Mingbai Machinery Tool Technology entwickelt erfolgreich die Technologie der „Gradient Multi-Layer Composite Coating“ und erzielt damit doppelte Verbesserungen bei der Standzeit der Klinge und der Schnittqualität.

Das Forschungs- und Entwicklungszentrum der Mingbai Machinery Tool Technology Co., Ltd. gab kürzlich einen bedeutenden technologischen Durchbruch bekannt. Nach fast siebenmonatiger gemeinsamer Forschung mit einem renommierten chinesischen Forschungsinstitut entwickelte das Unternehmen erfolgreich eine neue Technologie für eine mehrschichtige Gradienten-Verbundbeschichtung auf CrAlN/TiSiN/AlCrTiSiON-Basis. Diese wird bereits erfolgreich bei Kernprodukten wie Trennscheiben, Legierungsmessern, Edelstahlmessern und Kreismessern eingesetzt. Tests des Nationalen Zentrums für Qualitätsüberwachung und -prüfung von Schneidwerkzeugen sowie die Bestätigung durch zahlreiche Kunden vor Ort ergaben, dass die mit dieser neuen Beschichtung versehenen Messer unter Hochgeschwindigkeits-Trockenschneidbedingungen eine um über 150 % höhere Standzeit im Vergleich zu herkömmlich beschichteten Messern aufweisen. Gleichzeitig verbessert sich die Schnittflächenqualität um mehr als 40 %. Damit gehört Mingbai zu den führenden Unternehmen der Werkzeugbeschichtungstechnologie.

Branchenspezifische Schwachstellen angehen: Die dringende Notwendigkeit, Hochtemperaturoxidation und Abblättern von Beschichtungen zu überwinden

Unter Hochgeschwindigkeits- und Hochlastbedingungen wie beim Metallwalzen und Präzisionsschneiden kann die Oberflächentemperatur von Schneidmessern 800–1000 °C erreichen. Herkömmliche TiAlN-, CrAlSiN- und andere Beschichtungen unterliegen bei langfristiger Hochtemperaturreibung starkem Oxidationsverschleiß und Grenzflächenversagen. Abblättern der Beschichtung und Härteverlust führen zu einer drastischen Reduzierung der Schneidmesserstandzeit, und häufige Messerwechsel beeinträchtigen die Produktionseffizienz und Bearbeitungsqualität erheblich. Nach eingehender Forschung in mehreren Stahlverarbeitungs- und Energiewerkstoff-Schneidbetrieben startete das Forschungs- und Entwicklungsteam von Mingbai Ende 2025 offiziell das Projekt mit dem Ziel, diesen zentralen technischen Engpass, der die Schneidmesserstandzeit begrenzt, zu überwinden.

Gradienten-Mehrschichtdesign: Vom „einfachen Schutz“ zur „synergistischen Verstärkung“

Über herkömmliche ein- oder zweilagige Beschichtungskonzepte hinaus hat das Forschungs- und Entwicklungsteam einen innovativen technischen Ansatz entwickelt: „Gradientenübergang + Mehrschichtverbund + voroxidierter Schutz“. Die Beschichtungsstruktur besteht von innen nach außen aus vier Schichten. Die unterste Schicht ist CrAlN (Chrom-Aluminium-Nitrid), das eine starke Haftung auf dem Stahlsubstrat und eine feste Verankerung gewährleistet. Die mittlere Schicht ist TiSiN (Titan-Silizium-Nitrid), das sich durch hohe Härte und gute thermische Stabilität auszeichnet. Die oberste Schicht ist AlCrTiSiON (Aluminium-Chrom-Titan-Silizium-Oxynitrid), das durch Voroxidation eine dichte, schützende Oxidschicht in situ auf der Beschichtungsoberfläche bildet und so die strukturelle Stabilität der Beschichtung unter Hochtemperatur-Oxidationsbedingungen deutlich verbessert. Zwischen den einzelnen Schichten befinden sich Gradientenübergangsschichten im Nanometerbereich. Die Gesamtdicke der Beschichtung wird auf 3–5 µm kontrolliert, wodurch Spannungskonzentrationen zwischen den Schichten effektiv vermieden und das Risiko des Ablösens der Beschichtung minimiert werden.

