Wie sind synthetische Schärfsteine aufgebaut?
Synthetisch hergestellte Schärfsteine bestehen aus den abrasiven Schleifpartikeln, die für den Materialabtrag an der Klinge sorgen, und der sogenannten »Matrix«, einem Bindemittel, das die Schleifpartikel zusammenhält.
Die Schleifpartikel können künstlich hergestellt sein oder aus natürlichen Vorkommen stammen. Aus diesem Grund sprechen wir im Allgemeinen von synthetischen und nicht von künstlichen Schärfsteinen. Als Schleifpartikel werden zum Beispiel Aluminiumoxid, Karbide, Diamantstaub und natürliche Halbedelsteine verwendet.
Als Bindemittel kommen meist tonähnliche Substanzen zum Einsatz, deren Härte durch ihre Zusammensetzung und die Höhe der Brenntemperatur bestimmt werden kann. Die Wirksamkeit eines Schärfsteins hängt von der Kombination aus der Härte des Bindemittels und der Güte der Schleifpartikel ab.
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Was ist mit »Bindung« bei Schärfsteinen gemeint?
Als Bindung wird bei Schärfsteinen die Eigenschaft bezeichnet, wie schnell sich die Schleifpartikel aus dem Verbund lösen. Während des Schärfens werden die scharfen Kanten der Schleifpartikel abgenutzt. Zudem sammelt sich der Metallabrieb der Klinge zwischen diesen Partikeln. Um trotzdem weiter effektiv Schärfen zu können, müssen sich abgenutzte Schleifpartikel aus dem Verbund lösen, damit wieder unbenutzte Schleifpartikel mit scharfen Kanten an die Oberfläche des Steins kommen.
Eine optimale Bindung ist dann gegeben, wenn sich nur abgestumpfte Schleifpartikel aus der Oberfläche lösen. Die verschiedenen Schleifpartikel-Materialien nutzen sich jedoch unterschiedlich schnell ab. Die meisten japanischen Wassersteine nutzen Siliziumkarbid und Korund als Schleifmittel und haben eine eher weiche, offenporige Bindung, die während des Schärfens laufend frische Schleifpartikel freisetzt und damit eine hohe Wirksamkeit ermöglicht. Keramische Steine dagegen weisen meist eine sehr harte Bindung mit wenig Verschleiß auf. Um dennoch eine gute Schärfleistung zu erzielen, müssen bei Ihnen sehr hochwertige und verschleißfeste Schleifpartikel verwendet werden, wie etwa Edelkorund bzw. Aluminiumoxid. Im Extremfall der völlig starren Bindung, und damit annähernder Verschleißfreiheit des Schleifwerkzeugs, wird Diamant oder kubisches Bornitrid (CBN) als Schleifpartikel verwendet.
Welche Vor- und Nachteile hat eine weiche Bindung?
Beim Schärfen auf einem Bankstein mit einer weicheren Bindung arbeiten Sie die abgenutzten Schleifpartikel schneller aus dem Stein heraus. An der Oberfläche des Steins sind stets scharfkantige Schleifpartikel vorhanden, die einen effektive Materialabtrag sicherstellen. Jedoch werden Steine mit weicher Bindung schneller uneben und müssen öfter abgerichtet werden.
Welche Vor- und Nachteile hat eine harte Bindung?
Der Vorteil einer härteren Bindung ist, dass der Stein länger plan bleibt. Sie müssen ihn nicht so oft abrichten. Eine harte Bindung gibt die abgenutzten Schleifpartikel langsamer frei, der Materialabtrag kann sich verlangsamen und die Oberfläche des Steins zuschmieren.
Welche Bindung ist für welchen Stahl geeignet?
Als Faustregel für die Auswahl der Bindung gilt: Weicher Stahl wird auf Schärfsteinen mit harter Bindung geschärft und harter Stahl wir auf Steinen mit weicher Bindung geschärft.
Dementsprechend werden zum Beispiel hochwertige japanische Messer mit einer Klinge aus niedriglegiertem Kohlenstoffstahl am besten auf einem Wasserstein mit weicher Bindung geschärft. Für westliche Stemm- und Hobeleisen, deren Klingen meist aus einem im Vergleich hochlegiertem Stahl (z. B. Chrom-Vanadium, HSS) bestehen, eignen sich dagegen härter gebundene Schleifsteine besser.
Doch wie immer gilt auch hier, Ausnahmen bestätigen die Regel. So sind zum Beispiel die hart gebundenen Shapton Glass Stones sehr vielseitig einsetzbar.
Welche synthetischen Schleifmittel gibt es?
Korund/Edelkorund
Natürlicher Korund ist ein sehr hartes Mineral, dessen Härte der von Diamanten nahe kommt. Aufgrund der großen Nachfrage wird Korund bereits seit dem 19. Jahrhundert unter der Bezeichnung »Aluminiumoxid« synthetisch hergestellt. Dabei wird hauptsächlich zwischen zwei Reinheitsgraden unterschieden:
Korund (Normalkorund braun) 94%
Edelkorund (Aluminiumoxid weiß) hat einen Reinheitsgrat von nahezu 100%
Je höher die Reinheit, umso härter und spröder ist das Schleifmittel. Um eine höhere Zähigkeit zu erlangen, werden oftmals Metalloxide beigemischt.
Siliziumkarbid: Die Kristalle von Siliziumkarbid sind deutlich spröder als die von Korund und besonders scharfkantig. Aufgrund seiner Form hat Siliziumkarbid einen sehr guten Abtrag und wird bevorzugt für grobe Körnungen eingesetzt. Seine Härte ist nicht so hoch wie bei Korund, kommt aber trotzdem der Härte von Diamanten sehr nahe. Grünes Siliziumkarbid ist die zäheste und reinste Form des Siliziumkarbids.
Industriediamant: Dabei handelt es sich um künstlich hergestellte Diamanten und nicht um natürliche Edelsteine. Während echte Diamanten zum Heranwachsen mehrere Jahrtausende benötigen, werden Industriediamanten meist im Hochdruck-Hochtemperatur-Verfahren (HPHT) in nur wenigen Wochen produziert. Diamant gilt als das härteste Material der Welt.
Kubisches Bornitrid/CBN: Analog zu Diamanten aus Graphit kann CBN (auch β-Bornitrid) aus α-Bornitrid unter hohen Temperaturen und hohem Druck künstlich hergestellt werden. Seine Härte ist der von Diamanten ebenbürtig. CBN ist jedoch wesentlich besser zum Schleifen von gehärtetem Stahl geeignet.
