Fraunhofer-Gesellschaft

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Kohlenstoffbasierte tribologische Schichten, aufgedampft mit extrem hohen Raten

 
: Heinß, J.-P.; Metzner, C.; Scheffel, B.

Europäische Forschungsgesellschaft Dünne Schichten e.V. -EFDS-:
Workshop "Funktionelle Oberflächen für den Automobilbau" 2005. Tagungsband : 14.11.2005, Frankfurt/Main
Dresden, 2005 (EFDS-Tagungsband 45)
9 pp.
Workshop "Funktionelle Oberflächen für den Automobilbau" <2005, Frankfurt/Main>
German
Conference Paper
Fraunhofer FEP ()
Beschichtungsverfahren; Elektronenstrahlabscheidung; Physikalisches Aufdampfen; Verschleißfeste Beschichtung; dünne Schicht; dicke Schicht

Abstract
Mit Elektronenstrahlverdampfen mit Axialkanonen lassen Beschichtungen nach dem PVD-Verfahren mit höchsten Raten auf industriell relevanten, großen Flächen verwirklichen. Mit dem SAD-Prozess (Spotless Arc Activated Depositon) können titan- und wolframhaltige, wasserstoffhaltige, kohlenstoffbasierte Hartstoffschichten abgeschieden werden. Mit plasmaaktivierter Titanverdampfung unter Zugabe von Azetylen können Ti-C-Schichten bis zu 3 Mikrometer Dicke mit Geschwindigkeiten von 100 nm/s auf bis zu 2 m(exp 2) großen Stahlblechen abgeschieden werden. Bilder zeigen die verwendete Versuchsanlage sowie die Gefügestruktur der aufgebrachten Schicht. Bei Variation des Kohlenstoffgehalts der Beschichtung ergibt sich ein Maximum der Härte bei etwa 50 at-% von 35 GPa. Im Bereich zwischen 10 % und 50 % Kohlenstoff nehmen sowohl Reibungskoeffizient als auch Schichtverschleiß mit steigendem Kohlenstoffgehalt ab. Röntgenuntersuchungen zeigen die für TiC typische Kristallstruktur. Auch beim Aufdampfen von W-C-Schichten sind Aufdampfgeschwindigkeiten von 100 nm/s realisierbar. Hierbei wird das Härtemaximum von etwa 25 GPa bei etwa 30 at-% erreicht. Zur Abscheidung von wasserstofffreiem Kohlenstoff wurde Graphit mit einer Hohlkatode direkt verdampft. Die Herstellung von 2 Mikrometer dicken Schichten ist mit Geschwindigkeiten von 20 nm/s möglich. Die gemessenen Härten der Schichten liegen bei 11 - 14 GPa. Im Kugel-Scheibe-Versuch wurde ein Verschleiß von 2 bis 9.10(exp -6) mm(exp 3)/Nm gefunden.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-36180.html