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TiN- / Titannitrid-Beschichtung

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Das Beschichten von Werkzeugenmit Titannitrid ist ein seit langen erfolgreich praktiziertes Verfahren. Die ausgewogenen Eigenschaften von Titannitrid sind für harte Einsätze ideal.

Eigenschaften einer Beschichtung mit Titannitrid

Titannitrid ist eine chemische Verbindung aus Titan und Stickstoff. Es zählt zu den Keramiken und überzeugt vor allem durch seine große Härte. Sein typisch goldener Glanz wertet die Werkstücke auch optisch auf. Die technischen Eigenschaften einer Titannitrid-Beschichtung sind:

Zahlen und Fakten für Titannitrid

  • Sehr hohe Härte (2450 HV)
  • Beste Haftbeständigkeit
  • Unempfindlich gegen Säuren und Laugen
  • Hoher Schmelzpunkt (2950°C) damit maximale Temperaturfestigkeit
  • Kaum Wärmeleitend - Wärme bleibt im Span, nicht im Werkzeug
  • Hygienisch und biologisch unbedenklich
  • Optisch ansprechend

  • Werkstoff: Titannitrid TiN
  • Mikro-Härte HV0.05 2300: + 300
  • Reibungskoeffizient gegen 100Cr6 Stahl: 0,6
  • Höchste Temperatur für den Einsatz: 500° C
  • Farbe: Gold
  • Allgemeine Beschreibung: Universale Beschichtung von geeigneten Werkstoffen
  • Übliche Anwendungen: Beschichtung von Zerspanungswerkstoffen, Presswerkzeugen und Spritzgussformen.

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Anwendungen für die TiN-Beschichtung

Um ein hoch beanspruchtes Produkt nachhaltig in seiner Dauerfestigkeit zu verbessern, ist eine Beschichtung mit TiN ein idealer Weg. Die goldene Farbschicht ist ein eindeutiger Indikator über die Verwendbarkeit des Produkts. Dabei genügen bereits extrem dünne Schichten aus TiN, um die Eigenschaften des Produkts zur Verbessern. Eine Schichtdicke von maximal 4 Mikrometer ist für eine TiN-Beschichtung vollkommen ausreichend. Viel hilft in diesem Punkt nicht viel - dickere Schichten neigen zu einer unerwünschten Rissbildung. Die Qualität von Beschichtung und Produkt nehmen deshalb bei nicht korrekt aufgetragenen Lagen wieder ab.

Eine Beschichtung aus TiN benötigt einen druckfesten Basiskörper. Titannitrid ist sehr hart und kann deshalb bei einer Punktbelastung leicht brechen. Ein entsprechend gehärteter oder gesinterter Grundstahl ist deshalb für eine Titannitrid-Beschichtung ideal.

Typische Anwendungsfälle für eine Titannitrid-Beschichtung:

Zerspanungs-Werkzeuge:
Fräskronen, Wendeplatten, Hartmetall-Meißel für Drehmaschinen für die Bearbeitung von Eisen- und Stahlwerkstoffen.

Umformungs-Werkzeuge:
Tiefzieh-Stempel, Kantbänke und Presswerkzeuge für Stahl- und Aluminiumbleche

Trennwerkzeuge:
Stanzen und Blechscheren

Spritzguss und Druckguss:
Kavität-Werkzeuge mit hohem abrasiven Verschleiß, beispielsweise bei kleinteiligem PA-Kunststoffen. Eine TiN Beschichtung unterstützt hierbei auch den Auswurf der fertigen Produkte.

Dauerhafte optische Aufwertung:
Wo eine goldähnliche Farbgebung in einer anspruchsvollen Umgebung dauerhaft bestehen bleiben soll, ist eine TiN-Beschichtung ein idealer Weg. Es eignet sich auch für eine Installation im Freien.

Definition von Titannitrid

Die Verbindung aus Titan und Stickstoff ist Titannitrid. Die typische goldene Färbung ist reiner Zufall und hat nichts mit dem Element Gold zu tun. Es ist eine Keramik. Wie alle Keramiken weist TiN eine sehr hohe Härte und Reaktionsträgheit auf. Damit ist es unempfindlich gegen korrosive Einflüsse und kann auch in anspruchsvollen Umgebungen eingesetzt werden. In der Natur kommt TiN kaum vor. Die einzigen natürlichen Vorkommen von TiN findet man auf Meteoriten. Dort wird es "Osbornit" genannt. Dies ist aber chemisch identisch mit Titannitrid.

Vorteile von Titannitrid

Neben der großen Härte und chemischen Trägheit ist TiN auch vollkommen ungiftig. Es ist damit als Beschichtungsmaterial für operatives Besteck und andere medizinische Anwendungen ideal. Eine Beschichtung mit Titannitrid verlängert auch die Lebensdauer von sehr teuren Spezialinstrumenten, so dass es helfen kann, nachhaltig die Kosten zu senken. Seine ansprechende goldene Farbe wertet die Werkzeuge auch optisch auf.

Verfahren der Titannitrid-Beschichtung

Es gibt verschiedene Verfahren, um ein Produkt mit TiN zu beschichten. Häufig verwendet wird die bewährte PVD-Technik. Dieses Abscheideverfahren eignet sich besonders für Werkzeugstähle, HSS, Hartmetallen und vielen anderen Materialien. Das Abscheideverfahren ist mit 450°C relativ kalt. Dies macht es sehr preiswert.

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2009 Maschinenbau-Wissen.de
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