamisch […]

Automatenstähle

Herbert Käszmann

Automatenstähle werden für eine wirtschaftliche Zerspanung (z. B. Drehen, Fräsen) auf schnelllaufenden Automaten eingesetzt. Zur Beurteilung der Zerpanbarkeit dienen die vier Hauptbewertungsgrößen Spanform, Oberflächengüte, Standzeit und Schnittkraft. Im Sinne einer für die Serienfertigung notwendigen Automatisierbarkeit des Zerspanungsvorganges werden an die Automatenstähle vielfältige Anforderungen gestellt: Verminderter Werkzeugverschleiß (höhere Standzeit der Werkzeuge) bei möglichst hohen Schnittgeschwindigkeiten Geringe Schnittkräfte […]

Automatisierte Verschleißprüfung

Herbert Käszmann

Tribologische Profile funktioneller Oberflächen durch automatisierte Auswerteverfahren – Häufig besteht bei der Entwicklung und Vermarktung funktioneller Oberflächen gar keine konkrete Anwendung im Vordergrund: Das neu zu entwickelnde Produkt soll in der Lage sein, möglichst viele Anwendungen abzudecken, das heißt Prüfkonzepte sollten möglichst viele relevante Aspekte berücksichtigen. Diese Vorgaben sind über die Erstellung umfassender tribologischer Profile […]

Bedampfen

Herbert Käszmann

Beim Bedampfen wird ein Material in einem abgeschlossenen Raum in den gasförmigen Zustand versetzt. Auf den Oberflächen aller in diesem Raum befindlicher Gegenstände mit Temperaturen unterhalb der Dampftemperatur kondensiert der Dampf aus und bedeckt die Oberflächen mit einer zunehmend wachsenden Schicht des verdampften Materials. Das Verdampfen wird in einer evakuierten Reaktionskammer vorgenommen, wobei der Druck […]

Bedampfen

Herbert Käszmann

Bei den Bedampfungsverfahren wird das zu verdampfende Schichtmaterial in einem unter Vakuum stehenden Reaktor mittels eines Tiegels auf eine hinreichend hohe Temperatur (abhängig vom Material) erhitzt, sodass es in den gasförmigen Zustand übergehen kann. Die freigesetzten Atome und Moleküle scheiden sich als Schicht auf dem Substrat sowie an den umgebenden Reaktorwänden ab. Durch die geradlinige […]

Beizen

Herbert Käszmann

Das Beizen von Metall wird für das Entfernen von anorganischen Verbindungen aus dem Grundmetall und Sauerstoff (Oxide), Stickstoff (Nitride) oder auch Kohlenstoff (Carbide) beziehungsweise Mischungen der genannten Elemente eingesetzt. Je nach Zusammensetzung der organischen Verbindung beziehungsweise der Art des Grundmetalls kommen unterschiedliche Säuren (Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Flusssäure) beziehungsweise Laugen (Natronlauge, Kalilauge) zum Einsatz. Säuren werden […]

Borieren

Herbert Käszmann

Mittels Borieren wird auf eisenhaltigen Werkstoffen eine sehr harte und verschleißfeste Oberfläche aus Eisenborid erzeugt. Die erreichbaren Härten liegen bei Eisenbasislegierungen zwischen 1600 HV und 2000 HV, bei Nickelbasislegierungen auch bis zu 2800 HV. Die Boridschicht zeichnet sich durch eine sehr gute Haftung aus, die durch eine charakteristische unregelmäßige Verzahnung der Boride mit dem Grundwerkstoff […]

Chemische Gasphasenabscheidung

Herbert Käszmann

Bei der chemischen Gasphasenabscheidung (chemical vapour deposition, CVD) besteht das Ausgangsmaterial aus gasförmigen Verbindungen (Präkursoren), die in die Anlagenkammer eingebracht werden und zur Schichtbildung auf dem Substrat führen; dabei kommt es zu chemischen Reaktionen in der Gasphase und/oder auf der Substratoberfläche. Bei der Verwendung von flüssigen Präkursoren werden diese verdampft und durch einen Trägergasstrom in […]

Chrom

Herbert Käszmann

Die galvanische Abscheidung von Chrom zählt zu den wichtigsten Verfahren zur Herstellung von technischen und dekorativen Oberflächen, da Chrom nur im galvanisch abgeschiedenen Zustand die sehr vorteilhaften Eigenschaften der Korrosionsbeständigkeit, des guten Glanz, hohen Reflexionsvermögens und der sehr hohen Härte besitzt. Die Abscheidung von Chrom erfolgt zudem aus sehr einfach aufgebauten Elektrolyten mit nur sehr […]

CVD-Abscheidung

Herbert Käszmann

Bei der klassischen chemischen Dampfabscheidung (chemical vapour deposition – CVD) werden bei sehr hohen Temperaturen (um 1000 °C) die Ausgangsstoffe thermisch zersetzt, woraus sich auf metallischen Oberflächen Schichten bilden. Die Schichten zeichnen sich durch eine sehr gute Haftung auf dem Grundwerkstoff aus, da aufgrund der hohen Temperaturen zugleich Diffusionsprozesse zwischen Grund- und Schichtwerkstoff ablaufen. Hergestellt […]

CVD-Diamantschichten

Herbert Käszmann

CVD-Diamant zeigt ähnlich gute physikalische und chemische Eigenschaften wie Naturdiamant. Aufgrund der großen Härte von etwa 10.000 HV0,05, der starken chemischen Resistenz sowie der hohen Wärmeleitfähigkeit ist er heute für Verschleißschutzschichten von zentraler Bedeutung. Faserverstärkte Kunststoffe, Aluminium-Silizium-Legierungen oder Graphit etwa können aufgrund ihrer hochabrasiven Eigenschaften oft nur mit diamantbeschichteten Werkzeugen wirtschaftlich zerspant werden. CemeCon stellte […]

Dekapieren

Herbert Käszmann

Tauchen in eine Säurelösung zum Entfernen dünner Anlaufschichten und zum Aktivieren metallischer Oberflächen z. B. vor dem Galvanisieren, ist das Dekapieren. Dekapieren wird nach dem Entfetten von Oberflächen in alkalischen Lösungen zum Neutralisieren eingesetzt.

