12.Beschichten Flashcards
?? 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 ??).
Beschichten
DIN 8580
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)?.
(1) Veredelung
(2) Anforderungen
(3) Verbundsystem
(4) Stützfunktion
(5) Schutzfunktion
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.
(1) Oberflächenwerkstoffs
(2) Korrosion
(3) Verschleiß
(4) Dauerfestigkeit
(5) Eigenspannungen
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)
(1) metallische
(2) nicht-metallisch organische
(3) organische
Einteilung der Beschichtungsverfahren nach der DIN 8580:
Klassifizierung in Gruppen wird nach was vorgenommen?
Nach dem unmittelbar vor dem Beschichten herrschenden Zustand des Beschichtungsstoffes in unterschiedliche Verfahrensgattungen
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)
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
Einteilung der Beschichtungsverfahren entsprechend der DIN 8580
Wichtige Schichtfunktionen sind hierbei: (7) ??
Wichtige Schichtfunktionen:
- Verschleißschutz
- Korrosionsschutz
- Festigkeitsverbesserung
- thermische Funktion
- elektrische und elektronische Funktion
- Signalfunktion
- Kombinationen der genannten Funktionen
Schmelztauchen, Anstreichen/Lackieren, Färben, Emaillieren/Glasieren, Beschichtung durch Gießen, Drucken/Bedrucken, Beschriften.
Untergruppen, welcher Gruppe?
Beschichten aus dem flüssigen Zustand
Spachteln
Untergruppe welcher Gruppe?
Beschichten aus dem plastischen Zustand
Putzen/Verputzen
Untergruppe welcher Gruppe?
Beschichten aus dem breiigen Zustand
Wirbelsintern, Elektrostatisches Beschichten, Beschichten durch thermisches Spritzen
Untergruppe welcher Gruppe?
Beschiten aus dem körnigen oder pulverförmigen Zustand
Schmelzauftragschweißen
Untergruppe welcher Gruppe?
Beschichten durch Schweißen
Auftrag-Weichlöten
Untergruppe welcher Gruppe?
Beschichten durch Löten
Vakuumbedampfen, Vakuumbestäuben
Untergruppe welcher Gruppe?
Beschichten aus dem gas- oder dampfförmigen Zustand (Vakuumbeschichten)
Galvanisches Beschichten, Chemisches Beschichten
Untergruppe welcher Gruppe?
Beschichten aus dem ionisierten Zustand
Einsatzbereiche für Beschichtungen
Beschichten aus dem flüssigen, pastenförmigen oder breiigen Zustand.
Diese Verfahrensgruppe umfasst das Beschichten mit Überzügen welcher Stoffgruppen? (3)
organischen
nichtmetallisch-anorganischen
metallischen
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)?.
(1) Metalle
(2) organische
(3) Pulverbeschichten
(4) Pulverlack
(5) Sprühen
(6) Erwärmen
(7) Film
?(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.
(1) Korrosionsschutzüberzüge
(2) Feuerverzinken
(3) Zinn
(4) Aluminium
(5) Schmelztauchen
Typisch für das Beschichten mit nicht-metallisch anorganischen Stoffen ist das ??, bei dem das Auftragen durch Spritzen, Tauchen und Elektrotauchen erfolgen kann.
Emaillieren
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.
(1) chemikalienbeständige
(2) verschleißbeständige
(3) verschlissenen
(4) Turbinenschaufeln
(5) Auftragsschweißen
(6) Schleifen
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.
(1) Wirbelsintern
(2) Fluidisieren
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.
(1) Aufdampfen
(2) Optik
(3) chemischen Abscheidung aus der Gasphase
Ein beschichtetes Umformwerkzeug führt zu: ?? (3)
- einer Erhöhung der Werkzeugstandmenge und Hubfrequenz
- einer Reduzierung der Schmierstoffmenge
—> einer Reduzierung der Herstellungskosten pro Umformteil um ca. 40%
Beschichtungsverfahren und -Zwecke
—> siehe Folie 8!
!
Beschichten aus dem ionisierten Zustand: Galvanisieren
Durch ?(1)? erzeugter ?(2)? des ?(3)? auf der Werkstückoberfläche.
(1) Elektrolyse
(2) Niederschlag
(3) Beschichtungswerkstoffes
—> Abb. Folie 10
Hauptzweck des Galvanisierens ist der ?(1)? und das Verbessern des ?(2)?
?(3)? Anwendungen erlangen aber immer mehr an Bedeutung
(1) Korrossionsschutz
(2) Aussehens
(3) Funktionelle
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!
(1) Spritzpartikel
(2) Plasmastrahls
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.
