Forschungsaktivitäten und Aufgaben der Abteilung Oberflächentechnik

Die erste Möglichkeit besteht in der Abscheidung völlig neuer Schichten. Hier ist das kubische Bornitrid (c-BN) mit seinen überragenden Materialeigenschaften zur Zeit eines der interessantesten Materialien. Schon die Erzeugung des c-BN in Form von Schichten mittels Gasphasenabscheidung erfordert einen gezielten Ionenbeschuss der aufwachsenden Schicht, ohne den nicht die kubische Phase, sondern lediglich amorphe oder hexagonale Strukturen aufwachsen.

Die Erzeugung von c-BN-Schichten, die auf den Substraten auch noch eine gute Haftfestigkeit aufweisen, ist in diesem Zusammenhang eine weitere Herausforderung, die z.B. mit unterschiedlichen Zwischenschichten erreicht werden kann.

Eine zweite Möglichkeit ist die Variation der Zusammensetzung bekannter Schichttypen. Hier ist als konkretes Beispiel die altbewährte Hartstoffschicht Titannitrid (TiN) zu nennen, die durch die Zugabe einer zweiten metallischen Komponente oder durch Variation des Stickstoffgehaltes in ihren Schichteigenschaften in weiten Grenzen variiert werden kann.

So hat das unterstöchiometrische TiN_x mit x < 1wegen der in Grenzen gezielt einstellbaren mechanischen Eigenschaften ein völlig neues Anwendungspotential als Schicht für die Integration von Mehrfachfunktionen.

So sind maßgeschneiderte Schichteigenschaften denkbar, die einerseits eine Bearbeitung wie z.B. die Zerspanung mit Diamantwerkzeugen erlauben, andererseits als Abformwerkzeug bei der Polymerverarbeitung einen ausreichend hohen Verschleißwiderstand aufweisen.

Schließlich ist als dritte Möglichkeit die Weiterentwicklung  bestehender Verfahren zu nennen.

Zu diesem Themenkomplex gehört einerseits das Borieren aus der Gasphase, wozu auch eine plasmaunterstützte Variante gehört,und andererseits beim altbekannten Plasmanitrieren die Übertragung der Prozesskenngrößen auf die Behandlung von Aluminiumlegierungen.

Die bisherigen Entwicklungen bei diesen thermochemischen Verfahren sind fast ausschließlich empirisch erfolgt und insbesondere beim Borieren liegen die entscheidenden Verfahrensfortschritte schon einige Zeit zurück.

Es sind deshalb für aussichtsreiche Weiterentwicklungen bei diesen Verfahren zukünftig auch grundlegende Untersuchungen notwendig, die auch die Ermittlung der spezifischen Transportvorgänge und der ablaufenden Reaktionsmechanismen mit einschließt.