Beschichtungsanlage
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die beschaffte PVD (Physical Vapour Deposition) Beschichtungsanlage CC800/9 HPPMS der Firma CemeCon AG konnte sehr erfolgreich in mehreren Forschungsvorhaben eingesetzt werden und so den Grundstein für einen bewilligten transregionalen Sonderforschungsbereich legen. Im Rahmen des BMBF INNONET Vorhabens „NanoCut - Präzisionshartfräsen von Hochleistungswerkzeugstählen mit Nanocomposite-PVD-Beschichtungen" wurden mit Hilfe der neuen Anlagentechnik neuartige Beschichtungen erforscht und die Materialeigenschaften in grundlegenden Untersuchungen und in anwendungsorientierten Zerspantest wissenschaftlich analysiert. Die Arbeiten in diesem Projekt haben gezeigt, dass die High Power Pulse Magnetron Sputter (HPPMS) Technologie neue Maßstäbe in der Sputtertechnik setzen kann. So wurde herausgefunden, dass durch das in dieser industrienahen Anlage entstehende Hochleistungsplasma konturgetreue, dichte Beschichtungen mit einer gleichförmigen Schichtdickenverteilung sowohl parallel als auch senkrecht zur Sputterkathode ermöglicht werden. Im Rahmen des DFG Schwerpunktprogramms „Haut" („Adaptive Oberflächen für Hochtemperaturanwendungen") wurden im Teilprojekt „Entwicklung von adaptiven, hochtemperaturaktivierten, reibungsarmen Hartstoffschichten für Umformwerkzeuge" erstmals auf einer industrienahen HPPMS-Beschichtungsanlage Hartstoffschichten mit integrierten Materialien zur Reibwertminimierung bei höheren Temperaturen erforscht. So konnte mit Hilfe dieser Beschichtungsanlage konturgetreues (Cr,AI,V)N abgeschiedenen werden, welches in grundlegenden Pin-on-Disk-Untersuchungen bei 800 °C gegen 100Cr6 eine Reibwertminimierung von ca. 80 % und gegen Ck15 von ca. 30 % im Vergleich zu (Cr,Al)N erreichen konnte. Das Teilprojekt „Erhöhung der Werkzeug Standzeit bei der Formgebung durch neuartige PVD-Beschichtungen" des Transferprojekts zum Sonderforschungsbereich „Thixoforming" („Angewandte Formgebung Im teilerstarrten Zustand und deren Werkzeuge") befasste sich mit der Applikation und Analyse von (Cr,AI,Si)N Beschichtungen, die im Thixoforming eingesetzt wurden. Hierdurch konnte die Standzeit von Werkzeugen erhöht und das Verständnis der HPPMS-Technologie weiter vorangetrieben werden. Dank der sehr guten Ergebnisse, die mit Hilfe dieser Beschichtungsanlage erzielt werden konnten, war es dem Institut für Oberflächentechnik zusammen mit dem Lehrstuhl für Allgemeine Elektrotechnik und Plasmatechnik der Ruhr-Universität Bochum möglich, einen transregionalen Sonderforschungsbereich zu initiieren. Dieser SFB „Gepulste Hochleistungsplasmen zur Synthese nanostrukturlerter Funktionsschichten" hat 2010 begonnen. Die CC800/9 HPPMS Beschichtungsanlage ist in dieses Forschungsvorhabens fest integriert und wird für die Entwicklung einer diagnostikbasierten Methodik zur Schichtauslegung sowie zur Zusammenführung der Arbeiten diverser Teilprojekte verwendet.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Mechanical Properties of (Al,Cr)N and (Al,Cr,Si)N coatings for cutting tools in demanding cutting operations deposited by HPPMS. Thin Solid Films (2008) 517, 3 (1251-1256)
Bobzin, Kirsten, Bagcivan, Nazlim, Immich, Philipp, Bolz, Stephan, Cremer, R. und Leyendecker, T.
- Advantages of nanocomposite coatings deposited by high power pulse magnetron sputtering technology. Journal of Materials Processing Technology 209 (2009) 165-170
Bobzin, Kirsten, Bagcivan, Nazlim, Immich, Philipp, Bolz, Stephan, Alami, Jones, Cremer, Rainer
- Properties of (Ti,Al,Si)N coatings for high demanding metal cutting applications deposited by HPPMS in an industrial coating unit. Plasma Processes and Polymers 6 (2009) Issue Supplement 1, 124-128
Bobzin, Kirsten, Bagcivan, Nazlim, Immich, Philipp, Bolz, Stephan, Fuß, Hans-Gerd, Cremer, Rainer
- Time resolved optical emission spectroscopy of an HPPMS coating process. Journal Physics D: Applied Physics 43 (2010), 7(8)
Theiß, Sebastian, Bibinov, N., Bagcivan, Nazlim, Ewering, Mara, Awakowicz, P. und Bobzin, Kirsten
- DC-MSIP/HPPMS (Cr,Al,V)N and (Cr,Al,W)N thin films for hiqh-temperature friction reduction. Surface and Coatings Technology (2011) 205, 8-9 (2887-2892)
Bobzin, Kirsten, Bagcivan, Nazlim, Ewering, Mara, Brugnara, Ricardo H. und Theiß, Sebastian
