Die Drahtziehindustrie verlässt sich bei Anwendungen, die höchste Oberflächenqualität erfordern, seit langem auf Drahtziehmatrizen aus Naturdiamant. Naturdiamant sorgt für eine unübertroffene Spiegeloberfläche auf gezogenem Draht und ist daher die bevorzugte Wahl für die Herstellung ultrafeiner Drähte in der Medizintechnik, Elektronik und Luft- und Raumfahrt. Doch natürlicher Diamant weist inhärente Einschränkungen auf: Seine kristalline Struktur verursacht eine gerichtete Härte, die mit der Zeit zu ungleichmäßigem Verschleiß und zunehmender Ovalität führt. Natürliche Diamanten sind außerdem nicht so stark wie synthetische Diamanten und bergen unter den beim Ziehen erforderlichen Kräften die Gefahr eines Bruchs.
Beschichtungen aus diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC) beheben diese Mängel nun. Beim Auftragen auf die Werkzeugoberflächen bildet DLC beim Gleitkontakt einen kontinuierlichen und graphitisierten Übertragungsfilm. Dieser Film reduziert den Reibungskoeffizienten und den Verschleiß über einen weiten Bereich von Gleitgeschwindigkeiten erheblich. Bei Kupferdrahtziehanwendungen, bei denen DLC zunehmend mit Kupfer gepaart wird, verhindert die Beschichtung wirksam Probleme wie Drahtbruch und ungleichmäßige Drahtbildung. Beschichtete Varianten wie Titannitrid oder DLC verbessern die Leistung durch Minimierung der Reibung und verlängern die Lebensdauer der Matrize in abrasiven Umgebungen, insbesondere bei Mikroziehanwendungen.
Die Leistungssteigerungen sind messbar. PKD-Drahtziehmatrizen – hergestellt aus synthetischem polykristallinem Diamant – halten in der Regel zwei- bis viermal länger als Matrizen aus Naturdiamant, selbst bei feinen Drahtdurchmessern von nur 0,15 mm. PKD bietet eine isotrope Härte, die den gerichteten Verschleiß reduziert und die zylindrische Form des Drahtes bewahrt. Natürlicher Diamant erzeugt jedoch immer noch eine hervorragende Oberflächengüte, die PCD nicht vollständig erreichen kann.
Die aufstrebende Kategorie der Nano-Drahtziehsteine verschiebt die Grenzen noch weiter. Nanodiamantbeschichtete Matrizen, die durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) aufgebracht werden, erreichen eine außergewöhnliche Härte von etwa 10.000 Vickers. Diese Beschichtungen verringern den Reibungskoeffizienten beim Ziehen, was zu einem geringeren Werkzeugverschleiß, einem geringeren Schmiermittelverbrauch und einem geringeren Energiebedarf führt. Es wird geschätzt, dass die NDCD-Matrizen von Vassena bis zu 30-mal länger halten als Wolframkarbid-Matrizen, während die VNT Nano Split-Matrizen von Ajex & Turner eine über zehnmal längere Lebensdauer als herkömmliche PKD- und Wolframkarbid-Matrizen bieten. Berichten zufolge bieten Nanodiamantbeschichtungen eine 20- bis 100-mal längere Lebensdauer als herkömmliche Matrizen.
Die Flugbahn ist klar. Für feinste Oberflächenveredelungen bleiben Naturdiamant-Matrizen unersetzlich. Aber DLC-Beschichtungen und Nano-Diamant-Technologien verlängern ihre Nutzungsdauer, verringern die Reibung und ermöglichen höhere Ziehgeschwindigkeiten – manchmal sogar um 20 bis 30 % oder mehr. Für Hersteller, die Präzision, Durchsatz und Werkzeugkosten im Gleichgewicht halten, werden beschichtete Diamantmatrizen zum neuen Standard.
