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FT > 12.Beschichten > Flashcards

12.Beschichten Flashcards

1
Q

?? ist Fertigen durch Aufbringen einer fest haftenden Schicht aus formlosem Stoff auf ein Werkstück; maßgebend ist der unmittelbar vor dem Beschichten herrschende Zustand des Beschichtungsstoffes (DIN ??).

A

Beschichten

DIN 8580

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2
Q

Beschichten ist eine ?(1)? durch welche Oberflächen bestimmten ?(2)? besser genügen. Häufig wird dabei ein ?(3)? angestrebt. Das Bauteil besteht dann aus einem Grundwerkstoff mit ?(4)?, sowie einem Oberflächenwerkzeug mit ?(5)?.

A

(1) Veredelung
(2) Anforderungen
(3) Verbundsystem
(4) Stützfunktion
(5) Schutzfunktion

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3
Q

Beschichten

Die Schutzfunktion des ?(1)? umfasst nicht nur den unmittelbaren Schutz des Bauteils vor ?(2)? oder ?(3)?, sondern z.B. auch die Verbesserung der ?(4)? durch ?(5)? in der Schicht.

A

(1) Oberflächenwerkstoffs
(2) Korrosion
(3) Verschleiß
(4) Dauerfestigkeit
(5) Eigenspannungen

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4
Q

Eine Unterteilung des Beschichtens ergibt sich aus der stofflichen Natur der Schicht.

Die wichtigsten Stoffsysteme sind:
- ?(1)? (durch Schmelztauchen, Elektrolyse oder thermisches Spritzen aufgebracht)

  • ?(2)? (durch Emaillieren, Oxidieren oder Zementieren aufgebracht)
  • ?(3)? (durch Gummieren, Kunststoffbeschichten, Lackbeschichten, Bitumenbeschichten zur Abdichtung von Funamenten im Bauwesen)
A

(1) metallische
(2) nicht-metallisch organische
(3) organische

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5
Q

Einteilung der Beschichtungsverfahren nach der DIN 8580:

Klassifizierung in Gruppen wird nach was vorgenommen?

A

Nach dem unmittelbar vor dem Beschichten herrschenden Zustand des Beschichtungsstoffes in unterschiedliche Verfahrensgattungen

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6
Q

Einteilung der Beschichtungsverfahren nach der DIN 8580:

Klassifizierung in Gruppen nach dem unmittelbar vor dem Beschichten herrschenden Zustand des Beschichtungsstoffes in unterschiedliche Verfahrensgattungen.

Nenne die Gruppen und zeige auf welche zusammengehören! (8)

A

Beschichten aus…:

  • dem flüssigen Zustand
  • dem plastischen Zustand
  • dem breiigen Zustand

Beschichten aus dem körnigen oder pulverförmigen Zustand

Beschichten durch…:

  • Schweißen
  • Löten

Beschichten aus dem gas- oder dampfförmigen Zustand (Vakuumbeschichten)

Beschichten aus dem ionisierten Zustand

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7
Q

Einteilung der Beschichtungsverfahren entsprechend der DIN 8580

Wichtige Schichtfunktionen sind hierbei: (7) ??

A

Wichtige Schichtfunktionen:
- Verschleißschutz

  • Korrosionsschutz
  • Festigkeitsverbesserung
  • thermische Funktion
  • elektrische und elektronische Funktion
  • Signalfunktion
  • Kombinationen der genannten Funktionen
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8
Q

Schmelztauchen, Anstreichen/Lackieren, Färben, Emaillieren/Glasieren, Beschichtung durch Gießen, Drucken/Bedrucken, Beschriften.

Untergruppen, welcher Gruppe?

A

Beschichten aus dem flüssigen Zustand

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9
Q

Spachteln

Untergruppe welcher Gruppe?

A

Beschichten aus dem plastischen Zustand

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10
Q

Putzen/Verputzen

Untergruppe welcher Gruppe?

A

Beschichten aus dem breiigen Zustand

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11
Q

Wirbelsintern, Elektrostatisches Beschichten, Beschichten durch thermisches Spritzen

Untergruppe welcher Gruppe?

A

Beschiten aus dem körnigen oder pulverförmigen Zustand

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12
Q

Schmelzauftragschweißen

Untergruppe welcher Gruppe?

A

Beschichten durch Schweißen

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13
Q

Auftrag-Weichlöten

Untergruppe welcher Gruppe?

A

Beschichten durch Löten

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14
Q

Vakuumbedampfen, Vakuumbestäuben

Untergruppe welcher Gruppe?

