Die Beschichtung von Werkzeugen mit Diamanten erfolgt hauptsächlich durch ein Verfahren, das als Chemical Vapor Deposition (CVD) bekannt ist. Bei diesem Verfahren wird eine Diamantschicht auf die Oberfläche eines Werkzeugs, in der Regel aus Wolframkarbid, aufgebracht, um dessen Härte und Verschleißfestigkeit zu erhöhen.
Vorbereitung von Werkzeugen für die Diamantbeschichtung:
Vor dem Beschichtungsprozess werden die Wolframkarbid-Werkzeuge gründlich gereinigt und in zwei Schritten chemisch aufbereitet. In der ersten Stufe wird die Hartmetalloberfläche aufgeraut, um die mechanische Haftung der Diamantschicht zu verbessern. Dies ist von entscheidender Bedeutung, da so sichergestellt wird, dass die Diamantschicht gut auf der Werkzeugoberfläche haftet und sich während des Gebrauchs nicht ablöst. Der zweite Schritt ist die Entfernung von Kobalt von der Karbidoberfläche, da Kobalt das Diamantwachstum beeinträchtigt. Dieser Schritt ist unerlässlich, da Kobalt, das häufig als Bindemittel in Wolframkarbid verwendet wird, die Bildung von Diamant während des CVD-Prozesses hemmen kann.Verfahren zur Diamantbeschichtung:
Die eigentliche Diamantbeschichtung erfolgt durch verschiedene CVD-Verfahren, darunter Mikrowellenplasma-CVD (MPCVD), Gleichstrombogenplasmasprüh-CVD (DAPCVD) und Heißdraht-CVD (HFCVD). Das HFCVD-Verfahren ist in der Industrie besonders beliebt, da es relativ kostengünstig ist und eine gleichmäßige Abscheidung auf großen Flächen ermöglicht. Beim HFCVD-Verfahren findet eine Niederdruck-Gasphasenreaktion bei hohen Temperaturen statt. Methan (CH4), das als Kohlenstoffquelle verwendet wird, reagiert in Gegenwart eines heißen Heizdrahtes mit Wasserstoff, um Vorstufen für Diamantfilme zu erzeugen. Diese Grundstoffe werden dann auf der vorbereiteten Werkzeugoberfläche abgeschieden und bilden eine dichte und gleichmäßige Diamantschicht.
Merkmale und Vorteile von diamantbeschichteten Werkzeugen:
Diamantbeschichtete Werkzeuge mit einer typischen Schichtdicke von 10-30μm bieten erhebliche Vorteile gegenüber unbeschichteten Werkzeugen. Sie sind äußerst verschleißfest und behalten ihre Schärfe bei, was sie ideal für die Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe wie Graphit und hochsiliziumhaltige Aluminiumlegierungen macht. Der Produktionszyklus für diese Werkzeuge ist relativ kurz, und die Kosten für die Aufbereitung sind moderat, vor allem im Vergleich zu den Vorteilen einer erhöhten Lebensdauer und Leistung der Werkzeuge.
Anwendung und Beschränkungen:
