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Projektbereich D
Lugscheider, Erich
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4.4 Zusammenfassung und offene Fragen
Bei MCh wurden im laufenden Antragszeitraum Al-O-Schichtsysteme auf Werkzeugen
mittels plasmaunterstützer CVD abgeschieden und hinsichtlich ihrer Eignung für
Thixoformingprozesse untersucht. Gemäss dem Anforderungsprofil ergeben sich die
hauptsächlich auftretenden Belastungen für die Werkzeuge aus einem starken
Thermoschock, sehr hoher thermischer und tribologischer Belastung sowie Korrosivangriff
auf das Werkzeug durch teilflüssige Thixolegierungen. Deswegen wurde für die
Untersuchung der Werkstoffe eine Methodik erarbeitet, die von grundlegenden
Charakterisierungen über Modelltests zum praktischen Einsatz führt. Als Modelltests
wurden Schmelz- und Auslagerungskorrosion, Thermoschock und tribologische
Untersuchungen verwendet. Anschließend wurden die Schichten unter praxisnahen
Bedingungen in Stauchversuchen sowie im Thixoformingsprozess eingesetzt.
Die vorliegenden Untersuchungen zeigen, dass die bei relativ niedriger Temperatur
abgeschiedenen kristallinen Al2O3-Schichten für einen Einsatz als Korrosionsschutzschicht
auf Thixowerkzeugen von Al-Legierungen und für Stähle vielversprechend und geeignet
sind.
Aus den Modelltestsuntersuchungen wurde festgestellt, dass die beschichteten Werkzeuge
eine sehr gute Oxidations-, Korrosions- und Thermoschockbeständigkeit besitzen. Eine
deutliche Verbesserung der Haftfestigkeit konnte durch Plasmadiffusionsbehandlung des
Substrates erreicht werden. Ferner wurden am IBF Pilotumformungsversuche
durchgeführt; die beschichteten Werkzeuge zeigen eine gute Eignung für den Einsatz bei
der Stahlformgebung, Schichtverschleiß oder Interdiffusion der Thixolegierung konnten
nicht festgestellt werden. Aus den Stauchversuchen von Stahl wurde abgeleitet, dass die
auftretenden Reibungsmechanismen zu einem Anhaftungsproblem führen. Um die
Anhaftung von Thixolegierungen auf der Probenoberfläche zu verhindern, soll in der
kommenden Antragsphase ein Schichtsystem erprobt werden, bestehend aus
Aluminiumoxid mit integrierten Einlagerungen eines festen Schmierstoffes. Als
Schmiermittel sollen BN und BCN eingesetzt werden.