(1) Energieträgers
(2) Kunststoffe
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.
(1) Lichtbogen
(2) Plasmabrenner
(3) ionisiert
(4) Spritzstrahl
(5) Plasmastrahl
(6) Wärmeenergie
(7) vielseitigste
Plasmaspritzen: Entstehung einer Plasmaspritzschicht
Erkläre in 4 Schritten: ??
- Flug der flüssigen Pulverpartikel
- Aufprall
- Wärmeübertragung
- Erstarrung und Schrumpfung
(Siehe auch Folie 11)
Welches Verfahren ist das vielseitigste unter den thermische Spritzprozessen?
Plasmaspritzen
Das Plasmaspritzen erzeugt ?? Schichten
Hochwertige
Was versteht man unter Wirbelsintern?
Ein Pulverbeschichtungsverfahren womit Kunststoffüberzüge auf Metalloberflächen aufgebracht werden
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.
Luftströmung
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.
(1) Reaktionskammern
(2) Unterdruck
(3) physikalischen
(4) chemischen
(5) festen Partikeln
Vakuumpumpen kann unterschieden werden in? (2)
Gastransfer Vakuumpumpen (z.B. Drehschieber-, Sperrschieber-, Molekularpumpen)
Gasbindende Vakuumpumpen (z.B. Getterpumpen, Kryopumpen, Adsorptionspumpen)
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!
(1) Reaktionsgase
(2) Erzeugung
(3) Tolerierung
(4) Arbeitskammer
Technische Schichten werden durch unterschiedliche Schichtkenngrößen charakterisiert. Welche? (5)
Chemische (Elemente, Verbindungen, Fremdatome)
Strukturelle (Kristallstruktur, Defektstruktur, Gitterverzerrung)
Morphologische (Textur, Phasenverteilung, Korngröße und -form, Porosität)
Geometrische (Dicke, Schichtfolge, Oberflächenrauheit)
Eigenspannungen (thermische, wachstumsbedingte, intrinsische, Phasenumwandlung)
Nenne mind. 4 Eigenschaften des Schicht-Substrat Verbundes: ??
Eigenschaften:
- Verbundfestigkeit
- Härte
- Elastizitätseigenschaften
- Farbe
- Wärmeleitfähigkeit
- elektrischer Widerstand
- Reflexionsvermögen
(…)
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.
(1) technologischen
(2) wirtschaftlichen
(3) Rotationen
(4) gleichmäßige
(5) Trommeln
—> Folie 17 ansehen
Neben den Eigenschaften der aufgebrachten Schicht spielt die ?? zwischen Substrat und Schicht eine wesentliche Rolle bei der Beurteilung der Qualität.
Schichthaftung
Schichthaftung
Bei maximalen Teilchenenergien kommt es zu was?
Ionenimplantationen
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.
(1) Sputtern
(2) Ionenimplantationen
—> Folie 18
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.
(1) Verdampfungsverfahren
(2) geringerer
(3) steigender
(4) Einlagerung
(5) angelagert
—> siehe Folie 18
Nenne Schichthaftungsmethoden! (5)
Mechanische Verankerung
Monolage auf Monolage
Chemische Bindung
Diffusion
Pseudodiffusion
—> siehe Folie 18!
allgemeinen Schichthaftungsmethoden
??:
die Beschichtung dringt in Poren und Vertiefungen der Substratoberfläche ein. Hierbei kann eine Oberflächenvorbehandlung des Substrats die Haftung deutlich steigern.
mechanische Verankerungen
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.
Monolage auf Monolage
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.
Chemische Bindung
Allgemeine Schichthaftungsmethoden
??:
Bezeichnet eine vollständige Durchmischung von Teilchen bis in tiefere Schichten des Substrats hinein.
Diffusion
Allgemeine Schichthaftungsmethoden
??:
Bezeichnet die abgestufte Lagerung/Durchmischung unterschiedlicher Beschichtungswerkstoffe. Hierbei diffundieren die Beschichtungsteilchen einseitig in das Substrat hinein.
Pseudodiffusion
Monologe auf Monologe
Diese Schichten sind in ?(1)? und ?(2)? chemisch sehr stabil.
(1) Luft
(2) Wasser
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.
(1) Wolfram-Karbid-Hartmetallwerkzeugen
(2) Titanbeschichtung
(3) wirtschaftlichen
(4) Festigkeiten
(5) Oberflächenstützwirkung
(6) chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
(7) physikalische Gasphasenabscheidung (PVD)
Limitierung beim CVD-Verfahren:
Als Substratwerkstoffe können nur solche eingesetzt werden, die?
