Was sind plattierte Werkstoffe und warum sind sie für moderne Werkstofflösungen so relevant?

Plattierte Werkstoffe sind metallische Verbundmaterialien. Bei diesen werden zwei oder mehr Metalle vor allem durch Walzplattieren stoffschlüssig miteinander verbunden.

Der Einsatz solcher Materialien ist weit verbreitet. Sie werden für dekorative Produkte, elektrische Anwendungen und mechanisch belastete Teile in korrosiven Umgebungen genutzt.

Miba kombiniert das Walzplattiern mit den Vorteilen des Bandgießens spezifischer Lagermaterialien. Dadurch entstehen präzise abgestimmte und wirtschaftliche Produkte für hochbeanspruchte Anwendungen.

Die so bei Miba hergestellten plattierten Werkstoffe werden als Vormaterialien in der Gleitlagerfertigung verwendet. Miba unterstützt dabei seine Kunden mit umfassender Werkstoff- und Engineeringkompetenz von der Produktkonzeption bis hin zum industriellen Serienbetrieb.

Was ist das Walzplattieren? Welche Vorteile hat es im Vergleich zu anderen Verfahren? Wie kann Bandgießen von Lagermaterialien gut in die Prozesskette integriert werden? Diese Fragen beantworten wir in diesem Artikel.

Was ist Walzplattieren und wie funktioniert das Verfahren?

Walzplattieren ist ein Verfahren zur stoffschlüssigen Verbindung unterschiedlicher Metalle durch mechanischen Walzdruck, ganz ohne Schweißen oder Kleben.

Das Verfahren funktioniert folgendermaßen:

1. Nach einer oberflächlichen Aktivierung werden zwei oder mehr metallische Werkstoffe mit den aktivierten Oberflächen zusammengelegt. Das geschieht meist in Form von Bändern oder Blechen.
2. Diese Pakete werden unter hohem Druck und teilweise auch unter erhöhter Temperatur durch ein Walzwerk geführt.
3. Durch den Druck und die gleichzeitige Längung des Materials, entsteht eine dauerhafte metallurgische Verbindung an den Grenzflächen der Werkstoffe.
4. Optional kann danach noch ein Wärmebehandlungsschritt durchgeführt werden. Das verbessert die Bindung der Werkstoffe und stellt andere Materialeigenschaften präzise ein.

Wo kommen plattierte Werkstoffe konkret zum Einsatz?

Plattierte Werkstoffe finden überall dort Anwendung, wo funktionale Oberflächeneigenschaften mit hoher mechanischer Stabilität kombiniert werden müssen. Der Werkstoffverbund erlaubt die gezielte Anpassung an tribologische, elektrische oder chemische Anforderungen bei gleichzeitig effizienter Materialnutzung.

Typische Einsatzbereiche sind:

• Gleitlagerkomponenten, etwa in Verbrennungsmotoren, Kompressoren oder industriellen Getrieben, wo hohe Belastbarkeit und Verschleißschutz gefordert sind
• Vormaterialien für Gleitlager in Windgetrieben
• Kühl- und Verdampferplatten: z. B. Thermomanagement in der Leistungselektronik
• Elektrik und Sensorik-Anwendungen: Bimetall-Thermoelemente, elektrische Steckverbinder in der E-Mobilität
• Lebensmittelindustrie und chemischer Apparatebau: Geräte und Behälter mit korrosionsbeständiger Oberfläche

Durch die Möglichkeit, verschiedene Metalle und deren Eigenschaften stoffschlüssig zu verbinden, eröffnen plattierte Werkstoffe hohe Designfreiheit und Materialeffizienz.

Welche Vorteile bietet das Walzplattieren gegenüber anderen Fügeverfahren?

Walzplattieren bietet entscheidende Vorteile gegenüber konventionellen Fügeverfahren wie Schweißen, Löten oder Kleben. Das ist insbesondere der Fall, wenn es um die Herstellung großflächiger, stoffschlüssiger Materialverbunde geht.