A

Beschichten aus dem gas- oder dampfförmigen Zustand (Vakuumbeschichten)

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15
Q

Galvanisches Beschichten, Chemisches Beschichten

Untergruppe welcher Gruppe?

A

Beschichten aus dem ionisierten Zustand

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16
Q

Einsatzbereiche für Beschichtungen

Beschichten aus dem flüssigen, pastenförmigen oder breiigen Zustand.

Diese Verfahrensgruppe umfasst das Beschichten mit Überzügen welcher Stoffgruppen? (3)

A

organischen

nichtmetallisch-anorganischen

metallischen

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17
Q

Beschichten aus dem festen, körnigen oder pulverförmigen Zustand:

Diese Verfahren erlauben ?(1)? und ?(2)? Schichten aufzubringen.

?(2)? Schichten lassen sich durch ?(3)? erzielen. Dabei liegt der ?(4)? als körnige Schüttung vor, die unter Anlegen eines elektrischen Feldes durch ?(5)? auf das Werkstück gebracht wird.

Erst beim folgenden ?(6)? des Werkstücks schmilzt das Pulver und vernetzt sich zu einem geschlossenen ?(7)?.

A

(1) Metalle
(2) organische
(3) Pulverbeschichten
(4) Pulverlack
(5) Sprühen
(6) Erwärmen
(7) Film

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18
Q

?(1)? für Eisenwerkstoffe werden vorwiegend durch Eintauchen des Werkstücks in eine Schmelze des Überzugmaterials erzeugt. Beispielsweise sei hier das ?(2)? genannt.

Ferner sind ?(3)? und ?(4)? zu erwähnen, während Blei nur noch in Einzelfällen durch ?(5)? aufgebracht wird.

A

(1) Korrosionsschutzüberzüge
(2) Feuerverzinken
(3) Zinn
(4) Aluminium
(5) Schmelztauchen

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19
Q

Typisch für das Beschichten mit nicht-metallisch anorganischen Stoffen ist das ??, bei dem das Auftragen durch Spritzen, Tauchen und Elektrotauchen erfolgen kann.

A

Emaillieren

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20
Q

Beschichten durch Schweißen und Löten:

Alle bekannten Schweiß- und Lötverfahren können Verwendung finden. Anwendungen sind ?(1)? Schichten im Apparatebau und ?(2)? Überzüge im Maschinenbau.

Eine wichtige Anwendung ist das Überarbeiten von ?(3)? Bereichen an komplexen Werkstücken.

Die Reperatur von ?(4)? in Form vom ?(5)? und Trennen der Nachbearbeitung durch zum Beispiel ?(6)? ist Stand der Technik.

A

(1) chemikalienbeständige
(2) verschleißbeständige
(3) verschlissenen
(4) Turbinenschaufeln
(5) Auftragsschweißen
(6) Schleifen

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21
Q

Beim ?(1)? liegt der Schichtwerkstoff ebenfalls als Pulver vor und wird in einer Kammer oder einem Trog mit Luft durchströmt. Er bekommt hierdurch ein Fließverhalten ähnlich einer Flüssigkeit. Diesen Vorgang nennt man ?(2)?.
Beim Eintauchen des vorgewärmten Werkstücks kommt es zu einem aufschmelzen der Kunststoffpartikel an der Oberfläche.

A

(1) Wirbelsintern

(2) Fluidisieren

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22
Q

Beschichten aus dem gas- oder dampfförmigen Zustand:

Durch ?(1)? können fast alle Werkstoffe mit Metallen, Legierungen und auch vielen Nicht-Metallen (wie Sulfiden, Oxyden und Karbiden) beschichtet werden.

Die Schichtdicken betragen zwischen 0,1 und 2 mikrometern in Sonderfallen bis zu 20 mikrometern Dicke. Anwendungen gibt es in der ?(2)?, in der Elektroindustrie, in der Schmuck- und Uhrenindustrie, sowie beim Metallisieren von Kunststoffen und Papier.

Im Gegensatz dazu steht das Verfahren der ?(3)?, welches beim Herstellen von Halbleiterbauteilen, oxidhemmenden Überzügen und verschleißfesten Schichten zur Anwendung gelangt. Die üblichen Schichtdicken liegen über 2 mikrometer. Die Schichtbildung erfolgt in einem geschlossenen Behälter durch Reduktion eines metallhaltigen Gases an der erhitzen Substratoberfläche.

