Oberflächenbeschichten

Neue Schichten gegen Verschleiß

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Sputtern neu erfunden

Mit solchen Vorteilen hat S3p die HiPIMS-Technologie auf produktivere Beine gestellt und bisherige Schwächen überwunden. Damit wird der eigentliche Fortschritt von HiPIMS nun besser nutzbar: Dieses Verfahren verbindet die Vorzüge der gängigen PVD (Physical Vapor Deposition)-Technologien Sputtern und Arc Evaporation (siehe Infobox), die bei der Beschichtung von Teilen in tribologischen Systemen eingesetzt werden. Dabei ist Arc Evaporation aufgrund höherer Dichte, Härte und Haftung der Schichten sowie geringerer Kosten oft das bevorzugte Verfahren, vor allem für die Werkzeugbeschichtung. Bei Anwendungen, die eine absolut glatte Oberfläche erfordern, wird hingegen Sputtern bevorzugt. Der Grund: Anders als bei der Arc-Technik bilden sich auf der Beschichtung keine Tröpfchen (Droplets), die die Rauigkeit erhöhen.

HiPIMS nun lässt absolut glatte Schichten produzieren, die hinsichtlich Härte, Dichte und Haftung mit Arc-Beschichtungen vergleichbar sind. Die moderne Sputter-Lösung erreicht dies durch eine starke Erhöhung des Ionisierungsgrads der Partikel in der Verdampfungsphase von etwa 5 % auf über 70 %. Dies gelingt durch eine höhere gepulste Stromzufuhr – eine kluge Methode, damit das Substrat nicht über seinen Schmelzpunkt hinaus erhitzt wird. Die damit enorm gesteigerte Ionisierung erleichtert die Manipulation der Ionen, wodurch sich erwünschte Eigenschaften wie hohe Dichte und erhöhte Reaktivität leichter erzielen lassen.

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Das bisher bekannte HiPIMS-Verfahren hat jedoch auch Limitationen. So ließen sich bislang Dauer und Stromstärke der eingesetzten Hochleistungsimpulse nicht präzise steuern, und auch die Spannung blieb während der Dauer des Pulses nicht konstant. Die Form des Stromimpulses war nicht ideal, was zu schwankenden Beschichtungsbedingungen während des Impulses führte.

HiPIMS ohne Limits

S3p beseitigt diese Einschränkungen durch die Entwicklung eines speziellen Leistungsmoduls zur exakten Steuerung der Impulsparameter. Die voneinander unabhängige Regelung von Impulsdauer und -stärke erlaubt eine präzise Definition der Schichteigenschaften, wodurch sich breitere Anwendungsfenster öffnen.

Zusätzlich zum erweiterten Spektrum der Beschichtungsmaterialien bewirkt S3p als Sputter-Technik eine bisher unerreichte Homogenität der Dickenverteilung im Einsatz mit industriellen Beschichtungsanlagen wie etwa Ingenia von Oerlikon Balzers. S3p ist hierbei in der Lage, Schichten von außergewöhnlicher Oberflächenglätte zu produzieren, die eine lange Lebensdauer sowie hohe Dichte und Widerstandsfähigkeit gegen Adhäsiv- und Abrasionsverschleiß bieten.

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