Projekt: PVD-Beschichtung

PVD-Beschichtung

Auftraggeber	GFE - Gesellschaft für Fertigungstechnik und Entwicklung Schmalkalden e.V. Näherstiller Strasse 10 98574 Schmalkalden
Branche	72 Forschung und Entwicklung
Projektart	Forschungs- / Entwicklungsprojekt
Zielstellung	Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht darin, die bekannten Effekte von nitridbasierten Hartstoffschichten wie bspw. hohe Härte und hohe Festigkeit sowie die Eigenschaften oxidkeramischer Schichtsysteme zu einer neuartigen Struktur mit oxidischen Komponenten zusammenzuführen, um die folgenden Vorteile zu nutzen: verbesserte Verschleißeigenschaften verbesserte Temperaturbeständigkeit reduzierte Reibwerte erhöhte Standzeit
Ergebnisse	Die Abscheidung erfolgte an einer kommerziell verfügbaren Beschichtungsanlage, welche im Rahmen des Projektes mit einem eigens dafür entwickelten System zur Abscheidung sauerstoffhaltiger Gase erweitert wurde. Mit Hilfe der Anlagentechnik wurden Schichten der Werkstoffsysteme Zr+O+N bzw. Al+Cr+O+N abgeschieden und charakterisiert. Im Rahmen bisher durchgeführter Arbeiten wurden die optimalen Parameter ermittelt, um haftfeste und dichte Schichten der genannten Werkstoffsysteme in einem stabilen Beschichtungsprozess reproduzierbar abzuscheiden. Die Grundlagenuntersuchungen hierzu fänden unter Variation folgender Prozessparameter statt: Gaszusammensetzung und Gasflussrate BIAS- Pulsfrequenz und BIAS- Spannung Kathodenstrom Prozessdruck Substratwerkstoff Schichtdicke und Schichtstruktur (Bild 1) Die im Rahmen der verschiedenen Arbeitspakete abgeschiedenen Schichtsysteme wurden entsprechend untersucht und deren strukturelle und mechanische Eigenschaften ermittelt. In diesen Untersuchungen wurden die genaue Schichtstruktur (Bild 2: Kalottenschliff einer gradierten Schichtstruktur), die Elementverteilung, die Haftfestigkeit der Schicht, die Schichtdicke, die Oberflächenrauheit, die Härte und die Verschleißeigenschaften ermittelt. Durch Wahl entsprechender Parameter und Schichtstrukturen wird es möglich, bspw. die Härte (Bild 3) in einem weiten Bereich zu variieren. Auch der Einbau des Sauerstoffs kann so gesteuert werden, dass bspw. über einen weiten Schichtbereich ein gleichmäßiger Sauerstoffanteil vorliegt (Bild 4). Derzeit werden noch Zerspanuntersuchungen (Fräsen, Bohren) an beschichten Referenzwerkzeugen durchgeführt.