Fraunhofer-Gesellschaft

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Dünnschichtsensoren zur Temperaturmessung im Mischreibungskontakt

 
: Plogmeyer, M.; Biehl, S.; Paetsch, N.; Bräuer, G.

Wiedemann, M.:
Smarte Strukturen und Systeme. 4SMARTS-Symposiums 2019. Tagungsband : 22.-23. Mai 2019, Darmstadt
Düren: Shaker, 2019
ISBN: 978-3-8440-6425-4
ISBN: 3-8440-6425-7
pp.161-168
Symposium für Smarte Strukturen und Systeme (4SMARTS) <2019, Darmstadt>
German
Conference Paper
Fraunhofer IST ()
Dünnschichtsensorik; Verschleißbeständigkeit; Mischreibung; Thermoresistivität

Abstract
Die Erfassung von Temperaturen an Bauteiloberflächen in Mischreibungskontakten, etwa um damit Modelle zu verifizieren, stellte eine große Herausforderung dar. Hierfür werden Dünnschichtsysteme mit einer Gesamtschichtdicke von < 10 µm als Oberflächenbeschichtung aufgebracht, welche eine ausgezeichnete Verschleißfestigkeit mit sensorischen Eigenschaften vereinen. Das Dünnschichtsystem besteht aus einer elektrisch isolierenden und tribologisch beständigen, per PVD (Physical Vapour Deposition) auf die polierte Oberfläche eines Strahlsubstrats abgeschiedenen Aluminiumoxid (Al₂O₃)-Grundschicht. Alternativ wird eine mittels PACVD (Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition)abgeschiedene, mit Silizium und Sauerstoff modifizierte, amorphe Kohlenwasserstoffschicht (a-C:H:Si:O) verwendet, die am Fraunhofer IST entwickelt wurde und mit dem Markennamen SiCON® bezeichnet wird. Darauf wird eine elektrisch leitfähige Metallschicht aus Chrom aufgebracht. Die Strukturierung dieser Schicht erfolgt per Fotolithografie und nasschemischer Ätzung. Sie wird mit einem neu entwickelten Verfahren kombiniert, das es ermöglicht, auch auf dreidimensionalen Oberflächen minimale Strukturbreiten von 11 μm zu erreichen. Dadurch lassen sich sehr temperaturempfindliche Sensoren mit einer verbesserten Ortsauflösung realisieren. Abschließend wird eine elektrisch isolierende und vor Verschleiß schützende Deckschicht abgeschieden. Durch Ausnutzung der thermoresistiven Eigenschaften des Chroms kann mit den Sensorstrukturen die Temperatur direkt im Kontaktbereich an der Bauteiloberfläche gemessen werden.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-549096.html