Desoxidieren

Herbert Käszmann

Unter Desoxidation ist die Entfernung einer dünneren Oxidschicht zu verstehen, die sich auf allen Metallen, mit Ausnahme der Edelmetalle, bildet. Um eine haftfeste metallische Beschichtung herstellen zu können, werden deshalb Metallteile vor Beginn des eigentlichen Beschichtungsvorgangs in der Regel in einer verdünnten Säure (häufig verdünnte Schwefelsäure) kurz (30 bis 60 Sekunden sind meist ausreichend) getaucht. […]

Diamantschichten

Herbert Käszmann

Im Gegensatz zu den DLC-Schichten, bei denen Kohlenstoff in amorpher Form vorliegt, weisen Diamantschichten das kristalline Gitter von Diamant auf. Sie werden durch CVD-Verfahren abgeschieden. Sie zeichnen sich insbesondere durch ihre extreme Härte aus, die ca. fünfmal so hoch liegt wie bei DLC-Schichten oder keramischen Hartstoffschichten. Weitere genutzte Eigenschaften sind niedrige Reibbeiwerte, gute Antihaftwirkung, sehr […]

Dispersionsabscheidungen

Herbert Käszmann

Unter Dispersionsabscheidung ist der Einbau von Zusatzstoffen in die chemisch oder galvanisch abgeschiedene Metallschicht während der Abscheidung. Die Art der eingebauten Stoffe umfasst vor allem Hartstoffe wie Siliziumcarbid, Bornitrid, Borcarbid, Aluminiumoxid, Titanoxid oder Diamant, Gleit-/Schmierstoffe wie beispielsweise Teflon oder auch Kapseln mit unterschiedlichen Füllstoffen wie Farbstoffe, Öle oder Korrosionsinhibitoren. Neu und noch in der Entwicklungsphase […]

DLC-Schichten

Herbert Käszmann

Eine besondere Rolle bei den PACVD-Prozessen nimmt die Abscheidung amorpher Kohlenstoffschichten (Diamond-like-carbon, DLC) ein, die bei Temperaturen unter 200 °C abläuft. Je nach der Art der Abscheidung und der Zusammensetzung sind sehr vielfältige Schichtvarianten möglich, von mäßig hart bis sehr hart und verschleißfest. Die Härte hängt vom Anteil der Diamantbindungen ab. Besteht die Schicht überwiegend […]

DLC-Schichten – allgemein

Herbert Käszmann

Gemäß VDI 2840 ist die fachlich korrekte Bezeichnung von DLC amorphe Kohlenstoffschichten. Gebräuchlicher ist allerdings die (irreführende) Bezeichnung Diamond-like Carbon – DLC, beziehungsweise als deutsche Übersetzung die diamantähnliche Kohlenstoffschicht. DLC-Schichten zeichnen sich durch eine hohe Härte aus, die ähnlich hoch ist wie bei keramischen Hartstoffschichten, oder einen sehr geringen Reibwert. Die Herstellung erfolgt im Vakuum […]

Eigenspannungsmessung

Herbert Käszmann

Oftmals wird das Betriebsverhalten von Bauteilen signifikant durch den Eigenspannungszustand im oberflächennahen Bereich bestimmt, da der Werkstoff besonders im randnahen Bereich Korrosion, Verschleiß sowie mechanischer oder thermischer Beanspruchung ausgesetzt ist. Mithilfe der Röntgendiffraktometrie (XRD) ist es möglich, Eigenspannungsanalysen durchzuführen und diesen Spannungszustand im Randbereich zu bestimmen. Zudem bietet die Technologie als Qualitätskontrollinstrument die Möglichkeit, Analysen […]

Einsatzhärten

Herbert Käszmann

Zur Anwendung der thermochemischen Verfahren für einen Härtung muss der Stahlwerkstoff einen Kohlenstoffgehalt von mindestens 0,2 % besitzen. Kohlenstoffarme Stähle, die aufgrund ihrer Zähigkeit und guten Span- bzw. Schweißbarkeit häufig eingesetzter Konstruktionswerkstoffe sind, können grundsätzlich nicht direkt gehärtet werden. Wird eine harte und verschleißbeständige Oberfläche gefordert, kann mithilfe des Carburierens der Randbereich des Werkstückes mit […]

Einsatzstähle

Herbert Käszmann

Einsatzstähle sind unlegierte oder legierte (hauptsächlich Cr, Ni, Mo, Mn) Maschinenbaustähle mit verhältnismäßig niedrigem Kohlenstoffgehalt (0,1 % bis etwa 0,25 %), deren Randschicht vor dem Härten aufgekohlt (0,7 % bis 0,90 % C) oder carbonitriert wird. Einsatzgebiete sind Bauteile, die einen zähen Kern aber eine verschleißfeste Oberfläche benötigen.

