Die prozess- und strömungsabhängige Schichtabscheidung beim Hohlkathoden-Gasfluss-Sputtern untersucht an Titan- und Wolframschichten

Abstract

Flugzeugtriebwerke und insbesondere deren Schaufeln erfahren im Einsatz einen mechanischen, thermischen und chemischen Angriff, der sich negativ auf die Lebensdauer der Bauteile auswirkt. Zur Erhöhung der Lebensdauer der Triebwerksschaufeln werden diese mit Schutzschichten versehen. Das Hohlkathoden-Gasfluss-Sputterverfahren (GFS) bietet eine Alternative zu den konventionellen Beschichtungsverfahren. Es ist in der Lage, die komplex geformten Bauteile komplett zu beschichten, ohne sie zu manipulieren oder eine zweite Beschichtungsquelle einzusetzen. Durch den Einsatz eines hohen Inertgasstroms gelangt das abgesputterte Material von der Beschichtungsquelle zu den „Non Line of Sight“-Bereichen (NLOS) des Substrats. Mit den Modellwerkstoffen Titan und Wolfram wurde im ersten Teil der Arbeit der Zusammenhang zwischen Schichtmorphologie und Prozessparametern beim GFS untersucht. Im zweiten Teil konnte gezeigt werden, dass die Schichtabscheidung und damit die Fähigkeit NLOS-Bereiche zu beschichten von der Gasströmung abhängen. Dadurch ist es möglich, den Stoffübergang mit der Grenzschicht-Theorie zu erklären und die Gasströmung während des Beschichtungsprozesses zu simulieren.