Unsere Verfahren für das richtige Schichtsystem
Ein breit diversifiziertes Verfahrensspektrum unter Verwendung von physikalischen, elektrochemischen und chemischen Beschichtungsverfahren ermöglicht anwendungs- und bedarfsgerechte Beschichtungen einzusetzen. Basis für die richtige Auswahl ist das entsprechende Systemverständnis.
Technologien
PVD / PACVD
Unter PVD (Physical Vapour Deposition) versteht man die Abscheidung von keramischen Hartstoffschichten in einem Plasmaprozess. Die metallischen Bestandteile der Schichten bestehen aus Titan, Chrom oder Aluminium. Unter Einwirkung eines Plasmas und bei Temperaturen von 150 bis 500°C kann man Verbindungen erzeugen, die Stickstoff und Kohlenstoff enthalten und auf diese Weise eine harte Keramik bilden. Die Härte der so erzeugten Schichten liegt in einem Bereich von 1000 bis 3500 HV, je nach Anwendung beträgt die Schichtdicke zwischen 1 bis 10 µm.
Beim Sputtern (auch Kathodenzerstäuben genannt) werden durch Ionenbeschuss Teilchen von der Oberfläche abgetragen. Durch dieses Verfahren kann die Oberfläche z. B. von Oxiden oder Wasser befreit werden. In der Dünnschichttechnik wird dieser physikalische Vorgang auch genutzt, um Material vom Target zu zerstäuben und damit in die Gasphase zu überführen. Das entstandene gasförmige Material wird anschließend auf das zu beschichtende Substrat geführt und kondensiert dort. Die Schichtdicke wird über die Beschichtungszeit gesteuert. Die Beschichtungstemperatur liegt hier unter 200°C.
Je nach Reaktivgaszusammensetzung entstehen bei PVD-Beschichtungen als Schichten Nitride und Karbide bzw. Mischungen derselben, die neben einer hohen Härte eine sehr gute Verschleißfestigkeit bieten.
DLC-Schichten (diamond like carbon = amorpher Kohlenstoff) können mittels kombiniertem Sputtern und PACVD (Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition) erzeugt werden.
Diese Schichten verbinden einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten mit einer guten Verschleißbeständigkeit gegen Abrasion, Adhäsiven Verschleiss und Oberflächenermüdung. Eine gezielte Prozesssteuerung erzeugt hier ein Spektrum an Oberflächeneigenschaften wie Gleitreibung, Verschleiß und Benetzungs- und Anhaftungsverhalten.
Galvanische Verfahren
Eine der wichtigsten Verfahrensgruppen in der Beschichtungstechnologie ist die Galvanotechnik. Die Geschichte der Galvanik, wie die Galvanotechnik umgangssprachlich bezeichnet wird, geht zurück auf den italienischen Arzt Luigi Galvani, der am 6. November 1780 den nach ihm benannten Galvanismus entdeckte.
Sie umfasst alle Verfahren zur elektrochemischen Abscheidung von elektrisch leitfähigen Schichten (in der Regel Metalle) auf einem metallischen Substrat. Dazu wird das Substrat ein elektrolytisches Bad getaucht und mit einer elektrischen Spannung belegt. In dem entstehenden elektrischen Stromkreis fließt ein elektrischer Strom, der im Elektrolyten vorrangig durch die Bewegung von positiven Metallionen gebildet wird. Die gelösten Metallionen bewegen sich bei angelegter Spannung zum Minuspol (Kathode), dem zu beschichtenden Substrat, und scheiden sich dort ab.
Technisch wichtige Funktions-Beschichtungen sind Hartchrom (inklusive Reparaturverchromen, Aufmassverchromen), Perlchrom, Glanzchrom, Nickel, Nickelsulfamat, Zinn, Silber, Hartanodisieren, Eloxieren und auch Kombinationen derselben.
Als Substrate können eine Vielzahl von Materialien verwendet werden. Die wichtigste Voraussetzung ist jedoch eine zumindest geringe elektrische Leitfähigkeit an der Oberfläche. Allgemein ist die aufgebrachte Schichtdicke abhängig von der verwendeten Stromstärke und der Prozessdauer sowie der Badzusammensetzung. Über Badzusätze kann zudem die Abscheidung in Löchern und Gräben beeinflusst werden.
Neben den Beschichtungsverfahren darf man hier auch abtragende Verfahren erwähnen. Dazu gehört das Elektropolieren ebenso wie das Beizen, dabei werden die Oberflächenschichten abgetragen und nachfolgend weiterverarbeitet. Hier ist neben dem Beschichten auch das Passivieren von grosser Bedeutung.
Chemische Schichten
Chemisch Nickel Beschichtungen werden aussenstromlos, das heisst ohne Zufuhr von elektrischer Energie aus einem geeigneten Badelektrolyten abgeschieden.
Diese außenstromlosen Beschichtungen wie chemisch Nickel erzeugen gleichmäßige Schichtdicken, die sich durch hohe Härte sowie Verschleißfestigkeit charakterisieren. Während andere Verfahren bei Bauteilen mit komplizierter Formgebung und Lochern, Kavitäten und Hinterschnitten nur bedingt einsetzbar sind, eignet sich das Chemische Vernickeln für deren Beschichtung hervorragend.
Mit spezifischen Vorbehandlungsmethoden sind neben Stählen und Kupferlegierungen auch Aluminiumlegierungen sowie Keramik und Glas beschichtbar.
Eine besondere Klasse dieser aussenstromlosen Beschichtungen sin die Dispersionsschichten, wobei feste Partikel in eine metallische Matrix eingebracht werden, um das Schichtverhalten geeignet zu beeinflussen. Als Partikel kommen hier Diamant, Karbide, PTFE und Nitride zum Einsatz.
Hybridschichten
Als Hybridschichten bezeichnet man die Kombination verschiedener Technologien, z.B. galvanische, chemische oder PVD Verfahren zur Abscheidung eines mehrphasigen Schichtpakets mit besonderen funktionalen Eigenschaften.
Diese Eigenschaften können auf das jeweilige Anforderungsprofil abgestimmt werden und erzeugen einen Mehrwert, der mit monotechnologischen Verfahren nicht erreichbar wäre.