Eisen

Herbert Käszmann

Eisen wird immer dann abgeschieden, wenn das Metall in einer hohen Reinheit benötigt wird. Die Schichten bestehen (je nach verwendetem Elektrolyttyp) aus bis zu 99,996 % aus Eisen. Sie sind gut verformbar, allerdings nicht korrosions- und oxidationsbeständig. Sie eignen sich aus diesem Grund nur zu technischen Zwecken und sollten mit einem zusätzlichen Korrosionsschutz versehen werden. […]

Eisen und Stahl

Herbert Käszmann

Reines Eisen (Fe) glänzt silberweiß, oxidiert aber sehr schnell in feuchter Luft. Die Oxidschicht (Rost) blättert leicht ab, wird von verdünnten Säuren leicht aufgelöst, ist aber beständig gegen Alkalilaugen. Der Schmelzpunkt von Eisen liegt bei 1537 °C und der Siedepunkt bei 2750 °C. Reineisen tritt in den drei Formen Alpha-, Gamma- und Deltaeisen auf. In seinen […]

Elektrische Kontakte

Herbert Käszmann

Vor allem der vermehrte Einsatz von elektronischen Geräten macht es erforderlich, dass Kontakte auch bei Spannungen von wenigen Volt zuverlässig funktionieren. Dies ist nur gewährleistet, wenn der Kontaktbereich eine metallische Oberfläche ohne Deckschicht (meist Oxid, bei Silber ein Silbersulfid) aufweist. Diese Anforderungen wird insbesondere von den Edelmetallen – mit Ausnahme von reinem Silber – erfüllt. […]

Entfetten

Herbert Käszmann

Bei der Verarbeitung von Werkstoffen, insbesondere bei der Be- und Verarbeitung von Metallen, werden Öle und Fette eingesetzt. Sie dienen beispielsweise zum Schutz der Metalloberfläche gegen Oxidation, aber auch zur Unterstützung einer mechanischen Umformung, indem sie das Gleiten der Werkstückoberfläche auf der Werkzeugoberfläche verbessern. Besonders Werkzeuge mit metallischer Oberfläche – zum Beispiel Biegewerkzeuge – können […]

Entzundern

Herbert Käszmann

Metalle reagieren bei hohen Temperaturen mit Luft unter Bildung von dickeren, aber meist porösen Oxidschichten. Dies tritt insbesondere beim Warmwalzen (ab etwa 500 °C, rotglühend) oder beim Schweißen von Metallen auf. Das Entfernen von Zunderschichten (Entzundern) erfolgt beispielsweise in Salzsäurelösungen, eventuelle unter zusätzlicher Anwendung von mechanischer Energie durch Ultraschall oder Aufspritzen der Säurelösung. Die Art […]

Feuerverzinken

Herbert Käszmann

Durch Feuerverzinken werden Korrosionsschutzschichten mit den höchsten Beständigkeitswerten erzielt. Die Auftragung erfolgt durch Tauchen der gereinigten und in Salzsäure gebeizten Teile. Beschichtbar sind Eisenlegierungen und Stähle in verschiedenen Zusammensetzungen, wobei zur Erzielung der besten Ergebnisse bezüglich Haftung die Bildung einer Übergangszone zwischen dem Grundwerkstoff und der Zinkschicht erforderlich ist. Gut für das Feuerverzinken geeignet sind […]

Feuerverzinnen

Herbert Käszmann

Die Beschichtung mit Zinn durch Tauchen in eine Zinnschmelze, die sogenannte Feuerverzinnung, wird beispielsweise zur Herstellung von Zinnschichten auf Teilen für die Elektrotechnik eingesetzt, um eine lötbare Oberfläche zu erhalten. Wie im Falle des Feuerverzinkens garantieren die entstehenden Übergangszonen zwischen Grundmaterial (in der Elektrotechnik meist Kupferwerkstoffe) und Zinnschicht eine sehr gute Haftung der Beschichtung. Die […]

Furchungsverschleiß

Herbert Käszmann

Wird ein harter Körper oder harter Partikel in einen weichen Kontaktpartner eindringt, entsteht Furchungsverschleiß. Der hauptsächliche Verschleißmechanismus ist die Abrasion. In [1] wird unterschieden in Gegenkörperfurchung / Abrasiv-Gleitverschleiß (Zwei-Körper-Abrasion) und Teilchenfurchung (Drei-Körper-Abrasion). Literatur [1] H. Czichos, K.-H. Habig: Tribologie -Handbuch – Tribometrie, Tribomaterialien, Tribotechnik. 3. Aufl., Vieweg + Teubner, 2010. – ISBN 978-3-8348-0017-6

Genormte Prüfverfahren für Reibungs- und Verschleißmessung

Herbert Käszmann

Zur umfassenden Bewertung der Verschleißschutzeigenschaften tribologischer Werkstoffe sind standardisierte Prüfmethoden unverzichtbar, um eine Vergleichbarkeit von Messwerten zu gewährleisten. Für modelltribometrische Prüfverfahren sind in diesem Zusammenhang folgende Normen exemplarisch zu erwähnen.  DIN 51834-3:2008-12: Tribologische Prüfungen im translatorischen Oszillations-Prüfgerät -Teil 3: Bestimmung des tribologischen Verhaltens von Werkstoffen im Zusammenwirken mit Schmierstoffen – Diese Norm beschreibt ein Prüfverfahren […]

Gitterbau- und Materialfehler

Herbert Käszmann

Metalle und Legierungen (polykristalline Werkstoffe) weisen häufig eine Vielzahl von erwünschten aber auch nicht erwünschten Gitterbaufehlern wie Leerstellen, Zwischengitteraromen, Versetzungen, Korngrenzen, Zwillingsbildungen, Poren und Rissen auf. Durch die Herstellungsprozesse während der Schmelz- und Gießvorgänge können auch größere Hohlräume (Lunker) gebildet werden. Bei der Erstarrung einer Metallschmelze tritt in der Regel eine Volumenabnahme (Schwindung) auf, die […]

Glanzmessung

Herbert Käszmann

Die Beschaffenheit der Oberfläche spielt bei der korrosionsschützenden Wirkung von Überzügen (z.B. Lacken, Emaillen) eine zentrale Rolle. Je rauer eine Oberfläche, desto größer ist ihre Ausdehnung und damit auch die Anzahl an möglichen (Defekt-) Stellen, an denen das Metall mit der Umgebung (z.B. aggressives Medium) reagieren kann. Oftmals werden in der Industrie aus diesem Grund, […]

