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PVD Technologie

Die Physikalische Abscheidung aus der Gasphase (PVD = Physical Vapor Deposition) ist eine Methode zur Herstellung von metallbasierten, harten Beschichtungen mit Hilfe von teilweise ionisiertem Metalldampf. Dieser reagiert mit spezifischen Gasen und bildet dann auf dem Substrat eine dünne Schicht mit einer definierten chemischen Zusammensetzung. Die gebräuchlichsten Methoden sind hierfür die Kathodenzerstäubung (Sputtering) und der kathodische Lichtbogen. Beim Sputtern wird der Dampf durch die Bombardierung eines Metalltargets mit energiegeladenen Edelgasionen gebildet. Das Arcverfahren verwendet repetitive Lichtbogenentladungen im Vakuum, um das Metall zu verdampfen. Alle PVD Prozesse finden im Hochvakuum statt.

Der Ionbond PVD Prozess wird für die Abscheidung von Schichten basierend auf Ti, Cr, Zr und Legierungen wie AlCr, AlTi und TiSi mit Nitriden, Karbiden und Karbonitriden auf einer Vielzahl von Werkzeugen und Komponenten genutzt. Anwendungsgebiete beinhalten Schneid- und Formwerkzeuge, mechanische Komponenten, Medizinaltechnische Produkte und Teile, die von einer harten und dekorativen Beschichtung profitieren.

Die Typischen Prozesstemperaturen für PVD Beschichtungen bewegen sich im Bereich 250 und 450 °C. In manchen Fällen können Ionbond PVD Beschichtungen auch bei Temperaturen von unter 70 °C oder bis zu 600 °C aufgetragen werden, abhängig vom Substratmaterial und der Anwendung.

Beschichtungen können als Monolagen, Multilagen und/oder als Gradientenschichten abgeschieden werden. Die neuste Generation von Beschichtungen sind nanokristalline Übergitterstrukturen von Mehrlagenschichten, die die Schichteigenschaften deutlich verbessern und das Anwendungsspekrum wesentlich erweitern. Die Beschichtungsstruktur kann so abgestimmt werden, dass die erwünschten Eigenschaften wie Härte, Haftung, Reibung etc. kombiniert werden können. Die endgültige Entscheidung für einen Schichttyp wird jedoch stets durch die Anwendung definiert.

Die Dicke der Beschichtung bewegt sich im Rahmen von 2 bis 5 µm, kann jedoch auch bis zu einigen 100 Nanometern dünn sein oder bis zu 15 µm dick.

Als Substratmaterialien sind Stähle, Nichteisenwerkstoffe, Hartmetalle, wie auch vorbeschichtete Kunstoffe geeignet. Die Eignung eines Substratmaterials für den PVD Prozess ist lediglich durch seine Stabilität im Vakuum bei Beschichtungs-temperatur und durch seine elektrische Leitfähigkeit limitiert.