11.09.2014

Harte Schale schützt den Kern

Die neue ‚Signum‘-Schicht aus Gühring-eigener Entwicklung ist mit einer Härte von 5500 HV eine der härtesten nitridischen Schichten am Markt.

Diese außerordentliche Schichthärte konnte Gühring durch die spezielle Nanokompositstruktur mit einem Schichtaufbau aus TiAlN und SiN realisieren. In dieser Nanokompositstruktur sind extrem feine TiAlN-Kristallite (<10nm) in eine glasartige, hochtemperaturfeste Siliziumnitridmatrix eingebettet. Daraus resultiert eine extreme Härte, die auch bei hohen Temperaturen erhalten bleibt.

Das Prinzip der nanokristallinen Struktur folgt einer Einlagerung von (TiN-) Nanokristallen in eine Siliziumnitridmatrix. Die beiden Materialien reagieren chemisch ungern miteinander, wodurch eine feine Entmischungsstruktur entsteht. Die Feinheit führt zu einer hohen Härte. Das chemisch sehr stabil gebundene Siliziumnitrid führt zu einer hohen Warmhärte des Materials.

Da es keine zusammenhängenden Korngrenzen gibt, wird die Diffusion durch die Schicht erschwert. Andere Strukturen (wie zum Beispiel Stengelkristalle), bei denen chemisch gleichartige Kristalle nebeneinander stehen, wachsen bei hohen Temperaturen auf Kosten ihrer Nachbarn. Dies führt zu gröberen Kristallen und zu einer reduzierten Schichthärte. Die TiN-Kristallite in der ‚Signum‘ können bei hoher Temperatur nicht wachsen, wodurch die Härte der Schicht auch bei hoher Temperaturbelastung nicht abnimmt.

Diffusionsspuren in einer stengelförmig wachsenden Beschichtung. Foto: Gühring F&E
Der Ratiofräser RF 100 Diver von Gühring mit Signum-Beschichtung.
Trotz der hohen Härte erzielt die ‚Signum sogar in Bereich Hartfräsen gute Ergebnisse. (Details in Bsp. IV `Hartfräsen mit Signumbeschichtung`). Schaubild: Gühring
Die nanokristalline Struktur lässt keine Diffusion zu. Foto: Gühring F&E