Der reaktionsbedingten hohen Temperatur standhalten
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?
Chemical Vapour Deposition (CVD) Beschichtung
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.
(1) 900
(2) Substratwerkstoff
(3) gleichmäßige
Bei der Herstellung von CVD-Diamantschichten unterscheidet man 3 mögliche Schichtmorphologien: ??
Mikrokristallin
Nanokristallin
Multilayer
—> Abbildungen siehe Folie 18
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.
Mikrokristalline
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.
Nanokristalline
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.
Diamant-Multilayer
Bei der Herstellung von CVD-Diamantschichten unterscheidet man 3 mögliche Schichtmorphologien
Welche Schicht weist die höchste Oberflächenrauheit auf?
Mikrokristalline Schicht
Wodurch zeichnen sich Nanokristalline Diamantschichten aus? (3)
geringe Oberflächenrauheit
gutes Reibverhalten
hohe Abrasivverschleißbeständigkeit
Bei Diamant-Multilayern verbessern sich welche Eiegenschaften gegenüber den anderen Schichtmorphologien? (2)
Haftung
Rissbeständigkeit
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
(1) Heizung
(2) Gaszuführung
(3) Anordnung
Chemical Vapour Deposition (CVD) Beschichtung:
HFCVD Diamantbeschichtung (Hot-Filament-CVD bzw. Heissdraht aktivierte Gasabscheidung)
Schichtabscheidung durch im Rezipienten gespannte ?? (Drähte aus Wolfram oder Tantal)
Filamente
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?
HFCVD Diamantbeschichtung
Heissdraht aktivierte Gasabschneidung bzw. Hot-Filament-CVD
Nenne den Vorteil der HFCVD Diamantbeschichtung (Heissdraht aktivierte Gasabschneidung bzw. Hot-Filament-CVD)!
Substrate werden thermisch geringer belastet als beim klassischen CVD-Verfahren
Schichtabscheidung durch Kondensation verdampfter Ausgangsmaterialien mittels physikalischer Proesse im Vakuum.
Welches Verfahren liegt vor?
Physical Vapour Deposition (PVD) Beschichtung
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.
(1) Target
(2) verdampft
(3) Substrat
(4) kondensiert
(5) Substrattemperatur
(6) Schmelztemperatur
(7) Plasma
(8) Bewegliche
(9) unbeweglich
(10) amorphe
(11) Zwischenschicht
(12) Ausdehnungskoeffizienten
PVD-Verfahren sind Vakuumbeschichtungsverfahren
Wahr/Falsch?
Wahr
Nenne Prozessschritte der Physical Vapour Deposition (PVD) Beschichtung (kurz und knapp in 3 Stichpunkten): ??
- Dampferzeugung
- Dampftransport von der Teilchenquelle zum Substrat
- Adsorption der Teilchen, Schichtbildung und -wachstum auf dem Substrat
Physical Vapour Deposition (PVD) Beschichtung
Nenne die Verfahrensvarianten: ?? (3)
- Bedampfen (Heizung, Lichtbogen)
- Sputtern (Plasma)
- Ionenplattieren (Ionenstrahlquellen)
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!
…
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.
(1) Kathodenzerstäuben (bzw. Sputtern)
(2) Ionenplattieren
Methoden zur Charakterisierung von Schichten
Verfahren mit denen die Parameter Schichtdicke, Schichtzusammensetzung, Schichthaftung und Schichthärte untersucht werden: ?? (6)
Kalottenschliff
Glimmentladungs Spektroskopie
Rockwell-Test
Glitterschnittprüfung
Universalhärte
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.
Kalottenschliff
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.
(1) Glimmentlasungs-Spektroskopie (GDOS)
(2) Glimmentladung
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.
(1) Rockwelltest
(2) Rockwell
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.
(1) weicher ist das getestete Material.
2) Rockwell-Härte (HF
Die Prüfkörper können ?(1)? oder ein ?(2)? mit einem Spitzewinkel von ?(3)?° und einer Kugelkalotte von 0,2 mm sein.
(1) Stahlkugeln
(2) Diamantkegel
(3) 120
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.
Scratchtest
Scratchtest
Als ein Maß für die Schichthaftung wird die ?(1)? ermittelt, bei der erste ?(2)? zu beobachten sind.
(1) kritische Last
(2) Abplatzungen
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.
(1) Gitterschnittprüfung
(2) Gitterschnitt
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.
(1) Universalhärteprüfung
(2) Universalhärte
Systemvergleich CVD und PVD, FOLIE 39 ANSEHEN!!
…