Haftungsoptimierung harter und superharter Schichten

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Dünne Schichten sind in der Lage, nahezu unabhängig von den Eigenschaften der Grundwerkstoffe, die Eigenschaften der Bauteiloberflächen für die Anwendung zu optimieren. Ein Problem stellt aber die Haftung dieser harten Schichten dar. Es werden Möglichkeiten aufgezeigt die Haftung von a-C: H- und cBN-Schichten zu verbessern. Als Haftvermittler für die a-C: H-Schicht auf Stahl diente Titan und Aluminium. Bei erhöhtem Sauerstoffgehalt im Titan enthafteten die a-C: H-Schichten. Hierbei bildeten sich Titanoxidbindungen, die eine für gute Haftung notwendige Titankarbidbildung verhinderten. Kubisches Bornitrid (cBN) kann nicht ohne eine hexagonale (hBN) Phase abgeschieden werden. Da die hBN-Oberflächenrauhigkeit zu mechanischen Spannungen im Interface cBN/hBN führt, sollte diese Rauhigkeit durch Variation der Beschichtungsparameter verringert werden. Es zeigte sich, daß ein bestimmtes Verhältnis zwischen hBN-Rauhigkeit und hBN-Schichtdicke für die cBN-Haftung vorteilhaft ist. Zusätzlich reagiert das Bornitrid mit der Feuchtigkeit der Luft und vergrößert so das Schichtvolumen. Die dadurch auftretenden Schichtspannungen führen zur Enthaftung vom Substrat. Diese Reaktion wurde mit einer Stickstoffplasmanachbehandlung der Schicht unterbunden.