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pumpen
ohne funkenflug |
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Leitfähige
Diamantschicht neu entwickelt
Pumpen ohne Funkenflug
Dünne Schichten aus Diamant sind unvergleichlich hart und glatt
und schützen stark beanspruchte Maschinenbauteile bestens vor
Verschleiß. Außerdem leiten die Kohlenstoff-Kristalle
überschüssige Wärme ab; nur dem elektrischen Strom
setzen sie hohen Widerstand entgegen. Deshalb dürfen explosive
Substanzen in einer Pumpe nicht mit diamantbeschichteten Teilen in
Kontakt kommen. An der Universität Erlangen-Nürnberg hat
die Diamantforschungsgruppe des Lehrstuhls
für Werkstoffkunde und Technologie der Metalle (WTM) von
Prof. Dr. Robert Singer dieses Problem gelöst. In Zusammenarbeit
mit dem Fürther Unternehmen DiaCCon
GmbH gelang es erstmals, elektrisch leitfähige Diamantschichten
auf keramischen Gleitringen herzustellen, und zwar durch Zugabe eines
geringen Anteils Bor.
In
der Tribologie, die sich mit Reibung, Verschleiß und Schmierung
von gegeneinander bewegten Körpern befasst, werden Schutzschichten
aus Diamant wegen ihrer herausragenden Eigenschaften die schwersten
Aufgaben zugewiesen. Sie sind beispielsweise für den Einsatz
in Hochleistungspumpen geeignet, da die hohe Härte und
Wärmeleitfähigkeit und die niedrige Reibung effektiven
Schutz von Gleitringen für Pumpenlager oder -dichtungen
bedeutet. |
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Diamantbeschichtete
Gleitringe |
Pumpenteile mit Diamantbeschichtungen haben eine
wesentlich längere Lebensdauer und sind äußerst
belastbar; sie halten sogar im Trockenlauf durch, wo heutige Standardbauteile
sofort versagen.
Natürlicher Diamant ist allerdings ein Isolator,
und auch künstlich hergestellte Diamantschichten sind durch
einen hohen elektrischen Widerstand charakterisiert. Bei schneller
Bewegung können sich beschichtete Gleitringe daher elektrisch
aufladen. Dann kann nicht ausgeschlossen werden, dass Funken überspringen,
was beim Pumpen von explosiven Flüssigkeiten höchst gefährlich
ist.
Eine Dotierung der Diamantschicht mit weniger als einem
Prozent Bor, wie sie die WTM-Forschungsgruppe vorgenommen hat, kann
diese Gefahr beseitigen. Nach dem Einbau von Bor-Atomen in das Kristallgitter
besitzt der Diamant eine elektrische Leitfähigkeit, die Aufladungen
verhindert. Bei Temperaturen über 600°C bildet sich außerdem
Boroxid, das die Schicht zusätzlich vor Oxidation schützt.
In weiteren Forschungsarbeiten soll der Einfluss der Bor-Dotierung
auf die tribologischen Eigenschaften der Diamantschichten untersucht
werden.
Bor-dotierte
Diamantschicht bei hoher Vergrößerung im Rasterelektronenmikroskop.
Die kristalline Form der einzelnen, zusammengewachsenen Diamantkristalle
wird durch den kleinen Borgehalt nicht gestört. Aufnahmen:
Lehrstuhl WTM |
Weitere Informationen
Stefan M. Rosiwal
Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Technologie der Metalle
Tel.: 09131/85-27517
forosi@ww.uni-erlangen.de
Mediendienst
Forschung-Aktuell Nr. 667 vom 31.07.03
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