A

(1) Aufdampfen
(2) Optik
(3) chemischen Abscheidung aus der Gasphase

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23
Q

Ein beschichtetes Umformwerkzeug führt zu: ?? (3)

A
  • einer Erhöhung der Werkzeugstandmenge und Hubfrequenz
  • einer Reduzierung der Schmierstoffmenge

—> einer Reduzierung der Herstellungskosten pro Umformteil um ca. 40%

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24
Q

Beschichtungsverfahren und -Zwecke

—> siehe Folie 8!

A

!

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25
Q

Beschichten aus dem ionisierten Zustand: Galvanisieren

Durch ?(1)? erzeugter ?(2)? des ?(3)? auf der Werkstückoberfläche.

A

(1) Elektrolyse
(2) Niederschlag
(3) Beschichtungswerkstoffes

—> Abb. Folie 10

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26
Q

Hauptzweck des Galvanisierens ist der ?(1)? und das Verbessern des ?(2)?

?(3)? Anwendungen erlangen aber immer mehr an Bedeutung

A

(1) Korrossionsschutz
(2) Aussehens
(3) Funktionelle

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27
Q

Beschichten aus dem körnigen oder pulverförmigen Zustand: Plasmaspritzen

Plasmaspritzen ist ein Verfahren bei dem ?(1)? mit Hilfe eines ?(2)? auf die zu beschichtende Oberfläche aufgebracht werden
—> siehe Folie 11!

A

(1) Spritzpartikel

(2) Plasmastrahls

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28
Q

Dem Auftragsschweißen ähnliche Anwendungen hat das thermische Spritzen, das nach der Art des ?(1)? z.B. in Flammspritzen, Flammschockspritzen, sowie Lichtbogen- und Plasmaspritzen unterteilt werden kann.

Ferner sei das Spritzen elektrisch leitender Schichten auf ?(2)? erwähnt.

A

(1) Energieträgers

(2) Kunststoffe

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29
Q

Plasmaspritzen

Ein hochfrequenter ?(1)? wird in einem ?(2)? zwischen einer Anode (als Düse) und einer Kathode (als Elektrode) gezündet. Prozessgase fließen zwischen beidem, werden ?(3)? und bilden einen ?(4)? aus heißen Plasmagas.

Der Spritzwerkstoff wird in dem ?(5)? iniziiert, angeschmolzen und auf die Substratoberfläche gespritzt.

Da ausreichend ?(6)? erzeugt wird, um praktisch jeden Spritzwerkstoff aufzuschmelzen, ist Plasmaspritzen das ?(7)? Verfahren unter den thermischen Spritzprozessen.

A

(1) Lichtbogen
(2) Plasmabrenner
(3) ionisiert
(4) Spritzstrahl
(5) Plasmastrahl
(6) Wärmeenergie
(7) vielseitigste

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30
Q

Plasmaspritzen: Entstehung einer Plasmaspritzschicht

Erkläre in 4 Schritten: ??

A
  1. Flug der flüssigen Pulverpartikel
  2. Aufprall
  3. Wärmeübertragung
  4. Erstarrung und Schrumpfung

(Siehe auch Folie 11)

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31
Q

Welches Verfahren ist das vielseitigste unter den thermische Spritzprozessen?

A

Plasmaspritzen

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32
Q

Das Plasmaspritzen erzeugt ?? Schichten

A

Hochwertige

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33
Q

Was versteht man unter Wirbelsintern?

A

Ein Pulverbeschichtungsverfahren womit Kunststoffüberzüge auf Metalloberflächen aufgebracht werden

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34
Q

Beschichten aus dem körnigen oder pulverförmigen Zustand: Wirbelsintern

Den prinzipiellen Aufbau siehe Folie 12.

Der pulverförmige Schichtwerkstoff wird durch ?? fluidisiert. Das heißt er wird fließfähig gemacht.

A

Luftströmung

35
Q

Die Beschichtung aus dem gas- oder dampfförmigen Zustand erfolgt in ?(1)? bei ?(2)?.

Dies erfolgt bei den ?(3)? Verfahren, damit die Dampfteilchen die Bauteile auch erreichen und nicht durch Streuung an den Gasteilchen verloren gehen.

Bei den Verfahren der ?(4)? Gasphasenabscheidung wird bei reduziertem Durck gearbeitet, um die Reaktionen an der Bauteiloberfläche zu fördern und die Bildung von ?(5)? zu vermeiden.

