Mechanisch-tribologisch angepasste ta-C-basierte-Schichtsysteme

Reine ta-C-Schichten haben hervorragende Eigenschaften in Bezug auf Härte und Abrasivverschleißfestigkeit, ihr Einsatz wird jedoch beschränkt durch hohe Druckeigenspannung, begrenzte Verformbarkeit und damit Neigung zur Schichtablösung. Durch Mehrfachschichtaufbau oder Dotierung ergeben sich Möglichkeiten, die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Die Lebensdauer von ta-C-Schichten ist bei hoher zyklischer Belastung immer noch begrenzt. Es werden daher die wichtigsten Eigenschaften von Schichtvarianten untersucht, die durch Arc-Verdampfung erzeugt wurden: ta-C (Standard), Graphitkathode, 5x10(exp -3) Pa Ar; a-C (weich) 3 Pa Ar; a-C:N (N-dotiert) 1 Pa N2; a-C:Cu (Cu-dotiert) Graphit-Kupferkathode; a-C:W (W-dotiert) Graphit-Wolfram-Kathode. Rauhigkeitsunterschiede können zwischen den Schichtvarianten nicht festgestellt werden. Alle Schichttypen weisen Druckspannungen auf, aber nur im Fall ta-C (Standard) ist sie signifikant. Die Schichthaftung ist bis auf die a-C:Cu-Schicht verbessert. Bei dieser Schicht konnte eine Verbesserung durch eine ta-C-Unterschicht erreicht werden. Hinsichtlich der Trocken-Reibkoeffizienten sind ta-C, a-C (weich) und a-C:Cu den a-C:N- und a-C:W-Schichten überlegen.. In Bezug auf Schicht- und Gegenkörperverschleiß erwies sich a-C:Cu als bester Schichttyp. Unter geschmierten Bedingungen zeigte ta-C ein ausgezeichnetes Verhalten. Als Schlussfolgerung kann ein Schichtaufbau in Form einer Gradientenschicht oder als Schichtstapel abgeleitet werden. Entnommen aus TEMA