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PVD-Prozesse

Arbeitsgruppe PVD (Physical Vapor Deposition)

Die PVD-Technik stellt ein innovatives, anpassungsfähiges Verfahren dar, welches eine endkonturnahe Beschichtung von Bauteilen und Werkzeugen mit einer Vielzahl unterschiedlicher keramischer und metallischer Materialen ermöglicht. Dabei wird je nach Verfahren das Beschichtungsmaterial (sog. Targetmaterial) durch Ionen-Beschuss zerstäubt und auf die Bauteil- bzw. Werkzeugoberfläche (Substratoberfläche) beschleunigt, wo es eine Schicht ausbildet, die zwischen einigen nm und wenigen µm dick sein kann. Die gleichzeitige Verwendung von unterschiedlichen Reaktivgasen und Targetmaterialien erlaubt es, multifunktionale Mehrlagenschichtsysteme zu erzeugen, die auf die individuellen Anforderungen der zu beschichtenden Oberflächen optimal angepasst sind.

Die Schwerpunkte der PVD-Arbeitsgruppe des Lehrstuhls für Werkstofftechnologie liegen neben den sensorischen Schichtsystemen, vor allem bei der Entwicklung von Schichtkonzepten für tribologische Anwendungen in den Bereichen Umformtechnik und spanenden Fertigung. Dazu stehen eine Arc-PVD-Anlage der Fa. Metaplas und eine Magnetron-Sputter-Anlage der Fa. Cemecon zur Verfügung. Des Weiteren kann die Arbeitsgruppe auf eine hochmoderne Analytik für die Charakterisierung der Schichten zurück greifen. Die tribologischen Eigenschaften werden mittels (Hochtemperatur)-Tribometer erfasst, während Härte und E-Modul durch Nanoindentation ermittelt werden. Zur Bewertung von Schichtstruktur und –oberfläche kommen modernste 3D-Profilometrie und Feldemissons-Rasterelektronenmikroskopie zum Einsatz. Eine vollständige Geräteliste finden sie hier.

 

Aktuelle Forschungsschwerpunkte sind:

  • Verschleiß- und reibungsarmen Diamant-ähnlichen Kohlenstoffschichten (DLC)
  • Multilagige Ti/TiAlN (bzw. Cr/CrAlN)-Schichtsysteme für tribologische Anwendungen in der Warmumformung
  • Nanostrukturierte bionische Dünnschichten zur Verschleiß- und Reibungsminderung von Werkzeugen zur Feinblechverarbeitung
  • Entwicklung und Einsatzqualifizierung temperatursensorischer Beschichtungssysteme zur Applikationen auf Zerspanwerkzeuge
  • Einflussanalyse von Herstellungsbedingungen und Design hinsichtlich Eigenspannungen in mehrlagigen PVD-Schichtsystemen
  • Selbstschmierende TiAlVN-Schichten für Anwendungen mit tribologischen Belastung
  • Optimierung und Applikation von harten TiBCN-Schichten auf Zerspanwerkzeugen

Analytik:

 

Analytik Beispiel 01

Analytik Beispiel 02

3D-Aufnahme einer strukturierten Oberfläche

Nanoindentereindruck

   

Anlagen:

 

Arc-PVD-Anlage_tn

PVD-Anlage-CC800_tn

Arc-PVD-Anlage (Fa. Metaplas)

Magnetronsputter-Anlage CC800/9sinox ML (Fa. Cemecon)

   

Funktionelle Oberflächen:

 

Oberflächen Beispiel 01

Oberflächen Beispiel 02

Morphologie eines multilagigen PVD-Schichtsystems

Topographie einer PVD-Schicht