Glas

Herbert Käszmann

Glas ist ein lichtdurchlässiges Schmelzprodukt aus anorganischen, mineralischen und glasbildenden Stoffen. Es gibt eine Vielzahl verschiedener Glasarten. Das mit Abstand gebräuchlichste Glas ist das so genannte Kalknatronglas (Massenglas). Aus ihm bestehen Getränkeflaschen, Fensterscheiben, Haushaltsglas. Weitere Glasarten sind beispielsweise Bleikristallglas oder Borsilikatglas. Ausgangsstoff für die Herstellung von Kalknatronglas ist ein Gemisch aus Quarzsand SiO2 (71 % […]

Gleitschichten

Herbert Käszmann

Für gleitende Belastungen eignen sich Oberflächen mit geringer Rauheit und hoher Festigkeit. In Betracht kommen Chromschichten auf Nickeluntergründen. Für dekorative Oberflächen kann als Ersatz für Nickel Weißbronze verwendet werden (Problem Nickelallergie). Neben Chrom eignen sich bei gleitender Belastung Hartstoffschichten mit Härten zwischen 2000 HV und 5000 HV, die in Dicken unter 1 µm aufgebracht werden. […]

Gleitschleifen

Herbert Käszmann

Die Optimierung der Oberflächenbeschaffenheit von kontaktierenden Körpern ist ein wesentlicher Aspekt tribologischer Untersuchungen. Ein gleichmäßiges, glattes Oberflächenprofil und eine geeignete Schmierung verringern den Verschleiß und erhöhen die Produktlebensdauer (z.B. bei Zahnrädern). Durch verschiedene Endbearbeitungen, zum Beispiel das Gleitschleifen, kann das Einlaufen reduziert werden. Beim Gleitschleifen werden die Rauheitsspitzen abgetragen und dadurch der Metallabrieb verringert. Wird […]

Gleitverschleiß

Herbert Käszmann

Ein Gleitverschleiß tritt auf, wenn sich zwei ebene oder gekrümmte Flächen tangential gegeneinander relativ bewegen und unter dem Einfluss einer Normalkraft stehen. Der Verschleiß wird hier entscheidend vom Schmierstoff in Menge und Zusammensetzung bestimmt; unterschieden werden Festkörperreibung, Grenzflächenreibung, Mischreibung und Flüssigkeitsreibung.  Es können bei dieser Verschleißart alle Verschleißmechanismen beteiligt sein. Bei großer Pressung und hohen […]

Gold

Herbert Käszmann

Die galvanische und chemische Abscheidung von Gold und Goldlegierungen zählt zu den besonders wirtschaftlich interessanten Verfahren der Galvanotechnik, da der Charakter des Edelmetalls bereits mit wenigen Mikrometern Schichtdicke erreicht wird. Die ersten kommerziellen Verfahren wurden um 1840 patentiert. Die Abscheidung selbst erfolgt nach wie vor überwiegend aus cyanidischen Verbindungen, da Goldcyanid mit zu den stabilsten […]

Haftfestigkeit

Herbert Käszmann

Mit einfach durchzuführende Prüfverfahren, meist ohne anspruchsvolle Versuchseinrichtungen, kann die Haftfestigkeit charakterisiert werden. Sie gehören zu den qualitativen Methoden und erlauben in der Regel nur eine Gut/Schlecht-Entscheidung, je nachdem ob der Mittelwert der Messergebnisse den Anforderungen an die Haftfestigkeit (plastische bzw. thermische Eigenschaften des Grundmaterials zur Beschichtung) entspricht oder nicht. Die erzielbaren Ergebnisse sind oft […]

Hartchromschichten

Herbert Käszmann

Beim Hartverchromen wird mittels elektrolytischem Verfahren Chrom auf Eisenwerkstoffen, Aluminium, Edelstahl, Kupfer oder Messing abgeschieden. Im Gegensatz zur dekorativen Glanzverchromung sind die Dicken der Schichten wesentlich höher und werden ohne Zwischenschichten direkt auf den Werkstoff aufgebracht. Von den elektrolytisch abgeschiedenen Metallen ist Hartchrom dasjenige, das am häufigsten für den Verschleißschutz von Bauteilen in allen Industriebereichen […]

Härten

Herbert Käszmann

Unter Härten versteht man das Erwärmen auf Härtetemperatur (auch als Austenitisieren bezeichnet) und nachfolgendem Abkühlen mit solcher Geschwindigkeit, dass oberflächlich oder durchgreifend eine erhebliche Härtesteigerung durch Martensitbildung eintritt. Der Härtevorgang lässt sich in drei verfahrenstechnische Schritte gliedern: Erwärmen auf Härtetemperatur, Halten (wenige Minuten bis etwa eine Stunde), Abschrecken mit einer Abkühlgeschwindigkeit, die größer ist als […]

Härten von Metallen

Herbert Käszmann

Durch Härten kann die mechanische Widerstandsfähigkeit von Stählen deutlich gesteigert werden. Das Verfahren findet vor allem Anwendung bei Bauteilen, die auf Verschleiß beansprucht werden (z.B. Werkzeuge). Vor Prozessbeginn ist darauf zu achten, dass die Bauteile bereits ihre endgültige Form besitzen, da sie nach dem Härten aufgrund der dabei erzeugten höheren Härte nur noch spanend durch […]

Hartmetall

Herbert Käszmann

Bereits im Altertum war bekannt, dass härtere Werkstoffe dem Verschleiß besser widerstehen als weichere. So wurden stets weitere Werkstoffe gefunden, aufbereitet, durch Wärmebehandlung verbessert und gezielt weiterentwickelt. Im Fall von Eisenwerkstoffen entstand so Hochleistungsschnellschnittstahl (HSS), der mit mehreren anderen Metallen legiert mit einer großen Härte und gleichzeitig einer hohen Bruchfestigkeit versehen war und sich damit […]

Hartstoffschichten

Herbert Käszmann

Titannitrid 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 […]

Heißdrahtaktiviertes CVD

Herbert Käszmann

Die heißdraht-aktivierte CVD hat im Bereich der Verschleißschutzschichten wird zur Abscheidung von Diamantschichten genutzt. Das Verfahren kommt zum Einsatz, wenn chemische Reaktionen in der Gasphase (oberhalb der Substratoberfläche) nötig sind, um die Schichtbildung zu ermögliche. Die Aktivierung kann durch Flammen, mit einem Plasma oder mit heißen Drähten (Filamenten), die im Gasraum aufgespannt sind, erfolgen. Für […]

Hochlegierte Stähle

Herbert Käszmann

Bei hochlegierten Stählen liegt der Anteil eines der Legierungselemente (ausgenommen Kohlenstoff) mindestens bei 5 % beträgt. Ziel dabei ist es, durch Zulegieren bestimmter Elemente besondere physikalische, chemische und mechanische Eigenschaften zu erreichen. Hochlegierte Stähle werden durch den Buchstaben X gekennzeichnet. Diesem wird der 100fache Kohlenstoffgehalt nachgestellt, dem wiederum die chemischen Symbole der Legierungselemente in der Reihenfolge […]

Ionenplattieren

Herbert Käszmann

Das plasmagestützte Ionenplattieren ist eine Weiterentwicklung der PVD-Verfahren. Das Target wird in die Gasphase zurr Abscheidung mit hochenergetischen Ionen beschossen. Der Prozess beinhaltet in der Regel zwei grundlegende Schritte: Das Substrat wird durch Beschuss mit Ionen aus dem Plasma gereinigt (soft etch per Sputtern). Für die Beschichtung unter Ionenbeschuss wird das Targetmaterial verdampft und im […]

Kalottenschliff

Herbert Käszmann

Besonders für sehr harte und dünne Schichten, beispielsweise für Hartstoffschichten auf Werkzeugen, wird das Verfahren des Kalottenschliffs eingesetzt. Hierbei wird eine Kugel aus hochfestem Stahl auf der zu untersuchenden Oberfläche solange in Rotation versetzt, bis die zu untersuchende Schicht eine Vertiefung in Form eines Kugelsegments enthält. Zur Unterstützung des Schleifvorganges wird Poliersuspension zugegeben (z. B. mit […]

Kasuistik

Friedrich Röntsch

Kasuistik (lateinisch casus: „Fall“; vgl. dazu „Kasus“) bezeichnet allgemein die Betrachtung von Einzelfällen in einem bestimmten Fachgebiet.

Kathodischer Korrosionsschutz

Herbert Käszmann

Als kathodischen Korrosionsschutz wird die Wirkung von Zinkschichten auf Eisenwerkstoffen bezeichnet, bei der sich im Falle einer lokalen Beschädigung der Zinkschicht das Zink auflöst und dadurch die Korrosion des Eisengrundmaterials verhindert. Der kathodische Korrosionsschutz basiert auf der Tatsache, dass Zink elektrochemisch weniger beständig ist als Eisen. Sobald Zink und Eisen von einem Korrosionsmedium überdeckt sind […]

Keramische Werkstoffe

Herbert Käszmann

Keramische Werkstoffe sind nichtmetallische, anorganische Werkstoffe, die durch Brennen aus gepressten Pulverrohlingen hergestellt werden. Die modernen keramischen Werkstoffe, Technische Keramik oder Hochleistungskeramik genannt, werden zunehmend im Maschinenbau als Einbauteile und in der Fertigungstechnik als Werkzeuge verwendet. Sie übernehmen spezifische Aufgaben, die nur sie aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften erfüllen können. Die keramischen Werkstoffe haben ein gemeinsames […]

Konfokalmikroskopie

Herbert Käszmann

Mit der Konfokalen Laser-Scanning Mikroskopie (c-LSM) werden Oberflächentopografien auf einer mikroskopischen Größenskala optisch dreidimensional erfasst (Abb. 1). Die Höhenauflösung (z-Achse) der Methode liegt bei maximal 5 nm bis 10 nm mit einer Wiederholbarkeit (σ-1) von circa 1 nm. Die laterale (x,y) Auflösung der Methode liegt bei maximal 120 nm (1 Größenordnung besser als bei klassischen […]

Korrosionsmessungen

Herbert Käszmann

In der Oberflächentechnik hat der Korrosionsschutz sowohl im Bereich F&E als auch in der Qualitätsprüfung eine hohe Bedeutung. Stets stellt sich dabei die Frage der Beständigkeit der beschichteten Teile in der späteren Gebrauchsumgebung. Deshalb werden Originalbauteile oder beschichtete Prüfbleche aggressiven Klimabedingungen in dafür speziell konstruierten Prüfkammern ausgesetzt. Auf diese Weise wird Korrosion auf der Oberfläche […]

Korrosionsschutz

Herbert Käszmann

Der Schutz vor Korrosion zählt zu den wichtigsten Aufgaben sowohl von metallischen als auch von organischen Beschichtungen. Insbesondere die große Zahl an unterschiedlichen Legierungen auf Basis von Eisen muss gegen korrosive Einwirkungen geschützt werden. Der Angriff von Eisen erfolgt durch die Reaktion mit dem Sauerstoff der Luft und Bildung von Eisenoxiden unterschiedlicher Zusammensetzung, die mit […]

Kunststoffe – Werkstoffe und grundlegende Eigenschaften

Herbert Käszmann

Die Kunststoffe, auch Plaste oder Plastik genannt, sind synthetisch erzeugte, organische Werkstoffe. Sie werden aus Rohstoffen, wie z. B. Erdöl, durch chemische Umwandlung (Synthese) hergestellt. Kunststoffe werden als organische Stoffe bezeichnet, weil sie aus organischen Kohlenstoff- oder Siliziumverbindungen bestehen. Sie nehmen in der Technik als Werkstoffe einen bedeutenden Platz ein. Ihre vielseitige Verwendbarkeit beruht auf […]

Kupfer

Herbert Käszmann

Kupfer (Cu) ist ein rötliches Metall mit der Ordnungszahl 29 im Periodensystem der Elemente. Sein Schmelzpunkt liegt bei 1083 °C und der Verdampfungspunkt bei 2567 °C. Es zählt zu den Buntmetallen. Im Periodensystem der Elemente steht es in derselben Gruppe wie das Silber und das Gold und hat daher eine chemische Ähnlichkeit zu diesen Edelmetallen (Redoxpotential […]

