Erweiterung der Einsatzgrenzen von PVD-Schichtsystemen für simultan korrosiv- und verschleißbeanspruchte Oberflächen

• Applicant: Dr. Herbert Scheerer
• Subject Area: Materials Engineering
• Term: from 2009 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 110570642

Mit Hilfe der PVD-Technologie lassen sich Oberflächen in zahlreichen Anwendungsbereichen funktionalisieren und tragen zur Steigerung der Leistungsfähigkeit von Bauteilen bei. Ohne den Schutz der Bauteiloberfläche durch PVD-Schichten wären zahlreiche Anwendungen wie z.B. die Werkzeugbeschichtung nicht wirtschaftlich anwendbar. Zur Zeit kommen PVD-Schichten nur in Bereichen zur Anwendung, bei denen Korrosion praktisch keine Rolle spielt. Bei überlagerter Korrosionsbeanspruchung sind konventionelle PVD-Schichten aufgrund der Fehlstellendichte problematisch, und es sind eine Reihe von weiteren, mitunter aufwändigen Prozessschritten zum Korrosionsschutz erforderlich. Das beantragte Forschungsprojekt hat zum Ziel, PVD/PECVD-Schichtsysteme (auf Basis von CrC, CrN und DLC), für Komplexbeanspruchungen (tribologisch, korrosiv) zu erschließen. Mit den Forschungsschwerpunkten (Verbesserung der Ionisationsdichte, gradierter Schichtaufbau, Mehrlagenstruktur und Prozesskombinationen (PVD/PECVD)) sollen Fehler in der Schicht minimiert und damit die Korrosionsbeständigkeit bei gleichzeitiger Verschleißbeanspruchung entscheidend verbessert werden. Somit werden die Einsatzmöglichkeiten der PVD-Technologie in Anwendungsbereich erweitert, bei denen neben ausgezeichneter Verschleißbeständigkeit auch Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit gestellt werden. (z.B. dekorative Anwendungen (Betauung) bis zu stark korrosiv- und verschleißbeanspruchter Pumpenbauteile.) Besonderer Schwerpunkt des Forschungsprojekts ist die Entwicklung und Verbesserung der Schichtnukleation, so dass die auf der Oberfläche nie ganz zu vermeidenden Verunreinigungen möglichst in die Schicht integriert sowie Inhomogenitäten des Grundwerkstoffes von der Schicht überdeckt werden. Darüber hinaus wird das Potenzial der neuen HPPMS-Technologie auf das Verbesserungspotenzial zur Reduzierung der Fehlstellendichte hin evaluiert. Mittels HPPMS können Schichten, auch bei geringen Abscheidetemperaturen, noch dichter aufgebaut werden. Durch eine Gradierung der Schicht und gezielte Schichtstruktur durch Mehrlagentechnik lässt sich die Anzahl der Fehlstellen in der Schicht noch weiter verringern. Mit den Prozesskombinationen (PVD/PECVD) sollen dann die restlichen noch vorhandenen Poren geschlossen und der Reibwert minimiert werden.

• DFG Programme: Research Grants
• Major Instrumentation: Upgrade für Beschichtungsanlage
• Instrumentation Group: 2180 Maschinen für Oberflächenbehandlung (Elektropolieren, Galvanisieren, Lackieren, Sandstrahlen)
• Participating Person: Professorin Dr.-Ing. Christina Berger