Ni/P-Schichten sind aufgrund ihrer hohen Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit für vielfältige Anwendungen z.B. im Maschinen- und Anlagenbau etabliert und nicht mehr wegzudenken. Mithilfe gezielter Wärmebehandlung und Wahl des Phosphorgehaltes können die Schichteigenschaften eingestellt werden.
Aufgrund ihrer hohen Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit finden außenstromlos abgeschiedene Nickel-Phosphorschichten vielfältige Anwendungen. Sie werden im Maschinen- und Anlagenbau, der Elektrotechnik sowie in der Automobilindustrie weltweit eingesetzt. Für verschleißbeanspruchte Teile werden häufig hochphosphorhaltige, wärmebehandelte Nickel-Phosphor-Schichten (High-Phos-Schichten) höchster Härte eingesetzt. Durch die Wärmebehandlung wird eine Ausscheidungshärtung (Ni3P-Ausscheidungen) der amorphen bzw. nanokristallinen Ni/P-Legierung initiiert. In diesem Zustand besitzen diese Schichten eine geringere Duktilität und somit eine höhere Sprödigkeit, weshalb der Zustand höchster Härte nicht dem Verschleißoptimum entspricht. Häufig werden in der Fachliteratur Schichten mit niedrigem Phosphoranteil (Low-Phos-Schichten) zum Verschleißschutz empfohlen, was aber in der einschlägigen Industrie kontrovers diskutiert wird.
In der Literatur und in der Normung sind keine umfassenden und vergleichenden Untersuchungen zu finden, die eine konkrete Auswahl bezüglich des Phosphorgehaltes und des Temperatur-Zeit-Regimes der Wärmebehandlung gestatten. Somit kann durch die Auswahl von Parametern auf Basis von Literaturangaben keine optimale Beständigkeit garantiert
werden. Wie Vorversuche gezeigt haben, ist davon auszugehen, dass in Abhängigkeit der Verschleißart individuelle Optima existieren, die den Stand der Technik übertreffen.
Im Rahmen des IGF-Vorhabens nimmt sich die Professur Werkstoff- und Oberflächentechnik der TU Chemnitz gemeinsam mit dem Fachausschuss „Chemische Metallabscheidung“ der DGO, insbesondere den Firmen Coventya GmbH, Dipsol Europe GmbH, Dr.-Ing. Max Schlötter GmbH & Co. KG, HSO Herbert Schmidt GmbH & Co. KG, MacDermid Enthone GmbH, NovoPlan GmbH und dem Ing. Büro Ulrich Bingel genau dieser Forschungsfrage an.
Anhand ausgewählter Verschleißversuche erfolgt an repräsentativen, industriell gefertigten Ni/P-Beschichtungen eine umfangreiche, vergleichbare Charakterisierung des Verschleißverhaltens in Abhängigkeit von verschiedenen Phosphorgehalten und Wärmebehandlungen unter Berücksichtigung unterschiedlicher Verschleißarten.
Das Hauptziel des Vorhabens besteht in der Erstellung eines interaktiven, frei zugänglichen und anwendungsbezogenen Verschleißkatalogs, vergleichbar mit dem verfügbaren Härte-Wärmebehandlungskatalogs der TU Chemnitz aus dem abgeschlossenen IGF-Vorhaben „Wärmebehandlung mittel- und hoch-phosphorhaltiger Nickel-Phosphor-Schichten
aus bleifreien Elektrolytsystemen“. Anwender sollen in die Lage versetzt werden, anhand ihrer individuellen Verschleißbeanspruchung ein möglichst globales Optimum durch eine Parameterauswahl (Phosphorgehalt, Temperatur-Zeit-Regime) zu treffen.
Der interaktive Verschleißkatalog für wärmebehandelte Ni/P-Schichten ist frei abbrufbar ist unter www.tu-chemnitz.de/mb/WOT/forschung/forschungsprojekte/aif_bmbf_sab/IGF_20747BR.php.
Schlussbericht
Hier finden Sie den Schlussbericht zum Download: Schlussbericht
Förderkennzeichen
20747 BR
Laufzeit
01.12.2019 – 31.01.2022
Forschungseinrichtung
Technische Universität Chemnitz, Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnik, Professur Werkstoff- und Oberflächentechnik, Chemnitz
Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages.
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