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Antihaft- und Antifouling-Effekte durch modifizierte amorphe Kohlenstoffe

 
: Bialuch, I.; Scheibe, H.-J.; Augustin, W.

Europäische Forschungsgesellschaft Dünne Schichten e.V. -EFDS-; Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik -IST-, Braunschweig; Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik -IWS-, Dresden:
Kohlenstoffschichten - tribologische Eigenschaften und Verfahren zu ihrer Herstellung : Am 08. Juni 2006 in Dortmund
Dresden, 2006
Workshop "Kohlenstoffschichten - tribologische Eigenschaften und Verfahren zu ihrer Herstellung" <2006, Dortmund>
German
Conference Paper
Fraunhofer IST ()
Fraunhofer IWS ()
Adhäsion; Kontaktwinkelmessung; Oberflächenenergie; diamantähnlicher Kohlenstoff; chemische Modifikation; wasserstoffdotierter-armorpher-Kohlenstoff; chemisches Aufdampfen; Plasmatechnologie; Inkrustierung; Wärmedurchgang; Nichtmetallzusatz; Siliciumzusatz

Abstract
Durch Modifikation mit Metallen und Nichtmetallen lassen sich die Eigenschaften von DLC-Schichten verändern. Durch die Nichtmetalle Fluor, Silicium oder Stickstoff lässt sich die Adhäsion zu anderen Stoffen verringern oder erhöhen. Zur Bestimmung der Adhäsion kann die Kontaktwinkelmethode verwendet werden. Dabei erreichen mit Fluor modifizierte Schichten einen gleich hohen Wasserkontaktwinkel wie Teflon (120 Grad), der einer a-C:H:Si:O-Schicht ist nur etwas geringer. Gering adhäsive ta-C:X-Schichten können auf unterschiedliche Weise hergestellt werden: (1) durch dünne Multilayerschichten durch ein zusätzliches Metalltarget, wobei sich die Ionen durchmischen, (2) durch poröse Kohlenstofftargets mit Zusatzelementen oder durch (3) Reaktivgasabscheidung. Nach (1) abgeschiedene C:Al-Schichten haben einen Kontaktwinkel von 70 Grad und altern offenbar durch die Oxidation des Al. Die hohe Härte von 20 GPa verspricht jedoch eine hohe Verschleißbeständigkeit. Nach (3) aus einer CF4-Atmosphäre abgeschiedene Schichten haben einen hohen Kontaktwinkel (wie PTFE), zeigen aber wegen des geringen E-Moduls einen den Polymeren ähnlichen Verformungswiderstand. Nach dem PACVD-Verfahren sind gering adhäsive Schichten ebenfalls abscheidbar. Eingesetzt werden gering adhäsive Schichten zur Vermeidung von Anhaftungen (Lebensmitteltechnik, Entformungsverhalten bei Kunststoffformen) und Inkrustationen oder ähnlichen Ablagerungen (hier als Fouling bezeichnet). Als Foulingwiderstand wird die Zunahme des Wärmedurchgangswiderstandes bezeichnet. Mit Silicium modifizierte DLC-Beschichtungen wiesen die beste foulingreduzierende Eigenschaft auf.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-43862.html