BOROCOAT® oder Borieren ist ein thermochemisches Diffusionsverfahren, bei dem Bor in die Werkstoffoberfläche diffundiert und harte, verschleißbeständige Boridschichten erzeugt.
von 1.400-2.800HV
kein Abplatzen/Ablösen
bei starker Beanspruchung
Verhindert Kaltverschweißen
bis 1.000°C
bei Trockenlauf
für Gießereianwendungen
bei niedriglegiertem Stahl
Lassen Sie sich von unseren Profis beraten – von der Werkstoffauswahl bis zum optimalen Verschleißschutz.
BOROCOAT®
Informationen zum Verfahren
BOROCOAT®
Empfehlungen für eine erfolgreiche Wärmebehandlung
Borieren ist ein thermochemisches Diffusionsverfahren, bei dem durch Eindiffundieren von Bor in die Werkstoffoberfläche harte und verschleißbeständige Boridschichten erzeugt werden.
Die Behandlung der Werkstoffe erfolgt in einem Temperaturbereich von 750 bis 950 °C. Von elementarer Bedeutung ist hierbei eine optimale Wärmeverteilung in den verwendeten Öfen, um alle Teile einer Charge gleichmäßig zu behandeln. Während des Borierprozesses entstehen komplexe intermetallische Verbindungen zwischen den Elementen Eisen, Bor, Chrom, Nickel, Vanadium usw. Die entstandenen Boride bilden eine harte Randschicht bestehend aus Fe2B und weiteren Verbindungen.
Aufgrund ihrer kristallinen Struktur weist die Boridschicht eine hervorragende Verankerung mit dem Grundmaterial auf. Zur Behandlung kann der Borspender in Pulver-, Pasten- oder Granulatform vorliegen. Einzelne, große Teile, Setzware und Schüttgut lassen sich veredeln.
BorTec stellt mit seinen EKABOR® Produkten passende Boriermittel für alle Anforderungen zur Verfügung. Das Borierverfahren eignet sich in besonderem Maße für unlegierte und niedriglegierte Stahlsorten. Mit zunehmendem Anteil an Legierungselementen nimmt die Diffusionsgeschwindigkeit und damit die Dicke der erzielbaren Boridschicht ab. Gleichzeitig tragen Legierungselemente wie Nickel und Chrom zu einer Zunahme der Härte und Verschleißbeständigkeit bei.
Die Palette der borierbaren Werkstoffe ist vielfältig und reicht von Gusseisen, Stahlguss, den meisten Stahlsorten bis zu NICKELBASISLEGIERUNGEN und Sonderwerkstoffen wie Stellite®. Eine Einschränkung stellen silizium- und aluminiumhaltige Werkstoffe dar. Stähle mit entsprechend hohen Anteilen an den genannten Elementen können das Borierergebnis beeinträchtigen.
Durch Borieren können viele Eigenschaften verbessert werden. So sind borierte Oberflächen enorm hart und besitzen damit eine deutlich höhere Lebensdauer gegenüber Funktionsflächen, wie sie z.B. durch das Nitrieren, Einsatzhärten, Verchromen, Thermisches Spritzen, CVD oder PVD Beschichten erreicht werden können.
Die erhöhte Beständigkeit gegen abrasiven Verschließ geht einher mit einer verbesserten Widerstandsfähigkeit gegen Kavitation. Der verringerte Reibungskoeffizient borierter Oberflächen verbessert die Gleiteigenschaften und mindert den Verschleiß. Im Falle eines Schmierfilmabrisses sorgt die Boridschicht für ausgezeichnete Notlaufeigenschaften, auch bei hohen Temperaturen bis 1000 °C.
Neben der Verbesserung des Verschleißschutz von Bauteilen durch Borieren können in Verbindung mit einer anschließenden Vakuumwärmebehandlung die positiven Festigkeitseigenschaften des Grundmaterials wieder hergestellt werden.
Für verschiedene Anwendungen
Die Boriermittel der EKABOR®-Reihe werden von uns nach neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen entwickelt und hergestellt. Sie sind weltweit bekannt für:
Für bestmögliches handling und optimale Behandlungsergebnisse bieten wir EKABOR® als Pulver, Pasten und Granulate an. Alle EKABOR® Boriermittel sind adaptiert auf die Behandlung verschiedenster Stahl- und Gusseisenwerkstoffe.
Die hervorragenden Eigenschaften der BOROCOAT®-Diffusionsschichten eröffnen die Möglichkeit, Werkstücke nach dem Borieren zu Vergüten oder Auszulagern.
