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Description
Überall wo Bauteile aneinander reiben, sie ggf. gleichzeitig einer chemischen oder thermischen Beanspruchung ausgesetzt sind, tritt an der Oberfläche Verschleiß auf.
Um diesen Verschleiß zu verhindern oder zu minimieren, ist der Verschleißschutz von enormer Bedeutung, da so die Lebensdauer von Maschinen oder Geräten erhöht bzw. Produktionsausfälle vermieden werden können.
Häufig werden deshalb metallische Bauteile mit Beschichtungen versehen, um einen effektiven und wirtschaftlichen Betrieb zu gewährleisten.
In vielen Bereichen (Extruderschnecken, Spritzgusswerkzeuge, Heißgasventilatoren etc.) werden für diese metallischen Beschichtungen Kobalt- oder Nickelbasislegierungen verwendet. Diese Werkstoffe garantieren durch ihre besonderen Eigenschaften, eine weichere duktile Matrix mit darin eingelagerten Hartphasen, zumeist Carbide oder auch Boride, sehr gute Verschleiß- und Korrosionseigenschaften, auch in höheren Temperaturbereichen.
Der Bedarf an strategisch wichtigen Rohstoffen wie Kobalt ist allerdings im Zuge der Elektromobilität, z. B. für den Bau von Akkuzellen, stark gestiegen. Hinzu kommt, dass der Abbau von Kobalt schwierig, umweltbelastend und aufgrund zum Teil menschenunwürdiger und menschenrechtsverletzender Arbeitsbedingungen, wie Kinderarbeit, kritisch zu betrachten ist.
Des Weiteren führt die begrenzte Verfügbarkeit von Kobalt (0,004% der Erdkruste) zu exorbitant gestiegenen Preisen, die zudem starken Schwankungen unterliegen.
Aus den genannten Gründen gibt es schon seit vielen Jahren Bemühungen, alternative Hartlegierungen auf Eisenbasis zu entwickeln.
Ziel dabei ist es jedoch nicht, einzelne Werkstoffe zu ersetzten, sondern eine größere Werkstoffauswahl zu ermöglichen, um Rohstoffe verantwortungsvoll, nachhaltig, ressourcensparend, umweltverträglich und nicht zuletzt auch wirtschaftlich nutzen zu können.
Im Beitrag sollen die gängigen Kobaltlegierungen Stellit 1 und Stellit 6, die Nickelbasis Legierung Colmonoy 56 und die Tribaloy Legierung T400 metallographisch untersucht und Gefügebestandteile/ Phasen wie Carbide, Boride oder Lavesphasen, durch geeignete Ätzverfahren beurteilt werden. Dem gegenüber steht die metallographische Analyse der eisenbasierten intermetallischen Hartlegierungen mit den Lavesphasenbildnern FeTi, FeMo und FeNb. Beispielhaft ist die Mikrostruktur einer FeTi Legierung in Abbildung 1 dargestellt.
Eine kurze Zusammenverfassung der verschleißtechnischen Untersuchungen im Miller Test (Dreikörperabrasion) bzw. Stift- Rolle Test (Adhäsion), soll konkludierend einen Ausblick über die Einsatzmöglichkeiten, aber auch der Grenzen der „Alternativlegierungen“ geben.
