Die DLC-Schichten

diamantartige Kohlenstoffschichten

Amorphe diamantartige Kohlenstoffschichten finden wegen ihrer herausragenden Eigenschaften zunehmend neue Einsatzgebiete.
Mit unterschiedlichen Verfahren kann MAT amorphe diamantartige Kohlenstoffschichten unter 200° C Prozesstemperatur abscheiden.
Diese amorphen, isotropen, homogenen gut haftenden Schichten konstanter Oberflächenqualität zeichnen sich besonders durch hohe Härte, hohe Elastizität und sehr gute Gleitreibung aus. Weiterhin besitzen sie gute optische Eigen­schaften und sind chemisch beständig.
Das Applikationsfeld von DLC-Schichten ist vielfältig. Der Einsatz von diamantartigen Kohlenstoffschichten bietet sich vor allen zur Verbesserung des Reibverhaltens sowie der Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit in unterschiedlichen Systemen an. So können z.B. Standzeiten erhöht oder Notlauf­eigenschaften verbessert werden. Die Schichteigenschaften gestatten aber auch die Anwendung für den Schutz optischer Gläser.
Die Abscheidung der diamantartiger Schichten erfolgt mit modernsten, umwelt­freundlichen Vakuumbeschichtungsverfahren unter Einsatz von Ionenstrahl- und Plasma­technologien.

Was sind diamantartige Kohlenstoffschichten ?

In der Natur existiert Kohlenstoff in zwei Modifikationen, als Graphit und als Diamant. Graphit hat eine hexagonale Schichtstruktur, deren einzelne Ebenen sehr leicht gegeneinander verschoben werden können. Deshalb wird Graphit in vielen technischen Anwendungen als fester Schmierstoff eingesetzt. Diamant besitzt eine kubische Kristallstruktur, die sich durch eine hohe Bindungsenergie zwischen den Kohlenstoffatomen auszeichnet. Wegen der daraus resultierenden großen Härte wird Diamant hauptsächlich für Dreh- und Schneidwerkzeuge genutzt.

Im Hochvakuum lassen sich bei niedrigen Temperaturen amorphe Kohlenstoffschichten abscheiden. Diese Schichten haben einen hohen Anteil an diamantähnlichen Bindungen und werden deshalb als DLC-Schichten (Diamond-Like Carbon) bezeichnet. Es gibt dotierte und undotierte Schichten. Die dotierten Schichten werden mit Metallen oder Nichtmetallen modifiziert. Metalldotierte Schicht (z.B. a:C-H:Me (Me=Cr, W oder Ti), Nichtmetalldotierte Schicht (z.B. a:C-H:x (x=Si, O oder N). Viele ihrer Eigenschaften reichen an Diamant heran und können durch gezielte Variation der Abscheidungsbedingungen den Erfordernissen angepaßt werden.

Einsatzmöglichkeiten

  • Schutzschichten für Optik
  • Maschinenbau, Sonder- u. Präzisions-
  • Werkzeugbau
  • Luft- und Raumfahrt
  • Medizintechnik
  • Chemie
  • Textilindustrie
  • Elektrotechnik/Elektronik
  • Sonderanwendungen,Pumpen, Dichtungen, Ventile
  • Lebensmittelindustrie

 

Vorteile

  • hohe Härte 4000 – 6000 HV0,025
  • niedriger Reibkoeffizient, ca. 0,05 – 0,1
  • hohe Elastizität
  • beständig gegen Säuren, Basen, Lösungsmittel
  • gute thermische Stabilität
  • hohe thermische Leitfähigkeit
  • elektrisch isolierend, keine Korrosion durch Lokalelemente
  • physiologisch und lebensmittelhygienisch unbedenklich à biokompatibel
  • umweltfreundliche Verfahrenstechnik
Hinweis

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Abb. 1: Verschleiß verschiedener Substrat-Schicht-Systeme (Tibometerter)

Werkstoffdaten

  • Grundmaterialien:    Metalle (gehärtete Stähle, Al- und Ti-Legierungen, Hartmetalle,

Superlegierungen), Keramik, Glas,

  • Abmessungen:       bis 500 x 500 mm2
  • Schichtdicken:        < 1 µm
  • Härte:                     > 4000 HV
  • E-Modul:                > 200 GPa
  • Reibungswert:        0,15
Hinweis

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Abb. 2: Reibungszahlen verschiedener Stahl-Schicht-Systeme (gemessen gegen eine WC- Hart­metall-Kugel im oszillierenden Tribometer)