BOROCOAT®-Diffusionsschichten finden breite Anwendung in unterschiedlichsten Industriezweigen. Hauptanwendungsgebiete sind der Armaturenbau, die Kraftwerkstechnik, die Zahnrad- und Getriebetechnik, der Textilmaschinenbau, der Pumpenbau, die Mühlen- und Zerkleinerungstechnik, die Erdöl-/Erdgasindustrie, die Extrusionstechnik, der Turboladerbau, die Landmaschinentechnik und Powertools.
BOROCOAT®-Diffusionsschichten sind verschleißbeständiger als Nitrierschichten, Hartchrombeschichtungen, Einsatzhärteschichten, thermische Spritzschichten und PVD-Schichten.
Zuverlässig & kompetent
Qualität und Service für unsere Kunden haben für die BorTec Gruppe höchste Priorität. Daher sind alle Standorte zertifiziert nach ISO 9001:2015.
Wärmebehandlung mit Strom oder Gas ist energieintensiv und bildet einen erheblichen Anteil der Kosten ab. Zur Sicherung der Wettbewerbsfähigkeit und zum Vorteil unserer Kunden haben wir seit 2013 ein alternatives Energiemanagementsystem implementiert.
Im eigenen modernen metallografischen Labor wird die Qualität aller Aufträge von Werkstoffprüfern kontrolliert, dokumentiert und freigegeben. Auf Wunsch bestätigen wir die Qualität in Abnahmeprüfzeugnissen nach EN 10204:2005-01
Der Hauptunterschied zwischen einer Borierung und einem mit Bor legiertem Stahl ist die Menge an Bor, die in das Material eingebracht wird. Beim Borieren wird die Oberflächenschicht mit einem Mittel (z.B. EKABOR®) beaufschlagt, um den äußeren Bereich des Materials zu verändern. Das bedeutet, dass der Kern vom Bor unberührt bleibt. Schon eine kleine Menge Bor kann aber die Härtbarkeit entscheidend verbessern; Konzentrationen von etwa 0,0015 % bis 0,0030 % werden als Spitzenwert akzeptiert, können aber je nach Härtetechnik variieren.
Mit Bor legierter Stahl hingegen enthält Bor im gesamten Volumen. Das bedeutet, dass der Kern auch Bor enthält. Zwischen den Legierungen kann die Menge an Bor, die dem Material zugesetzt wird, variieren, je nachdem, welche Härteeigenschaften erforderlich sind.
Mit Bor legierter Stahl hat typischerweise schlechtere Schmiedeeigenschaften und Duktilität als Stähle, die kein Bor enthalten. Wenn es um eine Entscheidung zwischen boriertem Stahl und mit Bor legiertem Stahl geht, gibt es keine allgemeingültige Antwort. Es hängt vom Einsatz und der Anwendung ab, welches Material am besten geeignet ist. Beide Materialien bieten zwar eine gewisse Härte, aber Borstahl neigt aufgrund seiner Durchhärtung dazu, weniger duktil zu sein. Borierter Stahl behält seinen weichen Kern (unter der Annahme, dass das Ausgangsmaterial als solches zählt) und zeigt eine höhere Zähigkeit. Wenn es um bereits gefertigte Bauteile geht, ist das Borieren als Verschleißschutz die bessere Wahl.
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Mehr InformationenDie Oberflächenhärten borierter Teile sind sehr hoch und bewegen sich im Bereich von ca.1400HV (Härte Vickers) bis ca. 2400 HV. Damit erreichen wir selbst bei unlegierten Stählen Oberflächenhärten, die in etwa doppelt so hart sind wie gehärteter Schnellarbeitsstahl (HSS). Die erzielbare Härte ist nur von der chemischen Zusammensetzung des Grundwerkstoffes abhängig, nicht von den Verfahrensparametern.
Die erzielbare Schichtdicke ist maßgeblich vom Grundwerkstoff abhängig, wird aber auch von der Behandlungstemperatur und der Behandlungszeit beeinflusst. Praktisch erzielbare Schichtdicken liegen im Bereich zwischen ca. 15-200 µm (Mikrometer)
Ja, vergütete oder gehärtete Teile können boriert werden. Durch das Borieren hat man allerdings einen Weichglüheffekt, der anschließend eine neue Härtung notwendig machen kann.
Bauteile können nach dem Borieren gehärtet werden, um die gewünschte Gebrauchshärte bzw. -festigkeit einzustellen. Hierbei muss unbedingt auf das richtige Härteverfahren geachtet werde, sonst kann die Boridschicht beeinträchtigt werden.
Borieren ist eine ganz ausgezeichnete Methode, um unlegierte Stähle Randschicht zu härten. Es sind weder bestimmte Legierungselemente noch Kohlenstoff notwendig. Die Härte bleibt allerdings auf die Randschicht beschränkt.
Borieren eignet sich hervorragend zur Behandlung komplizierter Konturen, Hohlkörper und Rohre.
Schüttgüter und Massenteile lassen sich sehr gut borieren.
