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Polykristalliner DiamantPolykristalliner Diamant (PKD) ist eine synthetisch hergestellte, extrem harte, untereinander verwachsene Masse von Diamantpartikeln mit Zufallorientierung in einer Metallmatrix. Es wird durch Zusammensintern von ausgewählten Diamantpartikeln bei hohem Druck und hohen Temperaturen hergestellt. Der Sinterprozess wird streng innerhalb des stabilen Bereichs von Diamant kontrolliert, und dabei entsteht eine extrem harte und verschleißfeste Struktur. PKD kommt zum Einsatz als Schneidstoff in Zerspanungswerkzeugen der Holz-, Kunststoff- und Nichteisenmetall- Bearbeitung. Die hohe Affinität des Eisens zum Kohlenstoff des Diamanten lässt nur in seltenen Fällen eine wirtschaftliche Bearbeitung von Stahl zu. Der Kohlenstoff aus dem Diamanten diffundiert mit zunehmender Temperatur in den Stahl, womit die Standzeit des Werkzeugs stark begrenzt ist. Weiteres empfehlenswertes FachwissenAnwendungsbeispielePKD-Werkzeuge werden eingesetzt zur Bearbeitung von:
Die Werkzeuge werden hauptsächlich in computergesteuerten Bearbeitungszentren verwendet. PKD-Schneiden haben eine sehr hohe Standzeit, sind aber aufgrund ihrer Eigenhärte durch Einsatz der Funkenerosion oder Schleifen mit Diamantschleifscheiben (Keramik- oder Nichteisenmetall-Bindung unter Kühlschmiermittel) zu schärfen.
HerstellungDie Herstellung von PKD als gebrauchsfertiger Schneidstoff läuft in zwei Schritten ab:
Hochdruck-Flüssigphasensintern: Bei diesem Sintervorgang treten ähnliche Druck- und Temperaturverhältnisse wie bei der Diamantsynthese auf. Bei dem Verfahren wird die Diamantschicht direkt auf einen cobalthaltigen Hartmetallgrundkörper aufgebracht. Als Ausgangsmaterial für die Schneidstoffsynthese werden definierte Diamantkörnungen mit einem Durchmesser zwischen 2 µm und 100 µm eingesetzt. Diese monokristallinen Diamanten werden unter Zusatz von metallischen Lösungsmittelkatalysatoren und weiteren Sinterhilfsmitteln zu einer polykristallinen Matrix verbunden. Die Diamantkörner werden aufgrund des hohen Druckes plastisch deformiert und komprimiert. Diamantoberflächen, die hingegen nur geringen Drücken ausgesetzt sind, graphitisieren aufgrund der hohen Temperatur. Das flüssige Cobalt aus dem Hartmetallgrundkörper durchdringt die verbleibenden Hohlräume zwischen den Diamantkörnern und löst den dort vorhandenen Graphit. Nach überschreiten der Sättigungsgrenze beim durchlaufen eines Temperaturzyklusses scheidet sich der Graphit wieder als Diamantkristall aus der Schmelze und schafft so eine Verbindung in der Diamantmatrix. Der Sintervorgang ist erst abgeschlossen, wenn der Graphit vollständig umgewandelt ist. Das aus dem Sintervorgang hervorgehende Produkt ist ein Schichtverbundwerkstoff aus einer polykristallinen Diamantmatrix auf einem Hartmetallgrundkörper getrennt durch eine cobaltangereicherte Grenzschicht. Kategorien: Funktionswerkstoff | Werkzeugwerkstoff |
Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Polykristalliner_Diamant aus der freien Enzyklopädie Wikipedia und steht unter der GNU-Lizenz für freie Dokumentation. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. |