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2000
Journal Article
Titel
Qualitätssicherung an tribologischen Schichten
Alternative
Quality management of tribological coatings
Abstract
Es wird eine Reihe von Methoden vorgestellt, die zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von dünnen Schichten eingesetzt werden können und teilweise auch für den Einsatz in der Qualitätssicherung geeignet sind. Das theoretische Verständnis der das Ergebnis von mechanischen Tests an dünnen Schichten beeinflussenden Material-, Umgebungs- und Prüfparameter ist bisher noch ungenügend. Daher ist es wichtig, definierte Prüfbedingungen genau einzuhalten, um aussagekräftige Ergebnisse zu erhalten, sei es für den Vergleich zwischen verschiedenen Schichten und Prüfern, sei es zur Abschätzung der Eignung eines Schicht-Substrat-Systems für eine bestimmte Anwendung, sei es als reine Qualitätskontrollmaßnahme. Die wichtigsten Einflußgrößen sollen hier anhand einer Reihe von Prüfverfahren erörtert werden. Weiterhin soll kurz auf den Stand von Standardisierung und Normung eingegangen werden. Schichtdickenbestimmung ist möglich durch das Abtasten der Stufe zwischen einem beschichteten und einem unbeschichteten Bereich mit einem Tastschnittgerät (mechanisch oder laser-optisch). Für Messungen an Werkzeugen und Bauteilen ist das Kalottenschliffverfahren geeigneter. Der Stand der Haftungsprüfung an tribologischen Schichten ist noch nicht zufriedenstellend. Die geforderten Haftfestigkeiten liegen höher als daß sie mit Abzugstesten bestimmbar wären. Bei einem Versuch, Ergebnisse aus Rockwell- und Ritztests mit der Haftung der Schicht auf dem Substrat zu korrelieren, müssen sehr viele Bedingungen beachtet werden. Der Rockwell-Test ist im wesentlichen bei den technisch relevanten gehärteten Werkzeugstählen sinnvoll einsetzbar. Ansätze zur Bestimmung von Bruch-und Haftfestigkeit der Schicht aus den Rißlängen sind noch nicht befriedigend. Eine geeignete Anwendung des Ritztests scheint die Prüfung von Schichten für die Umformtechnik zu sein. Häufig eingesetzte Tests auf Reibungs- und Verschleißverhalten sind in den einschlägigen DIN- und ISO-Normen festgehalten. Für die besonderen Bedingungen von Dünnschichten eignet sich die Härteprüfung nach dem Last-Eindringtiefen-Verfahren. Zur Beurteilung der inneren Spannungen läßt sich die Bestimmung der Durchbiegung eines einseitig beschichteten Substrats anwenden. Eine mögliche Bruchfestigkeitsprüfung ist die Bestimmung des minimalen Krümmungsradius, bei dem Rißbildung in der Beschichtung einsetzt, durch einen Biegetest.