Grundsätzlich gibt es kein Wärmebehandlungsverfahren, was absolut frei von Maß und Formänderungen ist, so auch das Borieren. Es gibt viele Faktoren, die einen großen Einfluss auf das Maß- und Formänderungsverhalten haben, wobei man viele davon aktiv beeinflussen kann, um das Verhalten eines Bauteils bei der Wärmebehandlung zu optimieren. Das Borieren wird als verzugsarmes Verfahren angesehen.
Studien haben gezeigt, dass der Reibungskoeffizient nach dem Borieren signifikant sinken kann. In einigen Fällen wurde eine Reduktion des Reibungskoeffizienten um 30-50 % beobachtet. Dieses Phänomen ist vor allem durch die effektive Reduktion des Adhäsionsverschleißes zu erklären. Signifikant ist vor allem auch die Verbesserung der Gleiteigenschaften bei erhöhten Temperaturen.
Ja, Borieren beeinflusst das Korrosionsverhalten des Grundwerkstoffes. Die Korrosionsbeständigkeit kann sowohl verbessert als auch beeinträchtigt werden, was ganz entscheidend vom Grundwerkstoff und der Art des korrosiven Mediums abhängt.
Ja, Boridschichten sind temperaturbeständiger als Nitrierschichten. Diese höhere Temperaturbeständigkeit ergibt sich aus mehreren Faktoren,
Vergleich bei spezifischen Temperaturen:
Zusammengefasst sind Boridschichten aufgrund ihrer höheren Schmelztemperaturen, besseren Oxidationsbeständigkeit und anhaltenden Härte bei hohen Temperaturen im Allgemeinen temperaturbeständiger als Nitrierschichten. Dies macht sie besonders geeignet für Anwendungen, die extremen thermischen und chemischen Belastungen ausgesetzt sind.
Als Diffusionsverfahren passen sich Boridschichten der vorliegenden Oberflächentopographie an und decken sie nicht etwa ab. Mit anderen Worten: Es muss bereits vor dem Borieren die Oberflächenrauheit eingestellt werden, die für meine spezifische Anwendung sinnvoll ist. Durch den Borierprozess selber entsteht durch das kristalline Wachstum der Boride eine geringfügige Rauheitszunahme von ca. einem Mikrometer (Mikrorauheit), die durch einen angepassten Nachfinishprozess leicht wieder beseitigt werden kann.
Boride sind ähnlich hart wie die meisten Schneidstoffe, sodass man die Schichten (außer Polieren) in der Regel nicht sinnvoll nachbearbeiten kann. Es werden fertig bearbeitete Funktionsflächen boriert.
Grundsätzlich kann man gut partiell borieren, z.B. einen Zylinder nur innen oder nur außen. Schwer möglich ist das Maskieren bestimmter Bereiche, die unmittelbar an zu borierende Flächen angrenzen. Das partielle Borieren sehr kleiner Teile ist praktisch kaum möglich und sinnvoll.
Borieren verbessert die Lebensdauer der behandelten Teile meist signifikant, Standzeitverbesserungen um das 3-8-fache sind keine Seltenheit. Somit hilft das Verfahren enorme Mengen an Stahl, CO2.und Energie einzusparen. Borieren ist damit ein äußerst nachhaltiges Verfahren
Bei unserem Borierprozess werden keine kritischen Stoffe in die Umwelt frei gesetzt, das Boriermittel wird nahezu vollständig recycled und die Energiequelle ist elektrischer Strom. Bei unserem BOROCOAT® handelt es sich somit um ein umweltfreundliches Verfahren.
Es können grundsätzlich alle Eisenmetalle, Nickelbasislegierungen und Kobaltlegierungen boriert werden. Der Gehalt an Aluminium, Silizium und Kupfer sollte in diesen Metallen jedoch nicht zu hoch sein, da diese Elemente nicht in die Boridschicht eingebaut werden können und die Haftung der Schicht negativ beeinflussen.
Obwohl die durch das Borieren entstehende Schicht im Grundwerkstoff entsteht, also im eigentlichen Sinne keine Beschichtung ist, entsteht durch Volumenzunahme in der Boridschicht ein leichter Auftrag auf der Oberfläche des Bauteils von ca. 10-15 % der gesamten Schichtdicke.
Aufgrund ihrer hohen Temperaturbeständigkeit von dauerhaft größer 600 °C und ihrem keramischen Charakter, sind Boridschichten sehr resistent gegen Metallschmelzen wie z.B. Zink und Aluminium. Es konnte in wissenschaftlichen Untersuchungen, als auch in vielen praktischen Beispielen gezeigt werden, dass diese gute Beständigkeit gegenüber flüssigen Metallen sowohl bei ruhenden Metallbädern als auch in bewegten Metallbädern gegeben ist.
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