PVD-Hochleistungsschichten

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Dr. Christian Kalscheuer

Oberingenieur

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Vorlesungs-und Prüfungsinformationen

 

Die Studierenden kennen insbesondere:

  • Die Grundlagen der Physical Vapour Deposition (PVD)-Dünnschichttechnologie mit Blick auf die Schichtabscheidung und Schichtcharakteristika
  • Prozessspezifische Merkmale und Unterschiede sowie prozessbedingte Schichteigenschaften
  • Die innovativen und industriell etablierten Analysemethoden von der Plasmadiagnostik bis zur tribologischen Erprobung
  • Die anwendungsorientierte Prozess- und Schichtwerkstoffauswahl sowie Schichtabscheidung

Nach erfolgreicher Teilnahme an der Modulveranstaltung sind die Studierenden in der Lage, typische Beschichtungsprozesse der PVD-Dünnschichttechnologie zu beschreiben, die prozessspezifischen Vor- und Nachteile sowie die Grenzen der Prozesse und Schichtsysteme zu erläutern, die Einsatzgebiete unterschiedlicher Schichtsysteme und -werkstoffe darzustellen und typische Anwendungsbeispiele aufzuzählen.

Die Studierenden können den Einsatz und die Auswahl unterschiedlicher PVD-Beschichtungsprozesse und Schichtwerkstoffe mit Blick auf die Anwendungsgebiete, allgemeiner Maschinenbau, Produktions- und Fertigungstechnik, Energietechnik, Automobil- und Luftfahrttechnik sowie Medizintechnik nachvollziehen.

 
Übersicht zu den Inhalten des Studienfachs PVD-Hochleistungsschichten

Kapitel

Inhalte/Beschreibung

1. Einsatzgebiete und Potentiale der PVD-Dünnschichttechnologie

  • Wirtschaftliche Bedeutung
  • Anwendungsbeispiele

2. Prozesstechnische Grundlagen der PVD-Dünnschichttechnologie

3. Plasmatechnische Grundlagen der PVD-Dünnschichttechnologie

  • Gleichstrom-Variante (dcMS)
  • Gepulste Varianten (mfMS; HPPMS; dcMS/HPPMS)

4. Prozessvarianten Magnetron Sputtering (MS) und Lichtbogenverdampfung (Arc)

  • Laserstrahlverdampfung
  • Gepulste Lichtbogenverdampfung
5. Prozessvarianten Gasflusssputtern (GFS) und Elektronenstrahlverdampfen (EB)

6. Diamantähnliche amorphe Kohlenstoffschichten (Diamond-like Carbon)

  • Grundlagen, Varianten, Herstellung
  • Anwendungsbeispiele aus der Forschung

7. Nitridische und oxinitridische Hartstoffschichten

  • Grundlagen, Varianten, Herstellung
  • Anwendungsbeispiele aus der Forschung

8. Oxidische Schutzschichten

  • Grundlagen, Varianten, Herstellung
  • Anwendungsbeispiele aus der Forschung

9. Anwendungsorientierte Schichtentwicklung, Schichtherstellung und praxisnahe Prüfung

  • Mechanische und chemische Substratvorbereitung
  • Probenchargierung, Abscheidung
  • Methoden moderner Oberflächenanalytik

10. Prüfung der grundlegenden Schichteigenschaften

  • Schichtdicke
  • Topographie
  • Mechanische Eigenschaften
  • Phasenzusammensetzung

11. Prüfung der Haftung zwischen Schicht und Grundwerkstoff

  • Rockwell-Indentation
  • Scratchtest
  • Impacttest

12. Erprobung und Bewertung des Leistungsverhaltens

  • Tribologische Prüfstände
  • Benetzungsverhalten
  • Raman-Spektroskopie