A

(1) Reaktionskammern
(2) Unterdruck
(3) physikalischen
(4) chemischen
(5) festen Partikeln

36
Q

Vakuumpumpen kann unterschieden werden in? (2)

A

Gastransfer Vakuumpumpen (z.B. Drehschieber-, Sperrschieber-, Molekularpumpen)

Gasbindende Vakuumpumpen (z.B. Getterpumpen, Kryopumpen, Adsorptionspumpen)

37
Q

Beschichten aus dem gas- oder dampfförmigen Zustand: Vakuum-Beschichten

Die verwendeten Unterdruckpumpen müssen den Beschichtungsprozessen angepasst sein und während des Prozesses die ?(1)? fördern.

An sie werden höchste Anforderungen in Bezug auf die zuverlässige ?(2)? und enge ?(3)? eines Fein- oder Hochvakuums in der ?(4)? gestellt. Entsprechend der benötigten Unterdrücke finden verschiedene, hochspezialisierte Pumpensysteme Anwendung.
—> Folie 14!

A

(1) Reaktionsgase
(2) Erzeugung
(3) Tolerierung
(4) Arbeitskammer

38
Q

Technische Schichten werden durch unterschiedliche Schichtkenngrößen charakterisiert. Welche? (5)

A

Chemische (Elemente, Verbindungen, Fremdatome)

Strukturelle (Kristallstruktur, Defektstruktur, Gitterverzerrung)

Morphologische (Textur, Phasenverteilung, Korngröße und -form, Porosität)

Geometrische (Dicke, Schichtfolge, Oberflächenrauheit)

Eigenspannungen (thermische, wachstumsbedingte, intrinsische, Phasenumwandlung)

39
Q

Nenne mind. 4 Eigenschaften des Schicht-Substrat Verbundes: ??

A

Eigenschaften:
- Verbundfestigkeit

  • Härte
  • Elastizitätseigenschaften
  • Farbe
  • Wärmeleitfähigkeit
  • elektrischer Widerstand
  • Reflexionsvermögen

(…)

40
Q

Die Substrathandhabung erfolgt unter ?(1)? und unter ?(2)? Gesichtspunkten.

Gerade für die Vakuumtechnologie haben sich Substratträger bewehrt, die ?(3)? um mehrere Achsen ermöglichen. Hierdurch soll nicht nur eine allseitige Beschichtung ermöglicht werden, sondern auch eine möglichst ?(4)? Schichtdicke.

Beim Galvanisieren von schüttfähigen Teilen finden zumeist ?(5)? Anwendung, die manuell oder automatisch von Badbehälter zu Badbehälter transportiert werden.

A

(1) technologischen
(2) wirtschaftlichen
(3) Rotationen
(4) gleichmäßige
(5) Trommeln

—> Folie 17 ansehen

41
Q

Neben den Eigenschaften der aufgebrachten Schicht spielt die ?? zwischen Substrat und Schicht eine wesentliche Rolle bei der Beurteilung der Qualität.

A

Schichthaftung

42
Q

Schichthaftung

Bei maximalen Teilchenenergien kommt es zu was?

A

Ionenimplantationen

43
Q

Schichthafung

Beim ?(2)? treten atomare Abtragprozesse auf. Die hochenergetischen auftreffenden Teilchen schlagen Teilchen des Substrats heraus und nehmen deren Platz ein.

Bei maximalen Teilchenenergien kommt es zu ?(2)?. Die auftreffenden Teilen treffen tief in die Substratoberfläche ein.

A

(1) Sputtern
(2) Ionenimplantationen

—> Folie 18

44
Q

Schichthaftung

In Abhängigkeit von dem angewandten ?(1)? besitzen die auf das Substrat auftreffenden Teilchen unterschiedliche kinetische Energien.

Bei ?(2)? Teilchenenergie werden diese an das Substrat nur ?(5)?, absorbiert oder kondensiert.

Mit ?(3)? kinetischer Teilchenenergie erfolgt die ?(4)? oder Ausbildung von energetischen Spitzen. Die Teilchen dringen in die obersten Schichten der Substratmatrix ein.

A

(1) Verdampfungsverfahren
(2) geringerer
(3) steigender
(4) Einlagerung
(5) angelagert

—> siehe Folie 18

45
Q

Nenne Schichthaftungsmethoden! (5)

A

Mechanische Verankerung

Monolage auf Monolage

Chemische Bindung

Diffusion

Pseudodiffusion

—> siehe Folie 18!