Zu den wichtigsten Vorteilen zählen:

• Hohe Verbindungsfestigkeit durch plastische Verformung unter hohem Druck
• Exakte Steuerung der Schichtdicken für optimierte Funktionalität
• Tatsächlich elektrische und Wärmeleitfähigkeit durch die flächige metallurgische Verbindung
• Gezielte Materialkombinationen, die anders nicht stoffschlüssig fügbar sind
• Skalierbarkeit für industrielle Serienprozesse mit hoher Wirtschaftlichkeit

Im Gegensatz zu thermischen oder chemischen Verfahren erfolgt die Verbindungsbildung beim Walzplattieren rein mechanisch. Dadurch bilden sich keine intermetallischen Phasen an der Grenzfläche. Auch die beim Schweißen unerwünschte aber nicht vermeidbare Wärmeeinflusszone tritt in diesem Prozess nicht auf. Die Materialverbindung ist stoffschlüssig, dauerhaft und frei von Zusatzmaterialien.

Im Vergleich zu anderen Plattierverfahren wie etwa Sprengplattieren zeigt sich das Walzplattieren als zuverlässige prozesssichere und kosteneffiziente Lösung. Das ist vor allem in Verbindung mit einem abgestimmten Gießprozess wie dem Bandgießen der Fall.

Miba bietet hier fundiertes Fertigungs-Know-how für unterschiedlichste industrielle Anwendungen und Produkte. 

Was ist Bandgießen und welche Rolle spielt es bei plattierten Werkstoffen?

Beim Bandgießen wird flüssiges Metall direkt zu einem dünnen, endlosen Band gegossen. Dabei ist kein Umweg über große Halbzeuge/Brammen und anschließendes massives Walzen notwendig.

Miba setzt hier auf das bewährte Beltcaster-Verfahren zur energieeffizienten und materialsparenden Herstellung von kontinuierlichen Lagerlegierungsbändern mit definierter Gefügestruktur.

Im nachgelagerten Walzplattieren bietet das gegossene Legierungsband mehrere Vorteile:

• Formstabil und in sehr geringen Dicken fertigbar - reduzierter Materialeinsatz
• Nachbearbeitung entfällt oder wird stark reduziert
• Definiertes, gleichmäßiges Gefüge über die gesamte Bandbreite

Das Bandgießen ermöglicht die Herstellung hochpräziser Auflagebänder für plattierte Werkstoffe. Das ist besonders bei Werkstoffen wie Aluminiumlegierungen, wie sie Miba verarbeitet, der Fall. Die Kombination von Bandgießen und Walzplattieren bildet eine durchgängige Prozesskette. Sie bietet sowohl technisch als auch wirtschaftlich Vorteile.

Wie läuft die Herstellung plattierter Werkstoffe bei Miba ab und welche Kombinationen sind möglich?

Die Herstellung plattierter Werkstoffe basiert auf einer effizienten Prozesskette, in der Gießen, Plattieren und Weiterverarbeitung optimal aufeinander abgestimmt sind:

• Je nach Anforderung beginnt der Prozess mit dem Bandgießen der spezifisch abgestimmten Lagermetalllegierung.
• Anschließend erfolgt das Walzplattieren, bei dem das Lagermetallband metallurgisch mit dem Trägermaterial verbunden wird.
• Die Schichtdicke, die Kombination der Legierungen und der gesamte Werkstoffaufbau können dabei kundenspezifisch angepasst werden.

Miba nutzt dabei sowohl Standard- als auch Sonderlegierungen, um unterschiedliche physikalische, tribologische oder thermische Kundenanforderungen zu erfüllen.

Typische Materialkombinationen sind:

• Stahl + Aluminiumlegierung, unter anderem für Lageranwendungen in Großmotoren, bei denen Anpassungsfähigkeit und Ausfallsicherheit gefragt sind
• Stahl + Kupferlegierung, unter anderem für hochbelastete Lagerstellen in optimierten Anwendungen

Miba unterstützt Sie dabei mit Werkstoff- und Engineeringkompetenz, sowie langjähriger Anwendungs- und Simulationserfahrung. Sprechen Sie mit unseren Experten. Gemeinsam finden wir die passende Lösung für Ihre Anforderungen.