20. Oktober 2004
Die preiswerte Sputter-PVD Anlage
Forschung und Entwicklung an Hochschulen und Industriefirmen erfordern zunehmend die Verfügbarkeit von preiswerten Sputter-Beschichtungsanlagen. Selbst bei vielen mittelständischen Unternehmen besteht erheblicher Bedarf nach dieser Technologie. Sputterschichten werden zur Herstellung von elektrisch leitenden oder isolierenden Flächen, zum Metallisieren von Kunststoffen, für optische oder mechanische Zwecke eingesetzt. Für den Anwender ist der Einsatz einer robusten, leistungsfähigen Technik bei einem erschwinglichen Preis das entscheidende Kriterium für die Anschaffung einer solchen Anlage. Die Firma PT&B hat sich diesen Anforderungen gestellt und bietet die Sputter-Beschichtungsanlage SBA 40 zum revolutionären Basispreis von 38.720 Euro an:9. Juli 2004
DLC Beschichtungen für die höchste Oberflächengüte
Spritzgießwerkzeuge zur Herstellung von Rohlingen für die CD- oder DVD-Produktion (sogenannte CD-Spiegel) besitzen die am besten polierten technischen Oberflächen mit extrem geringer Rauheit. Mittlerweile werden diese Werkzeuge in speziellen Beschichtungsanlagen mit einer DLC Schicht überzogen, wobei ein besonderer Plasma-CVD (PCVD) Prozess Anwendung findet, der bezüglich anderer Anwendungen aber sehr eingeschränkt ist. Dem Team von PT&B wurde jetzt die Aufgabe gestellt, derartige CD-Spiegel mit SilCor DLC zu beschichten. Dabei kommt der Standardprozeß für die DLC Beschichtung von Serienteilen aus dem Maschinenbau und von Zerspanwerkzeugen zum Einsatz.
Ansicht eines mit SilCor DLC beschichteten CD-Spiegels. Die Oberfläche spiegelt Teile der Raumumgebung wider.
(View at a CD mirror coated with SilCor DLC. The surface mirrors the surrounding environment.)
Durch visuelle Begutachtung des beschichteten Werkzeugs läßt sich erkennen, dass die Beschichtung mit DLC die hochwertige Politur nicht beeinflußt. Auch nach der Beschichtung funktioniert das Werkzeug tatsächlich als Spiegel, was das Fotografieren erschwert. Die exzellente Oberflächengüte der SilCor DLC Schichten konnte durch umfangreiche Untersuchungen mittels Atomkraft-Mikroskopie (AFM) bestätigt werden: Der Auftrag der 1,5 µm dicken Schicht führte zu keiner signifikanten Zunahme der Rauheit des Werkzeugs.
Für den Anwender von DLC Schichten ist besonders wichtig, dass diese hohe Oberflächenqualität im Standardprozeß auch für seine Werkzeuge und Maschinenteile zur Verfügung steht.
Glatte DLC Schichten sind enorm wichtig
Der diamantähnliche Kohlenstoff bietet durch die Vermengung der Eigenschaften des Diamant und des Grafit die einzigartige Kombination einer harten, verschleißfesten mit einer Reibung mindernden Schicht. Er ist damit Hartstoff und gleichzeitig Festschmierstoff. Bekanntermaßen ist der Reibungskoeffizient von der Rauheit der Oberfläche entscheidend abhängig. Mit steigender Rauheit wächst der Energieeintrag in die oberen Schichten der Reibpartner und damit deren Verschleiß. Deswegen verschleißen selbst extrem harte Schichten sehr schnell, wenn ihre Oberflächengüte unzureichend ist.
Oberflächentopographie des mit SilCor DLC beschichteten CD Spiegels einer 10µm x 10µm großen Region. Die mittels AFM erstellte Aufnahme zeigt maximale Höhendifferenzen von nur 0,1 µm.
(Micrograph taken by atomic force microscopy (AFM) showing the surface topography of a region of 10 µm in square of the above CD mirror. The maximum difference in height amounts to only 0,1 µm.)
Die Grenzen von PVD Beschichtungen
Die Verfahren der physikalischen Dampfabscheidung (PVD), die Arc PVD (Verdampfen mit Lichtbogen) und die Sputter PVD (Katodenzerstäubung oder Magnetron Sputtern) erzeugen einen gerichteten Strom von Teilchen. Dieser führt zur Ausbildung von Mikrometer-Säulen innerhalb der Schicht. Die Kuppen dieser Säulen erhöhen die Rauhigkeit der Beschichtung. Besonders gefördert wird das Wachstum von rauhen Schichten, wenn die DLC Beschichtung eine metallische Unterschicht besitzt, die mittels Arc PVD aufgetragen wird. Wegen der Mikropartikel (den "Droplets") erscheint eine solche Schicht im Elektronenmikroskop wie ein Streuselkuchen. Ein CD-Spiegel mit dieser Beschichtung besitzt nur noch eine matt schwarze Oberfläche, die nicht spiegelt. Bei der PCVD bewirkt der allseitige Teilchenstrom aus dem umgebenden Gas die Ausprägung der sehr glatten Schicht. Weil keine Säulen und Poren entstehen, ist diese auch auf der kleinsten Skala vollständig geschlossen und daher wesentlich korrosionsbeständiger als PVD Schichten.Fazit für den Anwender von DLC Schichten
Harte Schichten diamantartiger Kohlenstoff entfalten Ihre Leistungsfähigkeit nur bei hoher Oberflächengüte. Gutes DLC zeichnet sich durch Glanz aus. Diese Beschichtung bedarf absolut keiner Nachbehandlung wie Bürsten oder Polieren. Und wenn bei dem Einsatz von matt schwarzen oder grauen Kohlenstoffschichten die Erwartungen enttäuscht wurden, so sollte nicht das DLC generell als ungeeignet eingestuft werden.Für DLC der höchsten Oberflächengüte steht das Team der PT&B GmbH zur Verfügung.