FOROB

BAYERISCHER FORSCHUNGSVERBUND FüR OBERFLäCHEN-, SCHICHT- UND TROCKNUNGSTECHNIK

I.2 Diamantschichten als Verschleißschutz für metallische Bauteile mit komplexer Geometrie

Arbeitsfeld:

Ziel des Projektes ist der Aufbau und die Inbetriebnahme einer neuartigen CVD-Diamantbeschichtungsanlage. Mit Hilfe dieser Anlage soll es möglich sein, Diamantschichten auf geometrisch komplexen Bauteilen abzuscheiden. Als Anwendungsbeispiel steht dabei die Verbesserung des Verschleißverhaltens von Titanbauteilen im Vordergrund. Im Rahmen des Projekts sollen erste Prototypen (diamantbeschichtete Turbinenschaufeln, Golfschläger, Kipphebel für Motoren) hergestellt werden.

Aufgrund der unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Titan und Diamant neigen Diamantschichten zum Abplatzen bei der Abkühlung von der Beschichtungstemperatur. Vorarbeiten des Antragstellers haben gezeigt, dass dieses Problem durch angepasste Prozessparameter, insbesondere sehr genau kontrollierte Prozesstemperaturen, gelöst werden kann. In herkömmlichen Beschichtungsanlagen ist eine derart exakte Temperaturführung allerdings nur für einfache Bauteilgeometrien möglich. Deshalb soll im vorliegenden Antrag eine neuartige Anlage entwickelt werden, die auch bei komplexen Geometrien homogene Prozesstemperaturen verwirklichen kann. Als Lösungsansatz ist vorgesehen, bei einer CVD-Anlage, die nach dem Hot-Filament-Prinzip arbeitet, die Heizdrähte einzeln ansteuerbar und geometrisch veränderbar zu machen.

Mit dieser Beschichtungsanlage sollen zunächst einfache 2-dimensionale Geometrien homogen beschichtet werden. Es werden die mechanischen und tribologischen Eigenschaften der Schichten bestimmt, sowie der Einfluss der Beschichtung (Temperatur, Gasatmosphäre) auf den Substratwerkstoff. Eine darauf folgende Weiterentwicklung des Innenaufbaus der Anlage und Anpassung der Beschichtungsparameter sollen dann die Beschichtung 3-dimensionaler Geometrien bis hin zu Prototypen-Bauteilen ermöglichen.