| Titel | ZrCg-Untersuchung gepulster PVD-Beschichtungsvarianten auf ihre tribologischen Schichteigenschaften |
| Autor | K. Bobzin, E. Lugscheider, N. Bagcivan, A. Krämer |
| Infos zum Autor | Institut für Oberflächentechnik RWTH Aachen - Anika Krämer - Augustinerbach 4-22 52062 Aachen Tel.: +49 (0) 241 80 95578 Fax: +49 (0) 241 80 92264 Email: kraemer@iot.rwth-aachen.de |
| Inhalt | Es wurde die Metall-Kohlenstoff-Schicht Zirkoniumkarbid (ZrCg) als gradiertes Schichtsystem mittels gepulster Magnetron Sputter Ion Plating- Physical Vapor Deposition (MSIP- PVD) Technologie auf dem Wälzlagerstahl 100Cr6 abgeschieden. Diese Schichtsystementwicklung erfolgte im Rahmen des AiF-Projektes Reibungsmindernde PVD-Schichten für trockenlaufende Hybridwälzlager am Institut für Oberflächentechnik der RWTH Aachen. Beruhend auf den Erfahrungen, die aus anderen Projekten bei der Entwicklung von gepulsten PVD-Prozessen gewonnen wurden, haben die eingesetzte Schaltfrequenz der Kathoden und der ″duty cycle″, also das Verhältnis der Zeit der Leistungseinbringung zur Gesamtpulsdauer, großen Einfluss auf die Schichtausbildung. Daher wurden diese Parameter in einer Studie für das gepulst abgeschiedene ZrCg untersucht. Um die Einflüsse auf die Schichtmorphologie, die Schichtstruktur und die mechanisch-physikalischen Schichteigenschaften zu bestimmen, wurden Bruchstrukturuntersuchungen am Rasterelektronenmikroskop zur Ermittlung der Schichtmorphologie, die Röntgendiffraktrometrie zur Bestimmung der Schichtstruktur sowie das Verfahren der Nanoindentation zur Evaluierung der mechanisch-physikalischen Schichteigenschaften eingesetzt. Des Weiteren wurde der Einfluss dieser Parametervariationen auf die Schichteigenschaften im Ball-on-Disk Tribometer untersucht. Es konnte nachgewiesen werden, dass sowohl die gewählte Pulsfrequenz als auch der ″duty cycle″ die Schichtei-genschaften deutlich beeinflussen. Insbesondere wurden Unterschiede in den mechanisch-physikalischen und den tribologischen Eigenschaften der Beschichtungsvariationen festgestellt. Daher kann eine sorgsame Auswahl der Pulsparameter zu einer verbesserten Schichtperformance führen. Within the AiF project ″Friction-reducing PVD-layers for dry running hybrid roller bearings″, the metal carbon layer zirconium carbide (ZrCg) was developed as graded layer system at the surface engineering institute of the RWTH Aachen University. It was deposited by pulsed Magnetron Sputter Ion Plating Physical Vapor Deposition (MSIP PVD) technology onto the roller bearing steel 100Cr6. Based on experiences from other projects, the pulse frequency and the ″duty cycle″, which describes the relationship of the time of power applyment to the total pulse duration, have large influence on the coating performance. Therefore, these parameters were examined for the pulsed deposited layer system ZrCg. In order to determine the influences on layer morphology, on coating struc-ture and on mechanical-physical layer characteristics, fracture cross-sections were investigated at the scanning electron microscope (SEM) for the determination of the layer morphology. X-ray diffraction was used for the de-termination of the coating structure. Nanoindentation tests evaluated the mechanical-physical layer characteristics. Furthermore, the influence of these parameter variations was examined by ball-on-disk tribometer. It has been proved that both selected parameters, pulse frequency and ″duty cycle″, affect the coating characteristics clearly. In particular, differences were determined in mechanical-physical and tribological characteristics of the coating variations. So, a careful selection of the pulse parameters can lead to an improved layer performance.″ |
| Datum | 2005 |
