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Fachgruppe PVD – Dünnschichttechnik

In der Fachgruppe „PVD – Dünnschichttechnik“ werden aktuelle Fragestellungen und Projekte aus dem Bereich der Dünnschichttechnik untersucht und neue Themenfelder erarbeitet. Im Fokus stehen dabei die PVD-Beschichtungen, welche am IW aktuell in zwei PVD-Anlagen appliziert werden können. Eine weitere PVD-Anlage befindet sich im Aufbau, mit welcher zukünftig reaktive Oxidbeschichtungen z.B. für medizinische Anwendungen appliziert werden. Darüber hinaus ist das IW Gründungsmitglied des CZM (Clausthaler Zentrum für Materialtechnik) wo der Fachgruppe eine weitere hochmoderne PVD-Anlage zur Verfügung steht.


Am IW werden PVD-Beschichtungen für eine große Bandbreite an Anwendungen entwickelt - sowohl für den Verschleißschutz von Schmiedegesenken als auch für Implantatoberflächen. Darüber hinaus werden z.B. PVD-Mehrlagenschichtsysteme als exotherme Lot-Schichten entwickelt. Zusätzlich beschäftigt sich die Fachgruppe mit der Entwicklung eines Sprühsystems für eine resorbierbare Implantatbeschichtung auf Dauerimplantaten.

Grundlagen PVD-Technik

In der DIN 8580:2003-09 werden unterschiedliche Beschichtungsmethoden in der Hauptgruppe 5 zusammengefasst - diese wird in 8 Gruppen und den jeweiligen dazugehörigen Untergruppen weiter differenziert. In der Gruppe 5.8 sind die PVD-Beschichtungsverfahren abgebildet.

Bild: Hauptgruppe 5 aus der DIN 8580:2003-09

Die am IW angewendeten PVD-Beschichtungsverfahren unterscheiden sich in der Art der Zerstäubungstechnik. Neben dem Lichtbogenverdampfer – dabei wird das zu verdampfende Material mit einem hochenergetischen Lichtbogen verdampft – kommen plasmabasierte Verdampfer zum Einsatz. Diese unterscheiden sich in der Art der Plasmaerzeugung:

DC (direct current) – Plasma: ein DC-Plasma ist ein Gleichspannungsplasma, bei dem zwischen zwei Elektroden eine elektrische Spannung angelegt wird, welche das Plasma zündet. Die Kathode wird von dem Plasma stetig mit Ionen beschossen und so verdampft. Das zu verdampfende Material muss dabei elektrisch leitfähig sein.

RF (radio frequency) – Plasma: ein Hochfrequenzplasma (mit 13,56 MHz). Durch die Hochfrequenz wird die für das Plasma benötigte Energie induktiv übertragen. Dadurch können auch elektrisch schlecht leitende Materialien verdampft werden.

MF (middle frequency) – Plasma: ein sogenanntes Mittelfrequenzplasma (in der Regel im kHz-Bereich). Mit einer geeigneten elektrischen Steuerung können oxydische Beschichtungen auf unterschiedliche Substrate aufgebracht werden.

HiPIMS oder HPPMS (High Power Pulse Magnetron Sputter) – Plasma: ist ein auf sehr kurzen Impulsen basiertes Plasma (~ 50 µs Pulsdauer). Die mittlere elektrische Leistung ist mit dem eines DC-Plasmas vergleichbar, jedoch wird die diese in sehr kurzen und leistungsstarken Impulsen mit einer Leistung bis in den MW-Bereich an das Plasma abgegeben.

Forschungsvorhaben

Aktuelle Forschungsvorhaben:


Abgeschlossene Forschungsvorhaben: