4. Statuskolloquium des BMBF Projektes
PU2000 IMAUF
Industrielle
Prozesse zur reaktiven Abscheidung von
Mehrlagensschichten im System V-C-Al-N mit
einstellbarem Reibwert
S. Kolozsvari1, P. Pesch1,
C. Ziebert2, M. Stüber2, S. Ulrich2
1Technologiezentrum für Oberflächentechnik Rheinbreitbach
GmbH
2Institut
für Materialforschung I, Karlsruher Institut für Technologie
Am
TZO wurden in einer Beschichtungsanlage von Typ CC800/8 der Firma CemeCon industrielle Beschichtungsprozesse zur Abscheidung
von Mehrlagensschichten im System
V-C-Al-N erarbeitet. Ziel war die Herstellung
von 3 Schichten im System V-C-Al-N mit unterschiedlichem
Reibwert: hoch (0,6<μ<0,8),
mittel (0,4<μ<0,6)
und niedrig (μ<0,4).
Zunächst wurde mit Hilfe eines V-Targets mit
20 Aluminumstopfen ein Prozess zur Herstellung von
superharten nanokristallinen (Kristallitgröße: 4-5
nm) metastabilen VAlN-Schichten mit (111)-Textur und
Härtewerten von bis zu 4600 HV0.001 etabliert. Diese Schichten wiesen bei sehr
guter Haftung einen Reibwert von 0,6-0,7 auf.
Durch
Kombination der gut haftenden VAlN-Lage mit einer
nachfolgenden VAlNC-Lage ließ sich ein mittlerer oder
niedriger Reibwert realisieren. Bei Verwendung von Kohlenstoff aus der
Festphase (Target) ist die VAlNC-Schicht nanokristallin (Kristallitgröße: 4-5 nm) mit einem Reibwert
von 0,55. Stammt der Kohlenstoff hingegen aus der Gasphase wird die Schicht
amorph mit einem Reibwert von 0.25.
Die
Realisierung eines noch geringeren Reibwertes gelang durch Ergänzung des vorher
beschriebenen Zweilagensystems um eine Toplage aus VAlNC
mit hohem
C-Überschuss, der aus der Gasphase stammt. Mit diesem System wurde ein Reibwert
von 0,18 erreicht. Damit gelang es für alle Reibwertbereiche erfolgreich
Prozesse zu etablieren.
Anschließend
wurden die drei Schichten auf Streifenzieh-Werkzeuge und andere
Modellumformwerkzeuge aufgebracht und von den Projektpartnern Institut für
Umformtechnik der Universität Stuttgart und ThyssenKrupp
Steel Europe AG getestet. Der nächste Schritt besteht in der Beschichtung von Testwerkzeugen
der Volkswagen AG und der Daimler AG, die die entwickelten optimierten
Schichten im Kleinserieneinsatz testen werden.