Das Tribologie-Zentrum des Danish Technological Institute (DTI) hat einen neuartigen Prozess zur ionenstrahlgestützten Schichtabscheidung einer diamantenartigen Kohlenstoffbeschichtung für Dünnblechumformprozesse entwickelt. Aus der englischen Bezeichnung „Ion Beam Assisted Deposition of a Diamond Like Carbon“ leitet sich der Kurzname IBAD-DLC ab.
Geringe Reibung und gute Selbstschmierung
Die Beschichtung wird besonders in der Verpackungsindustrie für das Umformen von Metalldosen in verschiedenen Größen und Formen eingesetzt. Die IBAD-DLC-Beschichtung ist glatt, zeigt eine geringe Reibung und verfügt über eine ausgezeichnete Selbstschmierung , so dass damit beispielsweise Lebensmittelkonserven umgeformt werden können, ohne dass das Metall der Dose respektive dessen schützende Polymerschicht beschädigt wird. Im gebrauch ist damitsichergestellt, dass ein Kontakt zwischen Blech und korrosivem Inhalt vermieden ist Zusätzlich zeigt die Beschichtung eine hervorragende Leistung beim Prägen und Formen von beispielsweise Wärmetauscherplatten für kleinere Wärmetauscher. Ein weiterer Vorteil der IBAD-DLC-Beschichtung ist, dass sie es oft ermöglicht, eine Produktionslinie ohne weitere Schmierstoffe zu betreiben. Damit entfällt die aufwändige Reinigung der Produkte nach der Umformung.
Beschichtung überzeugt mit geringem Reibungskoeffizienten
Die IBAD-DLC Beschichtung wird, wie schematisch in den Abbildungen gezeigt, durch eine Kombination aus hochenergetischer Ionenimplantation und der Oberflächenkondensation von Öl auf metallischen Umformungswerkzeugen erzeugt. Die Werkzeugoberfläche wird zunächst durch Ionenimplantation aktiviert und anschließend durch die Kombination aus Ionenimplantation und Kondensation von Öl mit IBAD-DLC beschichtet. Im REM-Querschnitt der IBAD-DLC-Schicht ist zu sehen, wie die Beschichtung mit dem Substrat verbunden ist und alle sichtbaren Schichten einen graduellen Übergang als Folge des durch Ionenbeschuss induzierten Vermischens aufweisen. Die Beschichtung hat einen sehr geringen Reibungskoeffizienten und eine ausgezeichnete Haftung. die durch die Aufspaltung des Öls mithilfe der hochenergetischen Ionen erzeugt wird.
Da die industrielle Nachfrage, besonders von Seiten der europäischen Konservenproduzenten, nach der IBAD-DLC Beschichtung stetig steigt, hat das Tribologie-Zentrum des DTI einen zweiten industriellen Hochleistungs-Ionenimplanter von Dan Fysik A/S erworben. Die IBAD-DCL-Beschichtung wurde beispielsweise bereits auf einem Umformwerkzeug eingesetzt, welches für die Produktion der Öffnungslasche von Lebensmittelkonserven verwendet wird. Durch die IBAD-DLC Beschichtung kann die Lasche viele Monate lang ohne zusätzliche Schmierstoffe hergestellt werden. Der Gebrauch von Schmiermitteln wird somit vollständig eliminiert und eine zusätzliche Waschstraße oder Probleme mit der Schmierstoffverdampfung entfallen. Ein weiteres Beispiel ist ein mit Titannitrid beschichtetes Stanzwerkzeug mit einer IBAD-DLC-Beschichtung auf den Funktionsflächen.
Henrik Horup Reitz
Lars Pleth Nielsen