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Projektbereich D
Lugscheider, Erich
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zeigten sich bei den Werkstoffverbunden unterscheidbare Degenerationserscheinungen.
Als offene Fragen für den dritten Berichtszeitraum wurden daher formuliert:
Übertragung auf praxisrelevante Geometrien
Weiterentwicklung von Beschichtungstechniken
Modellversuche (Hochtemperaturtribometer (HTT), Thermoschock, Korrosion)
2.2 Angewandte Methoden und Anlagen
In den nachfolgenden Kapiteln werden die im Teilprojekt D1 angewandten Beschichtungs-
und Fügeverfahren, sowie die Prüfmethoden vorgestellt.
2.2.1 Oberflächentechnik/Fügetechnik
In den drei nachfolgenden Unterpunkten wird eine Übersicht über die verwendeten
Beschichtungstechniken gegeben.
2.2.1.1 PVD - Pulstechnologie
Aufgrund der hohen auftretenden Temperaturen ist der Einsatz thermodynamisch stabiler
und hochtemperaturtauglicher Werkstoffsysteme notwendig. Durch den Einsatz geeigneter
Prozesstechniken können wirtschaftlich nutzbare Werkzeuge (Werkstoffverbunde)
hergestellt werden. Die PVD-Prozesstechnik ist in der Lage Werkstoffverbunde herzustellen,
die den Anforderungen, die an Thixoformingwerkzeuge gestellt werden,
entsprechen.
Nachdem im vorigen Antragszeitraum im Bereich der Aluminiumformgebung die
Beschichtungen hauptsächlich mit metallischen Hartstoffschichten unternommen wurden,
wurden nun oxidkeramische Schichtarchitekturen erforscht. Hier wurde auf die vielversprechenden
Materialien Al2O3 und teilstabilisiertes ZrO2 /Hannink 98, Wong 96/ zurückgegriffen.
Hierbei wurden oxidkeramische Werkstoffe von metallischen Targets in einem
reaktiven Sputterprozess kristallin abgeschieden. Zur Herstellung dieser oxidkeramischen
Schichtverbunde wurde das Magnetron-Sputtern-Ion-Plating (MSIP) unter Einsatz der
Pulstechnik verwendet, das durch seine extreme Flexibilität der Werkstoffauswahl
bezüglich der Schichtzusammensetzung Vorteile bietet. Im Hochvakuum können so hochschmelzende
Materialien in die Gasphase überführt und als Schichtsysteme appliziert
werden. Die Pulstechnologie eröffnet hier neue Perspektiven. Bei normalen metallischen
Sputterprozessen kondensieren die herausgeschlagenen Targetatome (Metallionen) auf
dem Substrat und bilden dadurch die Schicht. Allerdings scheidet sich auch ein Teil der
Metallionen wieder auf dem Target ab. Da bei reaktiven Prozessen die abgeschiedene
Schicht eine chemische Verbindung ist, kann durch die Rückabscheidung die Schichtrate
negativ beeinflusst werden. Wenn die abgeschiedene Schicht, wie in diesem oxidischen