Perfekte Haftreibung bringt höhere Leistung. Diamanten im Getriebe - prozesstechnik online

Diamanten im Getriebe

Perfekte Haftreibung bringt höhere Leistung

Kleine Diamantpartikel stecken bis zur Hälfte in einer Schicht aus chemisch erzeugtem Nickel. In reibschlüssigen Verbindungen verzahnen sich die Diamanten mit der Gegenfläche.
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Ein Ausrutscher kann gefährlich werden: im Alltagsleben ebenso wie bei Industrieanwendungen ? wenn es etwa um leistungsfähige Antriebe oder gar um Präzisionsgetriebe geht. Damit hier nichts ins Rutschen kommt, hat Wacker raue Oberflächen mit winzigen Diamantsplittern in einer metallenen Schicht entwickelt.

Kleine Diamantpartikel stecken bis zur Hälfte in einer Schicht aus chemisch erzeugtem Nickel. In reibschlüssigen Verbindungen verzahnen sich die Diamanten mit der Gegenfläche.

Ein Ausrutscher kann gefährlich werden: im Alltagsleben ebenso wie bei Industrieanwendungen ? wenn es etwa um leistungsfähige Antriebe oder gar um Präzisionsgetriebe geht. Damit hier nichts ins Rutschen kommt, hat Wacker raue Oberflächen mit winzigen Diamantsplittern in einer metallenen Schicht entwickelt.
Warum haben Fußballschuhe Stollen und Spikes-Reifen Stahlstifte? Damit die Dribbelkünstler auch auf nassem Rasen nicht ausrutschen und die Autoreifen selbst bei Schnee und Glatteis noch Halt finden. Ähnliche Anforderungen gibt es in der Industrie: So dürfen beispielsweise die Zahnräder von Präzisionsgetrieben auch bei starken Querkräften nicht ins Rutschen kommen, um die exakte Positionierung nicht zu gefährden.
Um die Haftreibung zwischen zwei Bauteilen zu erhöhen, muss man die Oberflächen so verändern, dass sie sich fester ineinander verzahnen und damit eine höhere Haftreibzahl bekommen. Hierfür bieten sich die beschichteten Stahlfolien Ekagrip an. Wer mit der Fingerkuppe über die matt schimmernden Flächen streicht, spürt zwar eine leichte Rauigkeit, die aber kaum ahnen lässt, was ihr zugrunde liegt. Es sind winzige Diamantkörner, die in der Unterlage stecken. Mit Durchmessern von etwa 10 µm sind die Diamantsplitter äußerst klein. Sie ragen nur fünf bis sieben Mikrometer aus der unterliegenden Metallschicht heraus. Das ist aber vollständig ausreichend, damit sich die harten Diamantkörner ins weichere Material des gegenüberliegenden Bauteils pressen können, was die beiden nahezu unauflöslich ineinander verzahnt. Ein Gegeneinander-Verschieben wird dadurch fast unmöglich gemacht. Untersuchungen von Wacker und von Materialexperten der TU Chemnitz haben ergeben, dass sich auf diese Weise die Haftreibzahl im Vergleich zu den Bauteilen ohne Beschichtung um bis zu 300 % erhöht.
Herstellung dünner Schichten
Zunächst werden die zu beschichtenden dünnen Stahlfolien gereinigt, von Oxidschichten befreit und dann in ein Bad eingetaucht, dessen wesentlicher Bestandteil ein Nickelsalz mit darin gelösten Diamantkörnern ist. Auf beiden Seiten der Stahlfolie wächst daraufhin eine metallische Nickelschicht, in die die Diamantpartikel eingelagert sind. Eine anschließende Wärmebehandlung härtet das Material. Die vom Anwender benötigte Form wird vorher aus der Folie mit Lasern herausgeschnitten oder in größeren Mengen gestanzt ? alternativ können auch ganze Bauteile direkt beschichtet werden.
Erfolgsentscheidend ist in allen Fällen die ausgeklügelte Prozesstechnik, die sicherstellt, dass die Nickelschicht über die ganze Folie hinweg eine gleichmäßige Dicke von etwa sieben Mikrometer besitzt. Ebenso wichtig ist aber auch, dass sich genau die richtige Menge an Diamantsplittern einlagert: Wenn sie 10 % der Fläche einnehmen, wird die optimale Wirkung erreicht. Weniger vermindern die Reibung, aber dies gilt ebenso auch, wenn zu viele Diamantspitzen aus dem Nickel ragen, denn dann kommt es zu dem so genannten Fakir-Effekt, der ja bekanntlich auf so vielen Nägeln liegt, dass er sich gar nicht verletzen kann.
Reibungserhöhende Schichten
Außer den reibungserhöhenden Ekagrip-Folien mit 6 bis 20 µm kleinen Diamantkörnern in einer Nickelmatrix bietet Wacker für andere Anwendungszwecke eine Familie ähnlicher Produkte:
  • Ekatex mit 2 bis 6 µm kleinen Diamanten in einer Nickelschicht, die wegen der hohen Härte und Korrosionsfestigkeit des Materials Abrieb verhindert
  • Ekadrive mit 2,5 µm kleinen eingelagerten Partikeln aus Siliciumcarbid oder Siliciumnitrid. Diese Beschichtung verringert den Schlupf bei Riemen-Antriebssystemen und damit eine wichtige Ursache für Verschleiß und Geräuschentwicklung
cav 484
Vorteile auf einen Blick
  • Erhöhung der Haftreibung um bis zu 300 %, dadurch Übertragung von höchsten Kräften und Drehmomenten
  • sehr hohe Reproduzierbarkeit der Schichtdicke und Reibungswirkung
  • keine Beeinträchtigung durch dünne Schmierstoff-Filme
  • beliebige Formen nach Anwenderwunsch
  • Folien sind so dünn, dass sie auch in bestehende Bauteilgeometrien nachrüstbar sind
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