Die Beschichtung von Werkzeugen mit Diamant ist ein hochentwickeltes Verfahren, das die Haltbarkeit und Leistung von Schneidwerkzeugen erheblich verbessert.
Die 5 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Vorbereitung der Werkzeuge für die Diamantbeschichtung
Vor dem Beschichtungsprozess werden Wolframkarbidwerkzeuge einer gründlichen Reinigung und einer zweistufigen chemischen Vorbereitung unterzogen.
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.
2. Verfahren der Diamantbeschichtung
Die eigentliche Diamantbeschichtung wird durch verschiedene CVD-Verfahren erreicht, 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 Vorstufen werden dann auf der vorbereiteten Werkzeugoberfläche abgeschieden und bilden eine dichte und gleichmäßige Diamantschicht.
3. Merkmale und Vorteile von diamantbeschichteten Werkzeugen
Diamantbeschichtete Werkzeuge mit einer typischen Schichtdicke von 10-30μm bieten erhebliche Vorteile gegenüber unbeschichteten Werkzeugen.
Sie sind sehr verschleißfest und behalten ihre Schärfe, was sie ideal für die Bearbeitung schwer zerspanbarer Werkstoffe wie Graphit und Aluminiumlegierungen mit hohem Siliziumgehalt 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.
4. Anwendung und Beschränkungen
Obwohl diamantbeschichtete Werkzeuge für ein breites Spektrum von Werkzeuggrößen und -formen eingesetzt werden können, gibt es praktische Grenzen.
So ist die Beschichtung von Werkzeugen mit einem Durchmesser von mehr als 0,500″ (12,70 mm) möglicherweise nicht so kosteneffizient wie die Beschichtung von anderen Werkzeugtypen.
Außerdem ist die Komplexität der Werkzeugformen, die effektiv mit Diamant beschichtet werden können, begrenzt, was ihre Anwendung in bestimmten Herstellungsverfahren einschränken kann.
5. Zusammenfassung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Beschichtung von Werkzeugen mit Diamant ein hochentwickeltes Verfahren ist, das die Haltbarkeit und Leistung von Schneidwerkzeugen erheblich verbessert.
Der Einsatz von CVD, insbesondere HFCVD, ermöglicht die effiziente und wirksame Abscheidung von Diamantschichten auf Werkzeugen und macht diese in Branchen, in denen Präzision und Langlebigkeit bei der Bearbeitung erforderlich sind, unverzichtbar.
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