46
Q

allgemeinen Schichthaftungsmethoden

??:
die Beschichtung dringt in Poren und Vertiefungen der Substratoberfläche ein. Hierbei kann eine Oberflächenvorbehandlung des Substrats die Haftung deutlich steigern.

A

mechanische Verankerungen

47
Q

allgemeinen Schichthaftungsmethoden

??:
Bezeichnet eine stabile Schicht von Teilchen auf einer Oberfläche, wobei die Schichtdicke definiert ist. Diese Schichten sind in Luft und Wasser chemisch sehr stabil.

A

Monolage auf Monolage

48
Q

Allgemeine Schichthaftungsmethoden

??:
Die Teilchen sind fest zu chemischen Verbindungen aneinander gebunden sind. Dies beruht darauf, dass es für die meisten Atome oder Ionen energetisch günstiger ist an geeignete Bindungspartner gebunden zu sein, anstatt als einzelnes ungebundenes Teilchen vorzuliegen. Sind Substratwerkstoff und Verdichtungswerkstoff nicht aktiv dann werden Zwischenschichten zur Haftvermittlung verwendet.

A

Chemische Bindung

49
Q

Allgemeine Schichthaftungsmethoden

??:
Bezeichnet eine vollständige Durchmischung von Teilchen bis in tiefere Schichten des Substrats hinein.

A

Diffusion

50
Q

Allgemeine Schichthaftungsmethoden

??:
Bezeichnet die abgestufte Lagerung/Durchmischung unterschiedlicher Beschichtungswerkstoffe. Hierbei diffundieren die Beschichtungsteilchen einseitig in das Substrat hinein.

A

Pseudodiffusion

51
Q

Monologe auf Monologe

Diese Schichten sind in ?(1)? und ?(2)? chemisch sehr stabil.

A

(1) Luft

(2) Wasser

52
Q

Der Großteil heutiger Zerspanoperationen wird mit herkömmlichen ?(1)? und ?(2)? durchgeführt.

Für die Bearbeitung von Hochleistungswerkstoffen wie Nickel-Basis-Legierungen im Turbinenbau, Aluminium-Silizium-Legierungen und Metallmatrixverbundwerkstoffen im Fahrzeugbau oder gehärtete Stähle im Formbau sind diese Werkzeuge jedoch aus ?(3)? Gründen wenig geeignet.

In diesen Bereichen finden neuartige Substratschichtsysteme Verwendung wie verschiedene Modifikationen der kubischen Bornitrid- oder PVC-Diamantschichten auf Hartmetallsubstraten oder Schichtsystemen auf kermischen Substraten.

Die Anforderungen an die Substrate steigen jedoch. Diese müssen höhere ?(4)? und eine ausreichende ?(5)? besitzen. Ferner müssen sie hohen Temperaturen standhalten ohne Gefügeumwandlung oder Verzug. Als Verfahren zur Beschichtung haben sich hier die ?(6)? und die ?(7)? durchgesetzt.

A

(1) Wolfram-Karbid-Hartmetallwerkzeugen
(2) Titanbeschichtung
(3) wirtschaftlichen
(4) Festigkeiten
(5) Oberflächenstützwirkung
(6) chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
(7) physikalische Gasphasenabscheidung (PVD)

53
Q

Limitierung beim CVD-Verfahren:

Als Substratwerkstoffe können nur solche eingesetzt werden, die?

A

Der reaktionsbedingten hohen Temperatur standhalten

54
Q

Bildung einer Schicht durch eine chemische Reaktion in einem Reaktionsgas aus einer oder mehreren flüchtigen Verbindungen. Die Reaktion wird durch Wärme oder durch ein Plasma aktiviert.

Welche Beschichtung liegt vor?

A

Chemical Vapour Deposition (CVD) Beschichtung

55
Q

Chemical Vapour Deposition (CVD) Beschichtung

Das Verfahren arbeitet mit Temperaturen > ?(1)?°C, was hohe Anforderungen an den ?(2)? mit sich bringt.

Dafür entstehen sehr ?(3)? und an allen Seiten des Substrats abgesetzte Schichten.

Feinste Vertiefungen oder auch Hohlkörper werden auf ihrer Innenseite gleichmäßig beschichtet.

A

(1) 900
(2) Substratwerkstoff
(3) gleichmäßige

56
Q

Bei der Herstellung von CVD-Diamantschichten unterscheidet man 3 mögliche Schichtmorphologien: ??

A

Mikrokristallin

Nanokristallin

Multilayer

—> Abbildungen siehe Folie 18

57
Q

Bei der Herstellung von CVD-Diamantschichten unterscheidet man 3 mögliche Schichtmorphologien

?? Schichten besitzen stängelförmige Kristallite mit wenig Korngrenzen, wodurch eine hohe Diamantqualität und Abrasivverschleißfestigkeit realisiert werden kann. Sie weisen dabei im Vergleich mit den anderen Schichtmodifikationen eine höhere Oberflächenrauheit auf.

A

Mikrokristalline

58
Q

Bei der Herstellung von CVD-Diamantschichten unterscheidet man 3 mögliche Schichtmorphologien

?? Diamantschichten bilden die Substratoberfläche weitgehend ab und weisen aufgrund kleinerer Kristallitgrößen viele Korngrenzen auf. Die Schichten zeichnen sich durch geringe Oberflächenrauheit, ein gutes Reibverhalten und eine hohe Abrasivverschleißbeständigkeit aus.

A

Nanokristalline

59
Q

Bei der Herstellung von CVD-Diamantschichten unterscheidet man 3 mögliche Schichtmorphologien

Wechselt man beim Beschichten zwischen den Prozessbedingungen für die Abscheidung von Mikrokristallinen und Nanokristallien Diamantschichten erhält man eine Diamant-Mehrlagenschicht, sogenannte ?? , mit fast identischer Oberflächengüte wie bei reinem nanokristallinen Diamantschichten. Die Haftung und Rissbeständigkeit verbessert sich weiter, da sich gegebenfalls entstehende Risse entlang der Einzelschichtlagen ausbreiten und so das Interface, die Verbindung zwischen Substrat und Schicht nicht erreichen.

Diese Beschichtungstechnologie ist ein fortwährendes Forschungsthema, da die Schichten den spezifischen Zerspanungsaufgaben ständig angepasst werden müssen.

A

Diamant-Multilayer

60
Q

Bei der Herstellung von CVD-Diamantschichten unterscheidet man 3 mögliche Schichtmorphologien

Welche Schicht weist die höchste Oberflächenrauheit auf?

A

Mikrokristalline Schicht

61
Q

Wodurch zeichnen sich Nanokristalline Diamantschichten aus? (3)

A

geringe Oberflächenrauheit

gutes Reibverhalten

hohe Abrasivverschleißbeständigkeit

62
Q

Bei Diamant-Multilayern verbessern sich welche Eiegenschaften gegenüber den anderen Schichtmorphologien? (2)

A

Haftung

Rissbeständigkeit

63
Q

Chemical Vapour Deposition (CVD) Beschichtung:

CVD Reaktoren unterscheiden sich in der Art der ?(1)?, der Art der ?(2)? und der ?(3)? der zu beschichtenden Teile

A

(1) Heizung
(2) Gaszuführung
(3) Anordnung

64
Q

Chemical Vapour Deposition (CVD) Beschichtung:

HFCVD Diamantbeschichtung (Hot-Filament-CVD bzw. Heissdraht aktivierte Gasabscheidung)

Schichtabscheidung durch im Rezipienten gespannte ?? (Drähte aus Wolfram oder Tantal)

A

Filamente

65
Q

Spezielles Verfahren bei welchem Heizdrähte (sog. Fiamente) schnell bis auf 2500°C erwärmt werden. Die verwendeten Gase werden durch diese hohen Temperaturen an den Filamenten zu Radikalen gespalten und die so gebildeten Teilchen sorgen für den Schichtaufbau.

Welches Verfahren der Beschichtung liegt vor?

A

HFCVD Diamantbeschichtung

Heissdraht aktivierte Gasabschneidung bzw. Hot-Filament-CVD

66
Q

Nenne den Vorteil der HFCVD Diamantbeschichtung (Heissdraht aktivierte Gasabschneidung bzw. Hot-Filament-CVD)!

A

Substrate werden thermisch geringer belastet als beim klassischen CVD-Verfahren

67
Q

Schichtabscheidung durch Kondensation verdampfter Ausgangsmaterialien mittels physikalischer Proesse im Vakuum.

Welches Verfahren liegt vor?

A

Physical Vapour Deposition (PVD) Beschichtung

68
Q

Physical Vapour Deposition (PVD) Beschichtung

Das Schichtmaterial wird an der Quelle, dem sog. ?(1)? oder Kathode, ?(2)? und über den Transportraum zum ?(3)? transportiert. Dort ?(4)? es an der relativ kalten Oberfläche des ?(3)?.

Wichtig für die Mechanismen der Kondensation ist das Verhältnis der ?(5)? zur ?(6)? des Schichtmaterials.

?(5)? und das umgebene ?(7)? bestimmen, ob ein Schichtteilchen sich auf der Substratoberfläche noch bewegen kann oder blitzartig festfriert.

?(8)? Schichtteilchen können sich zu einem Kristallgitter ordnen oder geringfügig in die Oberfläche eindringen, sog Pseudo-Diffusion.

Sind die Teilchen ?(9)? können Gitterstrukturen unterdrückt werden. Es entstehen ?(10)? Schichten.

Ähnliche Gitterstrukturen in Schicht- und Substratwerkstoff können die Verbindung der beiden verbessern. Sind Schicht- und Substratwerkstoff jedoch zueinander inkompatibel wird eine ?(11)? hergestellt, die Unterschiede in den Eigenschaften unterdrückt.

Aus unterschiedlichen ?(12)? entstehen beim Abkühlen Spannungen, die auch eine guthaftende Schicht vom Substrat absprengen können.

A

(1) Target
(2) verdampft
(3) Substrat
(4) kondensiert
(5) Substrattemperatur
(6) Schmelztemperatur
(7) Plasma
(8) Bewegliche
(9) unbeweglich
(10) amorphe
(11) Zwischenschicht
(12) Ausdehnungskoeffizienten

69
Q

PVD-Verfahren sind Vakuumbeschichtungsverfahren

Wahr/Falsch?

A

Wahr

70
Q

Nenne Prozessschritte der Physical Vapour Deposition (PVD) Beschichtung (kurz und knapp in 3 Stichpunkten): ??

A
  • Dampferzeugung
  • Dampftransport von der Teilchenquelle zum Substrat
  • Adsorption der Teilchen, Schichtbildung und -wachstum auf dem Substrat
71
Q

Physical Vapour Deposition (PVD) Beschichtung

Nenne die Verfahrensvarianten: ?? (3)

A
  • Bedampfen (Heizung, Lichtbogen)
  • Sputtern (Plasma)
  • Ionenplattieren (Ionenstrahlquellen)
72
Q

Beim dargestellten Versuch wurde auf ein Multilayerschichtsystem eine weitere Verschleißschutzschicht aus kubisch kristallinem Bornitrid (cBN) aufgebracht.

Die Zerspanversuche an Inconel 78 mit einer Härte von 43 HRC ergaben, dass der Verschleißfortschritt durch das zusätzliche cBN Deckschichtsystem deutlich verlangsamt wird, sodass sich eine Erhöhung der Standzeit ergibt.

Es wurden 5 verschiedene cBN-Schichtsysteme mit unterschiedlichen cBN-Schichtdicken und mehrlagigen Schichtsystemen untersucht. Grundsätzlich ist eine Leistungssteigerung mit den cBN beschichteten Schneiden zu erkennen. Zur Zeit wird am Fachgebiet weiter intensiv an dem Mehrlagenschichtsystem gearbeitet, denn so kann der cBN-Anteil bei gleichzeitig guter Haftung im Gesamtschichtsystem erhöht werden.

—> siehe Folie 30!

A

…

73
Q

Das ?(1)? führt zu Schichten mit besserer Haftfähigkeit als das Aufdampfen. Das Aufbringen hochschmelzender Metalle und Legierungen stellt keine Schwierigkeit dar. Es können sogar Dielektika durch Sputtern erzeugt werden.

Noch höhere Haftfestigkeiten und das gezielte beeinflussen von Schicht, Strucktur, Härte, Dichte und Porosität sind Kennzeichen für das ?(2)?. Dies wird ebenfalls zum Herstellen von Verschleißschutzschichten, Korrosionsschutzschichten und für dekorative Anwendungen geeignet ist. Hierbei wird durch energiereiche Ionen und Neutralteilchen der zuvor durch Elektronenstrahlen erschmolzene und verdampfte Schichtwerkstoff zur Kondensation auf die Werkstückoberfläche geschleudert.

A

(1) Kathodenzerstäuben (bzw. Sputtern)

(2) Ionenplattieren

74
Q

Methoden zur Charakterisierung von Schichten

Verfahren mit denen die Parameter Schichtdicke, Schichtzusammensetzung, Schichthaftung und Schichthärte untersucht werden: ?? (6)

A

Kalottenschliff

Glimmentladungs Spektroskopie

Rockwell-Test

Glitterschnittprüfung

Universalhärte

75
Q

Der ?? ist eine zerstörende Prüfung zur Untersuchung der Schichtdicken. Hierbei wird durch Läppen eine gehärtete Stahlkugel unter Anwendung eines Abrasivs in die Schicht und in das Substrat eingearbeitet. Aufgrund der bekannten Geometrie der Stahlkugel können die sichtbaren Schichtdicken der einzelnen Schichten berechnet werden. Die Schichtfarben geben Hinweise zu den Schichtwerkstoffen.