Kupfer

Herbert Käszmann

Kupfer und Kupferlegierungen werden galvanisch und chemisch abgeschieden, um deren gute elektrische Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit auszunutzen. Darüber hinaus ist es möglich, eine mikroraue Oberfläche durch eine Verkupferung einzuebnen und damit eine glänzende Oberfläche zu erzeugen. Zur Nutzung der guten elektrischen Leitfähigkeit wird in der Regel hochreines Kupfer aus Elektrolyten ohne oder mit nur sehr geringen […]

Lackieren

Herbert Käszmann

Mittels Lackieren lassen sich eine große Zahl an Werkstoffen oberflächenbehandeln, wobei das Lackieren vor allem zur Änderung der Farbe führt, aber auch die Korrosionsbeständigkeit (bei Metallen), die UV-Beständigkeit (bei Kunststoffen) oder die Kratzbeständigkeit (bei Kunststoffe) verbessert. Vor allem bei Metalle werden häufig Lackierungen aus mehreren Schichten aufgebracht und sind von der rein dekorativen Lackierung zur […]

Legierungsabscheidung

Herbert Käszmann

Durch kathodische Abscheidung von Metallen aus Elektrolyten (chemische oder galvanische Abscheidung) lassen sich sowohl Schichten aus reinen Metallen als auch Legierungen herstellen. Die an der Oberfläche eines stromleitenden Festkörpers reduzierten Metallatome ordnen sich in den meisten Fällen zu Metallkristallen, die den selben Grundsätzen in Bezug auf die Entstehung von Kristallen unterworfen sind, wie diese auch […]

Magnesium

Herbert Käszmann

Magnesium (Mg) ist ein weiches, silberweiß glänzendes Erdalkalimetall mit einem Schmelzpunkt von 650 °C. Mit einem mittleren Gehalt von 1,95 Gewichtsprozent ist das Magnesium in der Erdkruste das achthäufgste Element, es kommt jedoch nicht in reiner Form vor. Mit einer Dichte von 1,738 g/cm3 zählt es zu den leichtesten aller Gebrauchsmetalle. Im auskristallisierten Zustand weist es ein […]

Mathematische Formel

Friedrich Röntsch

Eine mathematische Formel stellt einen Zusammenhang zwischen mathematischen oder z. B. physikalischen oder ökonomischen Größen dar.

Mattieren

Herbert Käszmann

Eine spezielle Art der dekorativen Gestaltung von Metalloberflächen ist das Mattieren beziehungsweise das gerichtete Mattieren (Strichmattieren). Hierfür werden Scheiben mit Messing- oder Stahldrähten (in Form einer Bürste) eingesetzt. Die Oberfläche des zu bearbeitenden Werkstücks wird mit geringem Druck gegen die rotierende Drahtscheibe gedrückt, so dass linienartige Vertiefungen in der Oberfläche entstehen. Mattierte Oberflächen sind blendfrei […]

Mechanical Plating

Herbert Käszmann

Die Beschichtungstechnologie Mechanical Plating wurde vor etwa 60 Jahren in den USA entwickelt, konnte sich bisher allerdings in Europa nur in geringem Umfang durchsetzen. Der große Vorteil des Verfahrens, bei dem feine metallische Partikel aus Zink, Zinn und Aluminium oder Mischungen daraus, durch Wälzen in Trommeln aufgebracht werden, liegt darin, dass bei dem Prozess kein […]

Metallabscheidung – allgemein

Herbert Käszmann

Der Begriff der Metallabscheidung wird im allgemeinen für die Herstellung von metallischen Beschichtungen verwendet, im engeren Sinn allerdings für die elektrochemische Herstellung von metallischen Überzügen. Die elektrochemische Abscheidung wird unterteilt in die Abscheidung über einen äußeren Stromkreis (galvanische Metallabscheidung) und eine außenstromlose oder chemische Metallabscheidung.  Neben der elektrochemischen Metallabscheidung existieren einige Arten der physikalischen Abscheidung […]

Metallabscheidung – chemisch

Herbert Käszmann

Als chemische Metallabscheidung wird die Umwandlung von gelöstem Metall in den festen Metallzustand ohne den Einsatz eines äußeren Stromkreises bezeichnet. Prinzipiell werden auch bei der chemischen Metallabscheidungen in einer (meist) wässrigen Lösungen gelöste Metallionen an einer Festkörperoberfläche in den metallischen Zustand überführt und damit eine Metallschicht auf dem Festkörper erzeugt. Die elektrischen Ladungen stammen in […]

Metallabscheidung – galvanisch

Herbert Käszmann

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 […]

Nanohärteprüfung bei Schichten

Herbert Käszmann

Die steigenden Anforderungen moderner Schneidwerkzeuge müssen durch eine kontinuierliche Optimierung von Eigenschaften wie Härte, Elastizitätsmodul (E-Modul), Fließgrenze, Schichthaftfestigkeit, innere Spannungen, Reibwerte, Abrasionsbeständigkeit erfüllt werden. Dazu kommen neuartige Prüfgeräte zur Charakterisierung dieser Eigenschaften, wie Nanohärte-Prüfgeräte, Ritztester und Tribometer zum Einsatz (Abb. 1), da sie zum Verständnis der mechanischen Oberflächeneigenschaften als Voraussetzung für die Funktionsfähigkeit des Gesamtwerkzeugs […]

Nasslackierung

Herbert Käszmann

Nasslacke sind die klassische Form, in der Lacke verarbeitet werden. Hierbei handelt es sich um organische Moleküle in einem Lösemittel, die zur Farbgebung Pigmente enthalten. Als Pigmente fungieren anorganische und organische Feststoffe, die eventuell chemisch modifiziert werden und so als in feiner Verteilung im Lack verteilt zu bleiben. Bewährte und sehr beständige Pigmente sind Metalloxide […]

