Entwicklung PVD-beschichteter Werkzeuge aus Gestein

Zur Reduktion der Rohstoffabhängigkeit und negativer Umwelteinflüsse, die durch die Produktion von konventionellen Schneidstoffen wie sie beispielsweise bei Hartmetall auftreten, ist eine Erweiterung des Schneidstoffspektrums notwendig. Potential bieten hier natürlich vorkommende Gesteine. Um die Einsatzfähigkeit dieser Schneidstoffe zu erweitern und vergleichbare Anwendungen wie HSS zu ermöglichen, besteht die Perspektive, eine technische PVD-Beschichtung einzusetzen. Nach einer Auswahl von Gesteinen, die eine grundsätzliche Eignung sowohl für den Einsatz als Schneidstoff als auch für die PVD-Beschichtung aufweisen, werden diese mittels mechanischer und chemischer Schichtvorbehandlungsverfahren bearbeitet. Der Einfluss dieser Vorbehandlungsprozesse auf die Randzone sowie auf Beschichtbarkeit und Schichthaftung wird untersucht. Mit Hilfe dieses Verständnisses ist es anschließend möglich, geeignete Beschichtungssysteme für Gesteine zu ermitteln. Die Wirkmechanismen der Schichthaftung auf Basis von Schichteigenspannung und Schichtmorphologie werden erforscht. Abschließend werden beschichtete Gesteinswerkzeuge beim Drehen von Al7075 eingesetzt und anhand einer Verschleißanalyse die Schichtversagensmechanismen charakterisiert. Die Originalität des Vorhabens zeichnet sich durch die Erweiterung der Anwendungsmöglichkeiten von Werkzeugen aus Gestein mittels leistungssteigernder PVD-Beschichtungen aus.

1. B. Breidenstein, B. Denkena, P. Wolters, M. Keitel, W. Tillmann, D. Stangier, N.F. Lopes Dias: A novel development of sustainable cutting inserts based on PVD-coated natural rocks, Materials Today Sustainability 24 (2023) 100507. doi: https://doi.org/10.1016/j.mtsust.2023.100507

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