Fraunhofer-Gesellschaft

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Diamantartige Kohlenstoffschichten steigern die Effizienz

Laser-Arc-Verfahren zur Abscheidung von ta-C-Schichten
Diamond-like carbon thin films enhance efficiency - Laser arc deposition of ta-C
 
: Leson, Andreas; Englberger, Gregor; Hammer, Daniel; Makowski, Stefan; Meyer, Carl-Friedrich; Leonhardt, Michael; Scheibe, Hans-Joachim; Weihnacht, Volker

:

Vakuum in Forschung und Praxis 27 (2015), Nr.4, S.24-28
ISSN: 0947-076X
ISSN: 1522-2454
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IWS ()

Abstract
Steigende Energiepreise sowie zunehmende Folgen des Klimawandels aufgrund der Emission von Treibhausgasen haben die Notwendigkeit zum Energiesparen in den letzten Jahren verstärkt in das öffentliche Bewusstsein gerückt. Für den Einsatz als reibungsmindernde Beschichtung eignen sich insbesondere kohlenstoffbasierte Beschichtungen, die auch DLC-Schichten genannt werden (DLC = diamond-like carbon). Dabei sind vor allem wasserstofffreie DLC-Beschichtungen, die als ta-C-Schichten bezeichnet werden, von Interesse, da diese im Vergleich zu Standard-DLC-Schichten eine nochmals deutlich gesteigerte Härte und damit Verschleißfestigkeit aufweisen. Zudem zeichnen sich diese Schichten in Kombination mit speziellen Schmierstoffen durch einen teilweise extrem niedrigen Reibungskoeffizienten aus. Die Erzeugung von ta-C-Beschichtungen erfolgt aufgrund ihrer besonderen Eigenschaften mit PVD-Verfahren. So lassen sie sich mit einem lasergesteuerten gepulsten Bogenverfahren, dem sogenannten Laser-Arc-Verfahren, herstellen. Dieses zeichnet sich durch eine vergleichsweise hohe Beschichtungsrate sowie eine gute Langzeitstabilität aus und eignet sich daher auch für einen Einsatz in der industriellen Produktion.

 

Diamond-like carbon thin films enhance efficiency - laser arc deposition of ta-C Rising prices for fossil fuels as well as the increasing effects of the climate change due to the emission of greenhouse gases reveal the necessity of saving energy. Low friction coatings have an enormous potential in saving energy. Carbon based coatings - named as DLC coatings - are especially well suited for low friction coatings. In particular hydrogen-free tetrahedral amorphous carbon (ta-C) coatings are of great interest due to their extraordinary low wear properties. In addition they show excellent low friction properties and especially in combination with specific lubricants the so-called super low friction effect. For the deposition of ta-C coatings PVD methods have to be applied instead of CVD methods as it is the case for conventional DLC coatings. We have developed a deposition method which is based on a pulsed arc steered by a laser (Laser-Arc). This allows us to use large catho des resulting in a high long-term stability. Furthermore, the carbon plasma source can be combined with a filtering unit removing almost all droplets and particles, which usually are characteristic for an arc process. The resulting Laser-Arc source allows for the deposition of smooth and virtually defect-free ta-C coatings with a competitive deposition rate.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-360116.html