Nichtrostende Stähle

Herbert Käszmann

In vielen Industriezweigen, insbesondere in der Nahrungsmittel-, Textil-, Zellulose- und Papierindustrie, in der chemischen Industrie, in der Medizintechnik, im Fahrzeugbau sowie in der Meeres- und Offshore Technik werden nichtrostende Stähle benötigt. Die wichtigste Eigenschaft dieser Stähle ist ihre chemische Beständigkeit. Die mechanisch technologischen Eigenschaften (z. B. Festigkeit, Zähigkeit) sind dabei zweitrangig. Vor mehr als 100 Jahren […]

Nickelbasisschichten gegen Tribokorrosion

Herbert Käszmann

Tribokorrosion ist nach Landolt die unwiderrufliche Umwandlung eines Materials, hervorgerufen durch gleichzeitige mechanische und chemische bzw. elektrochemische Wechselwirkungen unter Einfluss von Reibung [1]. Die Tribokorrosion zählt zu den komplexeren Belastungsfällen von metallischen Werkstoffen, da in der Regel Wechselwirkungen aus Reibung, Verschleiß und Korrosion zugleich zu berücksichtigen sind, die bei einer einfachen Belastung nicht festzustellen sind, […]

Nickelbeschichtung als Verschleißschutz bei Werkzeugen

Herbert Käszmann

Der Formenwerkstoff Aluminium wird aus wirtschaftlicher Sicht immer interessanter. Von Vorteil sind vor allem das geringere Gewicht und die günstigen Bearbeitungsparameter. So werden mittlerweile vermehrt Kleinserienwerkzeuge aus Aluminiumlegierungen hergestellt. Der werkstoffliche Nachteil, die geringe Oberflächenhärte, schränkt den Einsatz häufig ein. Entscheidende Verbesserungen bezüglich der Standzeiten bieten die Funktionsschichten auf Basis von chemisch abgeschiedenen Nickelschichten. Diese […]

Nickelbeschichtungen

Herbert Käszmann

Nickel und Nickellegierungen zählen sowohl in galvanisch als auch in chemisch abgeschiedener Form zu den wichtigsten Metallen der Galvanotechnik. Sie zeichnen sich insbesondere durch ihre gute Korrosionsbeständigkeit und den breiten Bereich der herstellbaren Härten (verbunden damit auch Dehnbarkeiten oder Festigkeiten) aus. Aus Elektrolyten auf Basis von Nickelsulfamat wird sehr duktiles Nickel mit geringsten Anteilen an […]

Nickelbeschichtungen – allgemein

Herbert Käszmann

Nickel und Nickellegierungen zählen sowohl in galvanisch als auch in chemisch abgeschiedener Form zu den wichtigsten Metallen der Galvanotechnik. Sie zeichnen sich insbesondere durch ihre gute Korrosionsbeständigkeit und den breiten Bereich der herstellbaren Härten aus. Aus Elektrolyten auf Basis von Nickelsulfamat wird sehr duktiles Nickel mit geringsten Anteilen an Fremdstoffen abgeschieden. Dabei kann die Abscheidung […]

Niedriglegierte Stähle

Herbert Käszmann

Bei der Gruppe der niedriglegierten Stähle darf der Gesamtanteil an Legierungselementen 5 % nicht überschreiten und der Mangangehalt liegt über 1 %. Sie haben in der Regel ähnliche Eigenschaften wie die unlegierte Stähle, lassen sich aber durch geeignete Wärmebehandlungsmaßnahmen in ihren mechanischen Eigenschaften wesentlich beeinflussen. Im Bezeichnungssystem dieser Werkstoffgruppe (DIN EN 10027-1) werden die chemischen Symbole […]

Nitrieren

Herbert Käszmann

Der Oberbegriff Nitrieren steht im Allgemeinen für eine thermochemische Behandlung, bei der der Randbereich eisenhaltiger Werkstoffe mittels Stickstoff angereichert wird. Beim Nitrieren wird ausschließlich Stickstoff in den Randbereich eines Werkstückes eingelagert. Wird beim Diffusionsvorgang zeitgleich auch Kohlenstoff in die Behandlung mit eingebracht und dort angereichert wird, wird dies als Nitrocarburieren bzeichnet. Sowohl das eigentliche Nitrieren […]

Nitrieren

Herbert Käszmann

Beim Nitrieren wird in die Oberflächenzone vorzugsweise von Stählen Stickstoff eingebaut, wodurch die Härte des Werkstoffs erhöht wird. Der Einbau des Stickstoffs erfolgt durch Diffusion, wobei je nach Zusammensetzung des Stahls Nitridverbindungen mit den Legierungselementen entstehen. Eine Nitrierschicht besteht aus einer Verbindungsschicht und einer Diffusionszone. Beide Schichtbestandteile weisen charakteristische Eigenschaften auf. Übliche Größen zur Schichtcharakterisierung […]

Nitrierstähle

Herbert Käszmann

Nitrierstähle sind legierte Stahlsorten, die sich zum Nitrieren und Nitrocarburieren besonders eignen. Sie enthalten Legierungselemente wie Chrom, Aluminium, Molybdän, Vanadium, Titan und Niob, die zur Nitridbildung neigen und Nitride mit hoher Härte bilden.

