Hochratesynthese von Hartstoffschichten auf Siliciumbasis - Qucosa ...
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1. Einleitung<br />
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1. Einleitung<br />
Vor dem Hintergrund zunehmender Anforderungen an Bauteilkomponenten gewinnen Beschichtungstechnologien<br />
immer mehr an Bedeutung, da die Applikation <strong>von</strong> Beschichtungen<br />
ein Trennen der Anforderungen an die Struktur und die Oberfläche ermöglicht. Neben dem<br />
Auftragschweißen, dem thermischen Spritzen und der Galvanik haben die Dünnschichtverfahren<br />
mit Abscheidung aus der Gasphase große Bedeutung gewonnen. Zum Verschleißschutz<br />
werden DLC (diamond like carbon) und TiN Schichten in zahlreichen industriellen<br />
Anwendungen eingesetzt. Hartstoffe <strong>auf</strong> <strong>Siliciumbasis</strong> zeichnen sich für Verschleißschutzanwendungen<br />
auch bei erhöhten Temperaturen aus. Neben einer hohen Härte (3500 HV) und<br />
niedrigen Dichte (3,2 g/cm 3 ) weist Siliciumcarbid eine hohe Wärmeleitfähigkeit (100 W/m⋅K<br />
bei Raumtemperatur; 25 W/m⋅K bei 1400 °C) und eine hervorragende Beständigkeit in korro-<br />
siven und hoch sauerstoffhaltigen Umgebungen auch bei hohen Temperaturen <strong>auf</strong>. Werkstoffen<br />
aus dem System Si-C-N wird darüber hinaus ein hohes Potenzial für Anwendungen mit<br />
hoher Beanspruchung durch Thermowechselbelastung beigemessen.<br />
Zum Herstellen reiner Siliciumcarbidschichten muss ein Syntheseweg gewählt werden. Stand<br />
der Technik zum Herstellen <strong>von</strong> SiC Schichten sind Nichtgleichgewichtsplasma CVD Prozesse.<br />
Derartige Prozesse erfordern <strong>auf</strong> Grund der geringen Depositionsraten lange Synthese-<br />
zeiten und erfüllen daher häufig nicht die logistischen und ökonomischen Anforderungen<br />
eines industriellen Produktionsprozesses. Thermal Plasmajet CVD (TPCVD) Synthesepro-<br />
zesse sind für herausragend hohe Depositionsraten bekannt. Neueste Untersuchungen zur Diamantsynthese<br />
mittels TPCVD weisen nach, dass durch den Einsatz <strong>von</strong> flüssigen gegenüber<br />
gasförmigen Ausgangsstoffen weitere Verbesserungen der Depositionsrate erzielt werden.<br />
Somit besteht ein hohes wirtschaftliches Interesse an der Qualifizierung des TPCVD Pro-<br />
zesses für die <strong>Hochratesynthese</strong> <strong>von</strong> Si-C(-N) Schichten aus flüssigen Precursoren. Zum<br />
Qualifizieren der TPCVD Synthese <strong>von</strong> Si-C(-N) Schichten für industrielle Anwendungen gilt<br />
es, strukturell geeignete Flüssigkeiten auszuwählen, die ein Reduzieren des Gefahrenpotenzials<br />
gegenüber den derzeit am häufigsten verwendeten Precursoren SiH4 oder SiCl4 erlauben.
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