PVD-Sputter-Abscheidung kubischer Bornitridschichten mittels hochfrequent angeregter Plasmen

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• Andreas Schütze

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Materialien aus der Automobil- und Werkzeugindustrie werden durch fortschreitende Technisierung zunehmend beansprucht, was oft zu frühzeitigem Versagen von Bauteilen oder Werkzeugen führt. Besonders der Verschleiß hochbeanspruchter Oberflächen ist hierbei ein zentrales Problem. Daher rückt die Abscheidung spezieller Hartstoffschichten in den Fokus, um den gestiegenen Anforderungen gerecht zu werden. Superharte Materialien wie Diamant und kubisches Bornitrid (cBN) sollen als Verschleißschutz die Standzeiten von Werkzeugen erheblich verlängern. Die Forschungsarbeit behandelt die Abscheidung haftfester cBN-Schichten durch einen reaktiven Sputterprozess eines Borkarbidtargets (B4C). Der Prozess wird in eine Nukleations- und eine Wachstumsphase unterteilt, wodurch die Parameter der Wachstumsphase zu einem spannungsärmeren Wachstum der kubischen Phase führen. Die Deposition erfolgt auf Silizium- und Stahlsubstraten. Transmissionselektronenmikroskopische Untersuchungen zeigen, dass die Schichten eine texturierte, nanokristalline Struktur aufweisen. Zudem wurden zahlreiche tribologische, elektrische und optische Eigenschaften wie Reibwert, Verschleiß, spezifischer Widerstand und Brechungsindex gemessen. Die Ergebnisse zur negativen Elektronenaffinität und zur Oberflächenenergie belegen das enorme industrielle Anwendungspotential der cBN-Schichten.

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• Année de publication: 1997