Nitrocarburieren

Herbert Käszmann

Das Nitrocarburieren kann in festen, flüssigen oder gasförmigen Medien erfolgen. Dementsprechend unterscheidet man das Pulver-, Salzbad-, Gas- und Plasmanitrocarburieren. Beim Pulvernitrocarburieren werden die Werkstücke in einen Kasten eingesetzt, der vollständig mit einem zum Nitrocarburieren geeigneten Pulver gefüllt ist. Anschließend werden Kasten, Pulver und Werkstück in einem Ofen auf Temperaturen zwischen 500 °C und 590 °C (vorzugsweise 570 °C) […]

Oberflächenmikrostruktur

Herbert Käszmann

Oberflächenbeschaffenheit und -mikrostruktur haben bei technischen Gleit- und Sichtflächen eine große Bedeutung. Neben der Oberflächenmikrostruktur spielt die Benetzbarkeit einer Oberfläche eine wichtige Rolle, nicht nur bei geschmierten Wälz- und Gleitlagern, sondern auch bei medizinischen Implantaten. Bei der Benetzbarkeit wird in benetzbare und nicht benetzbare Oberfläche anhand des Kontaktwinkels θ, den ein auf die Oberfläche aufgebrachter […]

Oberflächenvermessung

Herbert Käszmann

Die Funktionsoberflächen im Fertigungsprozess werden gezielt auf die benötigte Oberflächenbeschaffenheit, die in einer technischen Zeichnung spezifiziert ist, eingestellt. Um dabei eine gleichbleibende Oberflächengüte (z.B. bei der Materialeingangskontrolle) nach einer mechanischen Bearbeitung (z.B. Schleifen, Polieren, Honen usw.) oder nach einem Schichtauftrag zu gewährleisten, werden zur  Qualitätssicherung Verfahren zur Oberflächenvermessung eingesetzt. Auch werden innerhalb der Verschleißschutzentwicklung oder […]

Optische Oberflächenvermessung

Herbert Käszmann

Wesentliche Vorteile der optischen (berührungslose Verfahren) im direkten Vergleich zu taktilen Messverfahren sind die einfachere Handhabung und deutlich schnellere Messprozedur. Durch Verschiebung der Fokuslage an der Oberfläche können in wenigen Minuten quantitative Informationen über Oberflächentopografie, Rauheit, Stufenhöhen oder Steigungswinkel gewonnen werden. Speziell bei neueren Geräten wird durch die Überlagerung verschieden scharfer Fokusebenen eine exakte 3D-Abbildung […]

Oxidationsschutz

Herbert Käszmann

Bei Beaufschlagung von Metallen mit hohen Temperaturen und gleichzeitiger Anwesenheit von Sauerstoff erleiden Metalle einen Angriff durch Oxidation. Bei vielen Metallen bilden sich keine geschlossenen, dichten Oxidschichten, so dass der Basiswerkstoff nach und nach in seine Oxide umgewandelt wird. Dies wiederum bedeutet eine Verminderung des Teilequerschnitts und damit eine mechanische Schwächung. Lediglich bei Werkstoffen wie […]

Oxidschichten

Herbert Käszmann

Werden Kreiselpumpen zur Förderung von mit Feststoff beladenen Flüssigkeiten eingesetzt werden, ergeben sich stark veränderte Anforderungen an die Pumpen und ihre Einzelkomponenten. Neue Technologien zur Beschichtung und Herstellung der Pumpenbauteile, sowie neue Werkstoffe finden hier ihre Anwendung. Je nach Fördermedium tritt Verschleiß durch Korrosion, Abrasion oder Kavitation auf. Insbesondere sind Schäden durch Teillast und Überlast […]

Parametrisierung eines tribologischen Tests

Herbert Käszmann

Für viele Applikationen wie auch Schneidwerkzeuge sind Informationen, die man über Reibtests und Verschleißversuche gewinnt, sehr wichtig; insbesondere bei der Entwicklung und Optimierung von Beschichtungen. Um den steigenden Anforderungen der Modellierung thermischer Mechanismen zu entsprechen hat zum Beispiel Anton Paar sein Produktportfolio auf diese Anwendungen erweitert. So entstand eine Vielzahl von Geräten vom Vakuumtribometer (Abb. […]

Passivierung

Herbert Käszmann

Unter Passivieren wird die Umwandlung einer aktiven – in der Regel eine metallischen – Oberfläche in eine aus einer Verbindung bestehenden Oberfläche verstanden. Eine solche Verbindung kann ein Oxid sein, beispielsweise ein Chromoxid auf einer Chromoberfläche. Passiviert werden Edelstähle, bei denen sich unter Einwirkung von Sauerstoff vor allem eine sehr stabile Chromoxidschicht bildet. Die Bildung […]

Phosphatieren

Herbert Käszmann

Phosphatieren ist die Herstellung eines Oberflächenfilms aus Phosphatverbindungen auf einem metallischen Grundwerkstoff. Dabei reagiert der Grundwerkstoff mit Phosphat aus einer verdünnten Phosphorsäure oder Phosphatlösung. Geringe Mengen des Grundwerkstoffes müssen hierbei abgelöst werden. Phosphatschichten bestehen in der Regel aus mikroskopisch feinen, plättchen- oder nadelförmigen Kristallen. Die Kristalle führen zu einer sehr feinen, aber starken Vergrößerung der […]

Phosphatieren

Herbert Käszmann

Phosphatieren ist die Herstellung eines Oberflächenfilms auf einem metallischen Grundwerkstoff. Dabei reagiert der Grundwerkstoff mit Phosphat aus einer verdünnten Phosphorsäure oder Phosphatlösung. Geringe Mengen des Grundwerkstoffes müssen hierbei abgelöst werden. Phosphatschichten bestehen in der Regel aus mikroskopisch feinen, plättchen- oder nadelförmigen Kristallen. Die Kristalle führen zu einer sehr feinen, aber starken Vergrößerung der Oberfläche, die […]

Photothermie

Herbert Käszmann

Bei photothermischen Messverfahren beleuchtet ein intensitätsmodulierter Laserspot von wenigen mm Durchmesser eine Objektoberfläche (Abb. 1). Die Strahlung wird auf der Oberfläche absorbiert und erzeugt einen Wärmestrom, der sich in das Bauteilinnere in Form von thermischen Wellen ausbreitet. Die Wellen haben dabei dieselbe Frequenz wie das eingestrahlte Laserlicht. Die weitere Ausbreitung der thermischen Wellen wird beeinflusst […]