14.02.2019
UV-Excimerlaser zur gepulsten Laserabscheidung von Hartschichten
Dr. Ralph Delmdahl , Coherent GmbH
Michael Pfeifer, Prof. Steffen Weißmantel, Hochschule Mittweida
Beschichtungen aus diamantartigem Kohlenstoff (DLC) sind von hohem Wert für Anwendungen, in denen es auf Reibungsreduzierung, Abriebfestigkeit und Nutzungsdauer stark beanspruchter Produkte, wie Kraftfahrzeugmotoren oder Werkzeug-Maschinen, ankommt.
Konventionelle Beschichtungstechnologien lassen sich nur in begrenztem Umfang für sehr dünne DLC-Schichtdicken anwenden. DLC-Filme werden deshalb bisher lediglich als optische Designelemente eingesetzt. Die gepulste Laserabscheidung (Pulsed Laser Deposition, PLD) mit dem Excimerlaser erzeugt dagegen haltbare DLC-Schichten für industrielle Anwendungen.
Kohlenstoffschichten existieren in unterschiedlicher Form. Der superharte amorphe Kohlenstoff (taC), besteht zu einem großen Anteil aus sp3-gebundenen und zu einem kleineren Teil aus sp2-gebundenen Kohlenstoffatomen. Je höher der sp3-Bindungsanteil desto größer die Schichthärte und desto kleiner der Reibungskoeffizient der Schicht.
Als superharte Schichten gelten Schichten mit einer Härte ab 50 GPa. Die Obergrenze bildet Diamant mit einer Härte von 100 GPa. Ab einer Schichthärte von 50 GPa, entsprechend einem sp3-Bindungsanteil von über 50% werden DLC-Schichten zur Reibungs- und Verschleißverminderung in industriellen Anwendungen interessant.