Beschichtung von Schnellarbeitsstahl mit grüner Technik

Ein Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT) ist ein Kohlenstoff-Allotrop, das zwischen Fulleren und flachen Graphen-Blättern liegt. Seine Struktur besteht aus Kohlenstoffatomen, die in einer oder mehreren zylindrischen Schichten angeordnet und durch kovalente Bindungen in einem hexagonalen Muster verbunden sind, das eine hohle Röhre bildet. Aufgrund dieser Struktur bieten CNTs eine sehr hohe Zugfestigkeit, Verschleißfestigkeit, Wärmeleitfähigkeit, einen niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten und einen niedrigen Reibungskoeffizienten. Die genannten Eigenschaften machen CNT zu einem vielversprechenden Beschichtungsmaterial, das für die Anwendung in Schneidwerkzeugen eingesetzt werden kann. In dieser Projektarbeit wird eine CNT-basierte Beschichtung auf HSS-Schneidwerkzeugen mittels Physical Vapor Deposition (PVD: Sputtering-Prozess) aufgebracht, die als umweltfreundliche Beschichtungstechnik gilt. Während der experimentellen Arbeit werden die Auswirkungen verschiedener Prozessparameter wie Schichtdicke, Sputtergas, Gasdurchflussrate, Sputterleistung usw. untersucht. Um die Auswirkungen der Beschichtung auf die Zerspanungskraft, die Verschleißfestigkeit, die Werkzeugstandzeit und letztendlich die Produktivität zu prüfen, wurden einige mechanische und tribologische Tests durchgeführt.