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Projektbereich D
Lugscheider, Erich
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Fall eine isolierende Schicht ist, kann sich auf der Targetoberfläche ein Dielektrikum
ausbilden. Bei der Abscheidung mittels DC-Leistungsversorgung führt dieses nun dazu,
dass kein Ionenstrom mehr fließen kann und infolge dessen keine Argonionen mehr in den
Targetbereich schlagen können, um Targetatome freizugeben. In diesen Bereichen kann
dadurch keine Sputterabscheidung mehr auftreten. Man spricht in diesem Fall von einer
Targetvergiftung. Zusätzlich kann es vorkommen, dass der sich am Target einstellende
Kondensator sich nicht bis zur angelegten Spannung aufladen kann und sich in diesem Fall
schlagartig durch Lichtbogenentladungen (Arcs) entlädt /Sellers 98/.
Puls-Sputterprozesse wurden entwickelt, um diese reaktiven Sputterprozesse zu
stabilisieren /Bartzsch 00/. Einerseits kann durch die Pulstechnologie ein reaktiver
Abscheideprozess bei hohen Schichtraten realisiert werden und gleichzeitig verbessert der
Einsatz von gepulsten Quellen die Prozessstabilität, da die Targetvergiftung und damit eine
mögliche Arc-Bildung unterdrückt werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus einer
niedrigeren Prozesstemperatur bei vergleichbarer Leistungseinbringung im Rahmen eines
DC-Prozess.
2.2.1.2 Thermisches Spritzen mit nachträglicher Wärmebehandlung
Aufgrund der den metallischen Werkstoffen angepassten thermischen Ausdehnungskoeffizienten
und des vergleichbaren Elastizitätsmoduls wurden auch ZrO2 basierte
thermisch gespritzte Keramikschichten in die weiteren Untersuchungen einbezogen. Neben
chemischen und tribologischen Wirkeffekten solcher Schichtsysteme ist auch
Wärmeschutz für das darunter liegende Substrat durch plasmagespritzte Schichten
realisierbar. Durch die poröse Struktur der thermischen Spritzschichten weisen sie eine
gute thermische Isolation auf, die vor allen Dingen im Bereich von Wärmedämmschichten
genutzt wird. Weiterhin wird durch die Porosität und dem niedrigen E-Modul der
Schichten die gute Thermowechselbeständigkeit bestimmt. Diese Schichten zeigten
weiterhin gute Eigenschaften hinsichtlich Temperatur- und Verschleißbeständigkeit. Die
chemische und korrosive Beständigkeit dieser Schichtsysteme wird allerdings auch durch
die Porosität der Schichten bestimmt. Durch eine hohe Porenanzahl an der Oberfläche
vergrößert sich die Angriffsfläche für korrosiven und erosiven Verschleiß. Weiterhin
ermöglicht eine raue Oberfläche unerwünschte Anklebungen bzw. Anhaftungen. Dem
kann durch einen nachgeschalteten HIP-Prozess der thermisch gespritzten Schichten
entgegengewirkt werden. Dabei werden die keramischen Spritzschichten nachverdichtet,
was zu einer Ausheilung der auftretenden Porositäten und Mikrorissen führt. Durch diese
Ausheilung der Porosität sinkt die Bruchdehnung der Schichten, was in einer schlechteren
Thermowechselbeständigkeit der Schichten resultiert. Durch eine geeignete Schichtauswahl
und Anpassung dieser beiden Prozesse, thermisches Spritzten und HIP-Prozess,