Eine ganz besondere Anwendung von Beton

 

 Aufgenommen von Irlene Torquato bei der Skulpturen-Ausstellung "Alltagsmenschen" in Eschborn/Hessen

Titannitrid - goldfarben und sehr hart

Sind die Ösen der abgebildeten Nähnadeln vergoldet? Nein, die schöne goldene Farbe verleiht ihnen eine Beschichtung aus Titannitrid. Die Farbe ist jedoch unwichtig. Wichtig ist die hohe Härte und damit verbundene gute Verschleißbeständigkeit. Diese Eigenschaften sind entscheidend, wenn wir bedenken, dass durch jede Öse immer wieder Fäden gezogen werden. Auch bei vielen Werkzeugen und anderen Produkten spielen diese Eigenschaften eine wichtige Rolle. Dort findet das Titannitrid seine Anwendung.

Titannitrid (TiN) ist eine chemische Verbindung aus Titan und Stickstoff. Es zählt zu den Keramiken und wie alle Keramiken weist es eine sehr hohe Härte (ca. 2500 HV) und Reaktionsträgheit auf. Damit ist es unempfindlich gegen korrosive Einflüsse und kann auch in anspruchsvollen Umgebungen eingesetzt werden. In der Natur kommt Titannitrid kaum vor. Als Mineral wird es "Osbornit" genannt und ist vor allem auf Meteoriten zu finden.
Das Beschichten von Werkzeugen (Abb. 1a) mit Titannitrid ist ein seit Langem erfolgreich praktiziertes Verfahren. Neben Zerspanungswerkzeugen werden Umformungs- und Trennwerkzeuge sowie Spritzguss- und Druckguss-Teile so beschichtet. Der typisch goldene Glanz von Titannitrid wertet die Werkstücke auch optisch auf und ist dazu sein Erkennungszeichen.

                                  Abb. 1 Anwendungsbeispiele für Titannitrid a) Bohrer, b)Armbanduhr

Des Weiteren gehören zu den technischen Eigenschaften einer Titannitrid-Beschichtung: gute Haftung, hoher Schmelzpunkt (2950°C) und damit gute Temperaturbeständigkeit. Da Titannitrid schlecht die Wärme leitet, bleibt diese bei Zerspannungsprozessen im Span, und nicht im Werkzeug.
Titannitrid ist auch vollkommen ungiftig. Damit ist auch als Beschichtungsmaterial für operatives Besteck und andere medizinische Anwendungen ideal.
Um die Lebensdauer von hoch beanspruchten und teuren Produkten nachhaltig zu verbessern, ist das Beschichten mit Titannitrid eine der besten Methoden. Dabei genügen bereits extrem dünne Schichten, um die Eigenschaften des Produkts zur Verbessern. Eine Schichtdicke von maximal 4 Mikrometer ist für eine Titannitrid-Beschichtung vollkommen ausreichend. Dickere Titannitrid-Schichten sind unerwünscht, da sie dann zu Rissbildung neigen. Die Qualität von Beschichtung und Produkt nehmen deshalb bei nicht korrekt aufgetragenen Lagen wieder ab.
Beispielsweise ist das Gehäuse der in Abb. 1b dargestellten Armbanduhr mit einer etwa 1 Mikrometer dünnen Schicht aus Titannitrid überzogen. Allerdings werden Armbanduhren oft noch zum Schluss mit Gold (etwa 0,5 Mikrometer) wegen der echten Goldfarbe beschichtet.
Eine Beschichtung aus Titannitrid benötigt einen druckfesten Basiskörper. Titannitrid ist sehr hart und die Schicht kann deshalb bei einer Punktbelastung leicht brechen. Ein entsprechend gehärteter oder gesinterter Grundstahl ist deshalb für eine Titannitrid-Beschichtung unentbehrlich.
Es gibt verschiedene Verfahren, um eine Titannitrid-Schicht aufzutragen. Sehr häufig wird die bewährte PVD-Technik (Physical Vapour Deposition) verwendet. Dieses Abscheideverfahren eignet sich besonders für Werkzeugstähle, Hartmetalle und für vielen anderen Materialien. Das Abscheiden findet bei relativ niedrigen Temperatur von 450°C statt. Damit ist es materialschonend und auch preiswert.<<

Baryt, auch Schwerspat genannt

Diese weißrötlichen hahnenkammartigen Kristalle bestehen aus Baryt.

     
Die beiden Namen verdankt das verbreitete Mineral seiner hohen Dichte von etwa 4,5 g/cm³, die auch sein Erkennungsmerkmal ist. Dazu verrät der deutsche Name, dass es sich gut spalten lässt.
Baryt ist ein Industriemineral und wird hauptsächlich für die Beschwerung der Spülung bei Erdöl-Bohrungen benötigt. Aber auch als Baustoff für Kernreaktoren in Form von Barytbeton oder für Keramik und Glas sowie als Füllmaterial bei Kunststoffen und Papier findet es Anwendung.
Chemisch gesehen ist Baryt ein Sulfat von Barium, dem 14.-häufigsten Element in der Erdkruste. Voraussetzung für die Baryt-Bildung ist es allerdings, dass Barium aus den Primärmineralen freigesetzt wird und dann mit Sulfat führenden Wassern unter oxidierenden Bedingungen zusammentrifft.

Diamanten für Ziehsteine

Rohdiamanten sehen erstaunlich unauffällig aus. Aus diesen kleinen Stücken können aber funkelnde Brillanten geschliffen werden.

     
Die kostbaren Edelsteine sind auch für die Technik sehr wichtig. Dann werden jedoch keine Rohdiamanten verwendet sondern sogenannte Polykristallin-Diamanten, die industriell gefertigt werden und dadurch kostengünstiger sind. Sie besitzen aber auch die sehr hohe Härte der Naturdiamanten. Ein gutes Anwendungsbeispiel für Diamanten stellen Ziehsteine dar, mithilfe deren verschiedene Drähte sowie Heizelemente aus Nickellegierungen und hochlegierten Sonderstählen gezogen werden. Ohne Diamanten wäre die Drahtfertigung aus diesen Materialien praktisch unmöglich. Ein Ziehstein besteht aus einem harten, gelochten Diamant-Kern und einer Stahl-Ummantelung. Ein solcher Stein schafft es, viele Kilometer Draht zu ziehen. Diamanten sind nicht nur „the girls best friends“.