| Titel | Untersuchung des Einflusses unterschiedlicher Karbidbildner auf das tribologische Verhalten mittels reaktivem Magnetron-Sputter-Ion-Plating (MSIP) abgeschiedener Nanocomposite nc-MeC/a-C:H Beschichtungen |
| Autor | K. Bobzin, R. Nickel, N. Bagcivan, N. Goebbels |
| Infos zum Autor | Institut für Oberflächentechnik RWTH Aachen - Nico Goebbels - Augustinerbach 4-22 52062 Aachen Tel.: +49 (0) 241 80 99368 Fax: +49 (0) 241 80 92264 Email: goebbels@iot.rwth-aachen.de |
| Inhalt | Zusammenfassung Nanocomposites im System nc-MeC/a-C:H (nc: nanocrystalline) bestehen aus wenigen Nanometer großen Metallkarbiden, die in einer amorphen wasserstoffhaltigen Kohlenstoffmatrix eingebettet sind. In dieser Zusammensetzung sind Nanocomposites besonders interessant für die Bauteilbeschichtung, da zum einen die Kohlenstoffmatrix niedrige Reibwerte verspricht und zum andern die nanokristalline Struktur dem Werkstoffverbund gute mechanische Eigenschaften verleiht. Durch den Einsatz moderner PVD-Prozesstechnik können niedrige Beschichtungstemperaturen (kleiner 150 °C) realisiert werden, wodurch die Beschichtung temperaturempfindlicher, wärme-behandelter Stahlwerkstoffe, wie sie häufig für Maschinenelemente verwendet werden, ohne Härteverlust und Verzug ermöglicht wird. Die stochastische Verteilung der Nanokristallite verleiht dem Werkstoffverbund neben hervorragenden mechanischen Eigenschaften zudem ein quasi-isotropes Werkstoffverhalten, das es Nanocomposites ermöglicht, Kräfte sowohl in normaler als auch in tangentialer Richtung abzufangen. Ein wesentlicher Aspekt bei der Synthetisierung von Nanocomposites ist die Auswahl des metallischen Karbidbildners. Dieser beeinflusst sowohl die Prozessführung als auch die Leistungsfähigkeit des gesamten Werkstoffverbundes, beginnend mit der Schichthaftung über die mechanischen Eigenschaften bis hin zum tribologischen Verhalten. Untersuchungen an Me-DLC Schichtsystemen mit zumeist amorpher Struktur auf Zirkonium-, Titan- und Chrombasis haben in diesem Zusammenhang viel versprechende Ergebnisse aufgezeigt. Karbidische Schichtsysteme auf Zirkonium- und Titanbasis weisen im Allgemeinen sehr gute tribologische Eigenschaften auf. Gleiches gilt auch für eine chrombasierte Beschichtung, die zudem über hervorragende mechanische Eigenschaften verfügt. In Verbindung mit einem Chromnitrid-Interlayer lassen sich darüber hinaus sehr hohe Haftfestigkeiten erreichen. In dieser Arbeit soll der Einfluss der zuvor genannten Karbidbildner Zirkonium, Titan und Chrom auf die Eigenschaften von Nanocomposites untersucht werden. Dabei gibt der Ritztest Auskunft über die Verbundhaftung. Mittels Nanoindentation werden unabhängig vom Substrat Härte und E-Modul des Schichtsystems bestimmt. In anwendungsnahen Untersuchungen, wie z. B. im Ball-on-Disk Tribometer werden die tribologischen Eigenschaften der Beschichtung analysiert. Es soll gezeigt werden, wie verschiedene chemische Elemente das Verhalten von Nanocomposites beeinflussen und sich somit für verschiedene Anwendungen Eigenschaften gezielt einstellen lassen. |
| Datum | 2007 |
