Mehrlagige DLC-Beschichtungen für komplexe Anforderungen in der Holzbearbeitung (2. Förderperiode)

In der ersten Förderperiode wurden unterschiedliche Ansätze zur Herstellung von anforderungsgerechten diamantähnlichen Kohlenstoffschichten für die Holzbearbeitung untersucht. Dabei konnten durch gezielte Prozessoptimierung Schichtsysteme erzeugt werden, die exzellente tribologische Eigenschaften aufweisen.  Es wurden mehrlagige DLC-Schichtsysteme hergestellt, die neben ihrer geringen Reibwerte und guten Verschleißfestigkeit in trockener Umgebung, vor allem unter feuchten Bedingungen eine verbesserte Verschleißbeständigkeit aufweisen.

In der zweiten Förderperiode sollen diese Eigenschaften nun auf Modellwerkzeuge übertragen werden. Dazu sind zunächst noch weitere tribologische Untersuchungen mit Reibpartnern aus verschiedenen Holzsorten geplant. Des Weiteren soll ein Schwerpunkt auf das Korrosionsverhalten gelegt werden. Dazu werden potentiostatische Messungen in korrosiven Medien durchgeführt, die auch in verschiedenen Holzsorten vorkommen, und so während des Einsatzes unter realen Bedingungen die Werkzeuge negativ beeinflussen können. Die weiterführende metallographische Charakterisierung der DLC Schichtsysteme soll die Informationen über die Mikrostruktur und Spannungseigenschaften innerhalb der Schichtsysteme vervollständigen. Wobei detaillierte Mikrostrukturuntersuchungen mit Hilfe eines Ramanspektrometers durchgeführt, und die Eigenspannungen mit der Krümmungsmethode ermittelt werden sollen.

Alle Informationen und Daten werden genutzt, um das entwickelte Schichtsystem auf Modellwerkzeuge (Kreissägeblätter für die Holzbearbeitung) zu übertragen. Dabei werden bei der Anpassung auf die Sägeblätter geeignete Gegenmaßnahmen zur Verhinderung von Kantenverrundung mit eingebracht.  Neben der Bestimmung von elektrischer Leistungsaufnahme, Wirkungsgrad, Reibung und Verschleiß, sollen auch Eigenschaften des zu bearbeitenden Holzwerkstoffs, wie beispielsweise Schnitt- und Oberflächenqualität, durchgeführt werden.

1. W. Tillmann, E. Vogli, F. Hoffmann: Influence of substrate nitriding on adhesion, friction and wear resistance of DLC (diamond-like carbon)-coatings. Key Engineering Materials, 438 (2010) 211-218. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.438.211
2. W. Tillmann, S. Momeni, F. Hoffmann: Sliding wear behaviour of diamond-like carbon (DLC) coatings deposited on plasma nitrided steels. International Journal of Materials Research, 102 (2011) 1007-1013. doi: https://doi.org/10.3139/146.110547
3. W. Tillmann, F. Hoffmann, S. Momeni, R. Heller: Hydrogen quantification of magnetron sputtered hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) coatings produced at various bias voltages and their tribological behavior under different humidity levels. Surface and Coatings Technology, 206 (2011) 1705-1710. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2011.07.089
4. E. Vogli, F. Hoffmann, E. Bartis, G.S. Oehrlein, W. Tillmann: Correlation between tribological properties, sp²/sp³-ratio and H-content of low-wear diamond-like carbon (DLC) layers. Materials Science Forum, 706-709 (2012) 2596-2601. doi: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/MSF.706-709.2596
5. F. Hoffmann: Beitrag zur Charakterisierung des tribologischen Verhaltens von diamantähnlichen Kohlenstoffschichten für die Holzbearbeitung, Dissertation, Technische Universität Dortmund, 2022.

1. W. Tillmann, F. Hoffmann, S. Momeni, R. Heller: Hydrogen quantification of magnetron sputtered hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) coatings produced at various bias voltages and their tribological behavior under different humidity levels. 38th International Conference of Metallurgic Coatings and Thin Films (ICMCTF), San Diego, USA, 2.–6. Mai 2011.

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