Entwicklung und Untersuchung mehrlagiger PVD-Kohlenstoffschichten als Schutz vor tribologischer und korrosiver Beanspruchung

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Bei der Herstellung von Maschinenkomponenten, die korrosiven und tribologischen Beanspruchungen ausgesetzt sind, entstehen hohe Kosten. Dies liegt oft an der Notwendigkeit, widerstandsfähige Sondergusswerkstoffe und Spezialstähle zu verwenden, was aufwändige Herstellungsverfahren und teure Rohstoffe erfordert. Eine kostengünstigere und umweltfreundlichere Alternative besteht im Aufbringen von Schutzschichten auf günstigere Werkstoffe wie niedriglegierten Stahl. Moderne amorphe Kohlenstoffschichten bieten sich aufgrund ihrer Eigenschaften als effektives Beschichtungsmaterial an. Die Arbeit entwickelt ein Duplexsystem aus dem vergüteten und plasmanitrierten Stahl 42CrMo4 sowie mehrlagigen Kohlenstoffschichtsystemen, die mittels reaktivem MSIP PVD abgeschieden werden. Ziel ist es, eine hohe Beständigkeit gegen tribologische und korrosive Beanspruchungen zu erreichen. Hierzu werden verschiedene Werkstoffkonzepte und Schichtarchitekturen realisiert und analysiert, einschließlich Variationen der Beschichtungsprozesse. Die Eigenschaften des Verbunds aus Beschichtung und Substrat, wie Schichtdicke, Härte und Oberflächenrauheit, werden untersucht. Zudem erfolgt eine Analyse der Haftfestigkeit und der Beständigkeit gegen korrosive Einflüsse durch Polarisationsversuche und Salzsprühnebeltests. Das tribologische Verhalten wird unter verschiedenen Bedingungen getestet, und die Durchlässigkeit für flüssige Medien wird mittels Ferroxyl-Test