A

Kalottenschliff

76
Q

Die ?(1)? ist eine für die Schicht zerstörende Prüfung und liefert Aussagen über die qulitaitve und quantitative Zusammensetzung.

Die Grundlage der ?(2)? ist eine Gasentladungslampe in der ein Strom von Niederdruckargonionen auf die Probe trifft und die Atome aus der Probenoberfläche herausschlägt.

Die abgespatterten Teilchen werden im Plasma durch Kollision mit anderen Partikeln angeregt und strahlen Lichtquanten aus, die von einem konventionellen optischen Emissionsspektrum wieder dedektiert und ausgewertet werden.

A

(1) Glimmentlasungs-Spektroskopie (GDOS)

(2) Glimmentladung

77
Q

Der ?(1)? ist eine zerstörende Prüfung zur Untersuchung der Schichthaftung.

Bei der Härteprüfung nach ?(2)? wird die bleibende Eindringtiefe gemessen, die durch den eindringenden Körper entsteht.

A

(1) Rockwelltest

(2) Rockwell

78
Q

Rockwelltest

Je tiefer ein definierter Eindringkörper unter definierter Prüfkraft in die Oberfläche eines Werkstückes eindringt, desto? (1)

Aus der bleibenden Eindringtiefe und weiteren Faktoren lässt sich dann die ?(2)? ermitteln.

A

(1) weicher ist das getestete Material.

2) Rockwell-Härte (HF

79
Q

Die Prüfkörper können ?(1)? oder ein ?(2)? mit einem Spitzewinkel von ?(3)?° und einer Kugelkalotte von 0,2 mm sein.

A

(1) Stahlkugeln
(2) Diamantkegel
(3) 120

80
Q

Der ?? ist eine die Schicht zerstörende Prüfung zur Untersuchung der Schichthaftung. Dabei wird ein Diamantstift mit steigender Last über das zu prüfende Schichtsystem gezogen. Während der Ritzprüfung können verschiedene Schichtdefekte wie Rissdefekte und Abplatzungen beobachtet werden. Mittels mikroskopischer Betrachtung können z.B. Schichtablösungen analysiert werden.

A

Scratchtest

81
Q

Scratchtest

Als ein Maß für die Schichthaftung wird die ?(1)? ermittelt, bei der erste ?(2)? zu beobachten sind.

A

(1) kritische Last

(2) Abplatzungen

82
Q

Die ?(1)? ist eine die Schicht zerstörende Prüfung zur Untersuchung der Schichthaftung.

Das Prüfverfahren dient explizit nicht zur Messung der Haftfestigkeit. Bei einem ?(2)? werden 6 parallele Schnitte auf der Beschichtung angebracht. Im rechten Winkel zu den entstanden Schnitte werden 6 weitere Ritzschnitte durchgeführt, sodass ein gleichmäßiges Quadratmuster entsteht.

Alle Schnitte müssen bis auf den Untergrund gehen und diesen an- bzw. einritzen, jedoch ohne ihn zu verletzen.

Anschließend wird ein Klebeband parallel zu einer Richtung der Schnitte aufgeklebt und innerhalb von 5min. wieder ruckartig in einem Winkel von 60° entfernt. Das verbliebene Gitter wird visuell begutachtet und anhand von qualitativen Kriterien in Kenngrößen eingeteilt.

A

(1) Gitterschnittprüfung

(2) Gitterschnitt

83
Q

Die ?(1)? als Mikrohärteprüfung dient der Bestimmung der Schichthärte und ist zerstörend für die Schicht. Bei diesem Verfahren wird ein Diamantprüfkörper stufenweise in die Schicht gesenkt und während der Belastungsphase kontinuierlich die Kraft und die Eindringtiefe gemessen. Aus diesen Werten und einer Konstanten für die Prüfkörpergeometrie kann dann die ?(2)? berechnet werden.

A

(1) Universalhärteprüfung

(2) Universalhärte

84
Q

Systemvergleich CVD und PVD, FOLIE 39 ANSEHEN!!

A

…

FT (19 decks)

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