Abscheidung superharter Kohlenstoffschichten mittels Laser-Arco auf dem Weg vom Labor in die industrielle Serienfertigung

Diamantähnliche amorphe Kohlenstoffschichten (DLC) erreichen als Verschleißschutzschichten für Komponenten und Werkzeuge eine zunehmende Bedeutung. Sie beruht auf der unikalen Kombination von hoher Härte, niedriger Reibung und geringer Klebeneigung zu metallischen Gegenkörpern. Bisher eingesetzte DLC-Schichten sind wasserstoffhaltige (a-C:H) bzw. Metallkohlenstoffschichten (Me-C:H), die in einem Plasma-CVD-Prozess durch Zersetzung von Kohlenwasserstoffen abgeschieden werden. Ihr breiter industrieller Einsatz wurde dadurch möglich, dass sie in geringfügig modifizierter Anlagentechnik für die Beschichtung mit klassischen Hartstoffschichten (z.B. TiN oder CrN) abgeschieden werden können. Eine neue Generation von DLC-Schichten stellen die wasserstofffreien ta-CSchichten (ta-C = tetraedrisch gebundener amorpher Kohlenstoff) dar, die eine um den Faktor 2-3 höhere Härte besitzen. Sie erreichen eine größere Verschleißbeständigkeit als klassische DLC-Schichten insbesondere unter extremen Belastungsbedingungen. Bei Ausfall der Schmierung gewährleisten sie daher hervorragende Notlauf-Eigenschaften. Trotz wachsendem Interesse für einen breiten industriellen Einsatz konnte diesem nicht entsprochen werden, da ihre Abscheidung mit der bisher verwendeten Anlagentechnik für klassische Hartstoff- bzw. DLC-Schichten nicht möglich ist, und eine neue, industriell einsetzbare Technik nicht zur Verfügung stand. Die im Fraunhofer IWS Dresden entwickelte Technologie des laser-gesteuerten Vakuumbogens (Laser-Arco) besitzt dieses Potenzial. In Form einer Laser-Arc- Modul-Quelle kann die ta-C-Abscheidung in industriell eingesetzten Beschichtungsanlagen integriert werden