Bei der Herstellung von galvanisch beschichteten Diamantwerkzeugen sind viele Arbeitsschritte erforderlich; ist ein einzelner Arbeitsschritt nicht ausreichend, löst sich die Beschichtung ab.
Auswirkung der Vorbehandlung vor der Beschichtung
Die Vorbehandlung des Stahlwerkstoffs vor dem Galvanisieren wird als Vorbehandlung bezeichnet. Sie umfasst mechanisches Polieren, Entölen, Erosion und Aktivierung. Ziel der Vorbehandlung ist es, Grate, Öl, Oxidschichten, Rost und Oxidationsschichten von der Oberfläche des Werkstoffs zu entfernen, um das Metall freizulegen und so ein normales Kristallwachstum und die Ausbildung intermolekularer Bindungen zu ermöglichen.
Bei mangelhafter Vorbehandlung vor der Galvanisierung weist die Oberfläche des Trägermaterials einen sehr dünnen Öl- und Oxidfilm auf. Dadurch kann der metallische Charakter des Trägermaterials nicht vollständig freigelegt werden, was die Bildung einer rein mechanischen Verbindung zwischen Beschichtung und Trägermaterial behindert und die Haftung unzureichend ist. Eine unzureichende Vorbehandlung vor der Galvanisierung ist daher die Hauptursache für das Ablösen der Beschichtung.
Der Effekt der Beschichtung
Die Zusammensetzung der Galvanisierungslösung beeinflusst direkt Art, Härte und Verschleißfestigkeit des Beschichtungsmetalls. Durch Variation der Prozessparameter lassen sich auch Dicke, Dichte und die Spannung der Metallkristallisation steuern.
Für die Herstellung von Werkzeugen zur Diamantgalvanisierung wird meist Nickel oder eine Nickel-Kobalt-Legierung verwendet. Ohne den Einfluss von Verunreinigungen in der Beschichtung beeinflussen folgende Faktoren das Abplatzen der Beschichtung:
(1) Einfluss der inneren Spannung Die innere Spannung der Beschichtung entsteht im Prozess der Elektroabscheidung. Die Additive in der gelösten Phase sowie deren Zersetzungsprodukte und Hydroxide erhöhen die innere Spannung.
Makroskopische Spannungen können während der Lagerung und Verwendung zu Blasenbildung, Rissen und Ablösung der Beschichtung führen.
Bei Nickelplattierungen oder Nickel-Kobalt-Legierungen ist die innere Spannung sehr unterschiedlich: Je höher der Chloridgehalt, desto größer die innere Spannung. Bei der Hauptkomponente der Nickelsulfat-Beschichtungslösung ist die innere Spannung in Watt-Beschichtungslösungen geringer als in anderen Beschichtungslösungen. Durch die Zugabe von organischen Leuchtmitteln oder Spannungsabbaumitteln lässt sich die makroskopische innere Spannung der Beschichtung deutlich reduzieren und die mikroskopische innere Spannung erhöhen.
(2) Die Wasserstoffentwicklung in jeder Galvanisierungslösung, unabhängig von ihrem pH-Wert, führt aufgrund der Dissoziation von Wassermolekülen stets zu einer gewissen Menge an Wasserstoffionen. Daher kommt es unter geeigneten Bedingungen, unabhängig davon, ob in einem sauren, neutralen oder alkalischen Elektrolyten galvanisiert wird, häufig zur Wasserstoffausfällung an der Kathode zusammen mit der Metallausfällung. Nach der Reduktion der Wasserstoffionen an der Kathode entweicht ein Teil des Wasserstoffs, während ein anderer Teil als atomarer Wasserstoff in das Matrixmetall und die Beschichtung eindringt. Dies führt zu Gitterverzerrungen, die hohe innere Spannungen verursachen und die Beschichtung erheblich deformieren.
Auswirkungen des Beschichtungsprozesses
Wenn die Zusammensetzung der Galvanisierungslösung und andere Prozesskontrollfaktoren außer Acht gelassen werden, ist der Stromausfall während der Galvanisierung eine wichtige Ursache für Beschichtungsverluste. Die Galvanisierung von Diamantwerkzeugen unterscheidet sich deutlich von anderen Galvanisierungsverfahren. Der Prozess umfasst die Grundierung, die Sandbeschichtung und die Verdickung. In jedem dieser Schritte besteht die Möglichkeit, dass sich die Matrix aus der Galvanisierungslösung löst, beispielsweise durch einen längeren oder kürzeren Stromausfall. Durch eine optimierte Prozessführung lässt sich das Auftreten von Beschichtungsablösungen reduzieren.
Der Artikel wurde aus „Chinesisches Netzwerk für superharte Materialien"
Veröffentlichungsdatum: 14. März 2025
