Spektrum VDEh-Betriebsforschungsinstitut GmbH, Sohnstr. 65, 40237 Düsseldorf, Deutschland Telefon +49 211 6707-0 www.bfi .de CARL BECHEM GMBH, Weststraße 120, 58089 Hagen, Deutschland Telefon +49 2331 935-0 www.bechem.com SchmiedeJOURNAL September 2012 53 Bild 4: Zunderbildung bei verschiedenen untersuchten Beschichtungen und Stahlsorten bei Einsatz von unterschiedlichen Netto-Nanopartikelanteilen in den Beschichtungen; 100 Prozent Gewichtszunahme entspricht der unbeschichteten Referenzprobe. Bilder: BFI wurde sowohl die Konzentration der Basisbeschichtung als auch die der Partikel variiert. Es wird deutlich, dass die zunder mindernde Wirkung durch die Partikel nahezu durchgehend verbessert werden konnte. Das Zunder wachstum wird überwiegend um 30 bis 50 Prozent verringert. Weiter hin wird deutlich, dass auch die Konzentration der Basis beschichtung einen Ein fl uss auf die Verringerung der Zunder bildung aufweist. Bei den verdünnten Basis beschichtungen zeigt sich trotz Zugabe von Nano partikeln eine verschlechterte Zunder schutz wirkung. Zusammenfassung und Ausblick Durch den Einsatz von nanoskaligen Partikeln kann die zunder mindernde Wirkung von Beschichtungen erhöht werden. Es ist jedoch eine auf den jeweiligen Anwendungszweck abgestimmte Auswahl der ein ge setzten Konzentrationen von Basisbeschichtung und nanoskaligen Partikeln hin sichtlich Wirkung und Kosten erforderlich. Weiterhin ist die Leistungs fähigkeit der Beschichtungen abhängig von der jeweiligen Stahlsorte, der Applikations technik, der Wirk stoff- und Partikel konzentration und der Ofen atmosphäre. Somit ist eine Optimierung der Beschichtung notwendig hinsichtlich: • Suspension und Stabilisierung der nanoskaligen Partikel, • notwendiger Wirkstoffkonzentration, • notwendiger Partikelkonzentration, • notwendiger Schichtdicke, • Erhöhung der Standzeit der Beschichtung, • Applikationstechnik. Weitere Entwick lungen von Beschich tungen zur Ver min derung der Zunder bildung oder auch zur Beein fl ussung der Zunder morpho logie sind denk bar. So könnte beispiels weise eine Nutzung der Schicht als Schmier stoff durch Ver wendung geeigneter Zusatz stoffe er folgen. Außer dem kann die Beschichtung der zeit nur auf eine kalte Werk stück ober fl äche bei kurzzeitiger Erwärmung angewendet werden. Eine Nutzung der Beschichtung auf einer warmen Oberfl äche könnte die Sekundärzunderbildung deutlich verringern. ■ Dr.-Ing. Miriam Sartor Prof. Tarek Khalil Dipl.-Ing. Jürgen Schoppe Danksagung Das in diesem Artikel vorgestellte Projekt wurde vom BMBF im Rahmen des Programms KMU-innovativ Nanochance, Förderkennzeichen 03X0088A, 03X0088B, 03X0088C, gefördert. Die Autoren bedanken sich sehr herzlich für die fi nanzielle Unter stützung der Arbeit. Literatur 1 Industrieverband Massivumformung e. V.: Statistische Daten, 2011. 2 Sepeur, S.; Laryea, N.; Goedicke; Gross, F.: Nanotechnologie: Gundlagen und Anwendungen, Vincentz Network, 2008. 3 Proheris: Projektstudie “Zunderent stehung und -vermeidung in der Massiv umformung”, Industrieverband Massivumformung e. V., Iserlohn, 2010. 4 Barnoulid, L.; Maurette, M.-T.; de Caro, D. et al: An effi cient protection of stainless steel against corrosion: Combination of a conversion layer and titanium dioxide deposit, Surface and Coatings Technology, 202, S. 5020-5026, 2008. 5 Zhai, L. L.; Ling, G. P.; Wang, Y. W.: Effect of nano-Al2O3 on adhesion strength of epoxy adhesive and steel, International Journal of Adhesion & Adhesives 28, S. 23-28, 2007. 6 Torkar, M.; Glogovac, B.; Kaucic, F. et. al.: Diminution of Scaling by the application of a protective coating, Journal of Materials Processing Technology 58, S. 217-222, 1996. 7 Siegmann, A.; Sartor, M.; Deli, H.; Reichardt, T.: Emission von nanoskaligen Partikeln beim Einsatz von Suspensionen als Schmier- oder Beschichtungssystemen bei der Metallumformung, Jahrbuch Oberfächentechnik 2011, S. 323-328, Eugen Leuze Verlag, Bad Saulgau, 2011.
2012-09-Schmiede-Journal
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