Reaktive Abscheidung von Metalloxiden auf Polycarbonat zur Erzeugung transparenter Verschleißschutzschichten

Diese Arbeit befaßt sich mit transparenten Verschleißschutzschichten auf der Basis von Metalloxiden (SiOx, AlOx, SnOx und MgOx), die mit dem anodischen Vakuumbogen auf transparentem Polycarbonat abgeschieden werden. Technische Anwendungen aus dem Bereich des Verschleißschutzes stehen dabei im Vordergrund. Um Metalloxidschichten abzuscheiden muß das anodische Lichtbogen-Verfahren reaktiv betrieben werden. Dazu muß das Verfahren durch geeignete Wahl der Reaktivgaszuführung, der Tiegelmaterialien und der Beschichtungsparameter in einen reaktiven Prozeß überführt werden. Am Beispiel verschiedener Metalloxidschichten auf Polycarbonat wird der Einfluß der Plasmamodifikation und der Beschichtungsparameter auf optische Eigenschaften (Transmissions- und Streulichtanteil in einem Wellenlängenbereich zwischen 250 und 800 nm), die Haftfestigkeit, die Verschleißbeständigkeit und die Schichtstruktur der abgeschiedenen Schichten untersucht. Polymeroberflächen können nur dann haftfest beschichtet werd en, wenn diese in geeigneter Weise modifiziert werden. Eine Korrelation zwischen dem polaren Anteil der Oberflächenenergie des Polymers und der Haftfestigkeit der abgeschiedenen Metalloxidschichten konnte festgestellt werden. Des weiteren ist, neben der Oberflächenpolarität die Mikrostrukturierung der Substratoberfläche maßgeblich für die Haftfestigkeit der abgeschiedenen Metalloxidschichten. Der Zusammenhang zwischen der Haftfestigkeit und dem Verschleißverhalten der Metalloxidschichten wird dargelegt. In der Arbeit wird gezeigt, daß der anodische Vaakuumbogen geeignet ist, qualitativ hochwertige transparente Verschleißschutzschichten auf der Basis von Metalloxidschichten abzuscheiden. Die Verschleißeigenschaften der Metalloxidschichten sind mit den derzeitig industriell eingesetzten organischen Kratzfestlacken vergleichbar und erfüllen weitgehend die Kriterien aus der Industrie für eine den Verschleißanforderungen genügende Beschichtung. Die Verschleißuntersuchungen, die in dieser A r beit durchgeführt wurden, zeigen, daß die Streulichtzunahme nach der Verschleißbeanspruchung auf das Einbrechen und Abplatzen der Schichten zurückzuführen ist. Eigenspannungen in Interface, hervorgerufen durch sehr stark differierende thermische Ausdehnungskoeffizienten und der abrupte Sprung physikalischer Materialeigenschaften im Interface, wie Duktilität und Härte, sind dafür verantwortlich.