Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST
Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik IST

Diamantbeschichtete Komponenten im Maschinenbau

Für Komponenten im Maschinenbau werden CVD-Diamantschichten entwickelt, um das tribologische Verhalten zu verbessern und gezielt Oberflächeneigenschaften – auch in Kombination – einstellen zu können. Basierend auf den unübertroffenen Eigenschaften von CVD-Diamantschichten können Maschinenbauteile mit völlig neuen Funktionen ausgerüstet werden:

  • Diamantschichten kombinieren maximale Verschleißbeständigkeit mit minimalen Reibwerten selbst bei Mangelschmierung und sogar im Trockenlauf.
  • Diamant verfügt über eine unübertroffene Abrasionsbeständigkeit und ist auch bei hohen Temperaturen resistent gegen viele chemische Substanzen und Radikale.
  • Aufgrund seiner von keinem anderen Material erreichten Wärmeleitfähigkeit bietet Diamant den größtmöglichen Schutz gegen thermische Überlastung bei extremer lokaler Beanspruchung (mechanisch, thermisch, elektromagnetisch).
  • Die elektrische Leitfähigkeit von CVD-Diamantschichten lässt sich über viele Größenordnungen gezielt einstellen (vom Isolator bis zu metallähnlichen Leitfähigkeiten).

Anwendungsbeispiele für CVD-Diamantbauteile

Das bislang erfolgreichste Anwendungsbeispiel für diamantbeschichtete Bauteile sind diamantbeschichtete keramische Gleitringdichtungen. Basierend auf der am Fraunhofer IST entwickelten Prozess- und Anlagentechnik wurde gemeinsam mit den Fraunhofer-Instituten IKTS, IPK und IWM und Partnern aus der Industrie eine Durchbruchsinnovation im Bereich der Dichtungstechnik erzielt, mit der völlig neue Kundenbedürfnisse bedient und schwierigste Einsatzfälle mit bisher nie da gewesenen Standzeiten verwirklicht werden konnten. Weitere Informationen zu diamantbeschichteten Gleitringdichtungen finden Sie unter www.diamondfaces.com. Ausschlaggebend für den Erfolg der Arbeiten war die prozesssichere Herstellung uniformer Diamantschichten mit definierten Rauheiten. Die vorhandene Technologie eignet sich auch für die Beschichtung von

  • Gleitringdichtungen
  • Gleitlagern für Linear- und Rotationsbewegungen (Axial- und Radiallager),
  • Dicht- und Führungselementen sowie
  • Bauteilen mit extremer tribologischer, abrasiver oder korrosiver Beanspruchung.

Bevorzugte Substratwerkstoffe für die CVD-Diamantbeschichtung sind siliziumbasierte Keramiken (SiC und Si3N4) und WC-Co-Hartmetalle.

Die Vorteile

  • Maximale Verschleißbeständigkeit z. B. im Kontakt zu Abrasivstoffen
  • Niedrige Reibwerte selbst bei Mangelschmierung und Trockenlauf
  • Widerstandsfähigkeit gegen die meisten chemischen Substanzen
  • Beständigkeit bei hohen Temperaturen
  • Einstellbare elektrische Leitfähigkeit z. B. zur Verhinderung von Elektrokorrosion