Leistungssprung: Umfassende Führungsrolle bei Härte, Temperaturbeständigkeit und Reibungsreduzierung

Tests zeigen, dass die neue Gradienten-Mehrschicht-Verbundbeschichtung eine Härte von über 3600 HV, eine Oxidationsinitiierungstemperatur von über 950 °C und einen Reibungskoeffizienten von nur 0,22 erreicht. In Simulationsversuchen zum Hochgeschwindigkeits-Trockenschneiden schnitten mit der neuen Beschichtung beschichtete Trennscheiben 3 mm dicke Edelstahlbänder über 25.000 Meter lang kontinuierlich. Der Kantenverschleiß betrug dabei nur zwei Fünftel des Verschleißes herkömmlicher TiAlN-beschichteter Scheiben, was einer Lebensdauerverlängerung von über 150 % entspricht. Noch vielversprechender ist, dass die Oberflächenrauheit Ra der neu beschichteten Scheiben stabil unter 0,8 μm liegt und die Gratbildung im Vergleich zu herkömmlichen Scheiben um 40 % reduziert ist. Dies stellt einen Quantensprung in der Schnittqualität dar.

Positives Kundenfeedback, breite Akzeptanz unmittelbar bevorstehend

Die neue Beschichtungstechnologie wurde bereits bei mehreren Kernprodukten von Mingbai eingesetzt und an sechs Kunden für Praxistests geliefert. Der Produktionsleiter eines Edelstahlbandverarbeitungsunternehmens in Jiangsu berichtete: „Die neuen beschichteten Sägeblätter von Mingbai liefen fünf Tage lang im Dauereinsatz, und die Schneidkanten blieben in einwandfreiem Zustand. Die Sägeblattwechselfrequenz sank von zweimal täglich auf einmal alle zwei Tage, und die Gesamtkostenreduzierung ist erheblich.“ Ein Unternehmen im Bereich erneuerbarer Energien in Zhejiang erklärte, die neuen beschichteten Sägeblätter hätten die Erwartungen beim Schneiden von hochfestem Siliziumstahl übertroffen, und hat beschlossen, die beschichteten Sägeblätter von Mingbai in seine jährliche Beschaffungsliste aufzunehmen.

Überwindung der Importabhängigkeit – ein wichtiger Schritt zur Selbstversorgung mit Beschichtungen

Bisher musste die Beschichtung einiger High-End-Rotorblätter von Mingbai an externe Dienstleister vergeben werden, was nicht nur hohe Kosten verursachte, sondern auch die Lieferzeiten von externen Zulieferern abhängig machte. Die erfolgreiche Entwicklung der neuen Gradienten-Mehrschicht-Verbundbeschichtungstechnologie und die Einführung eigener Beschichtungsanlagen haben es dem Unternehmen ermöglicht, die High-End-Beschichtungsprozesse nun eigenständig durchzuführen. Schätzungen zufolge kann die Eigenproduktion die Gesamtkosten der Rotorblätter um etwa 25 % senken und die Lieferzeiten um 5–7 Tage verkürzen. Der technische Leiter des Unternehmens erklärte: „Die Eigenproduktion von Beschichtungen ist ein wichtiger Schritt für Mingbai, um die Wertschöpfungskette zu optimieren und die Wettbewerbsfähigkeit zu stärken. Wir werden unsere Arbeit im Bereich Beschichtungen weiter intensivieren und spezialisierte Beschichtungslösungen für unterschiedliche Einsatzbedingungen entwickeln.“

Kontinuierliche Innovation, die neue Wege in der Beschichtungstechnologie beschreitet

Der Forschungs- und Entwicklungsleiter des Unternehmens erklärte: „Die erfolgreiche Entwicklung der Gradienten-Mehrschicht-Verbundbeschichtung ist das Ergebnis von Mingbais langjähriger Erfahrung in der Oberflächentechnik. Wir werden unsere Forschung im Bereich Beschichtungsprozesse weiter vertiefen, neue Beschichtungsmaterialien und Strukturdesigns entwickeln und unseren Kunden kontinuierlich langlebigere und kostengünstigere Produkte anbieten.“ Der Geschäftsführer des Unternehmens betonte zudem, dass Mingbai auch künftig mehr als 8 % des Jahresumsatzes in Forschung und Entwicklung investieren und so durch nachhaltige technologische Innovationen eine qualitativ hochwertige Unternehmensentwicklung vorantreiben wird.

Website: www.mingbaiblade.com