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PVD Technologie

PVD – Dünnschichttechnologie durch physikalische Gasphasenabscheidung

Physical Vapour Deposition (PVD) ist eine Beschichtungstechnologie auf rein physikalischer Wirkungsebene. Unter Hochvakuum werden z.B. mittels thermischen Verdampfens, Ionenplattierens oder Sputterns, Atome und Atomcluster von einem meist metallische Targets abgetragen. Dieser Metalldampf kann direkt auf einem Bauteil angebracht werden (Metallisieren) oder er verbindet sich mit einem zugeführten Reaktivgas (i.d.R. Stickstoff oder kohlenstoffhaltige Gase). In weiterer Folge stellen sich komplexe chemische Verbindungen ein. Die Schichtstärken dieser Hartstoffschichten sind zwischen 1 nm bis 5 µm einstellbar. Sowohl Schichtsystem als auch -dicke werden anhand der konkreten Kundenanforderungen definiert.

Die Anbindung der Beschichtung an das Substratmaterial, der herausforderndste Prozessschritt, wird durch eine gezielte Aktivierung der Oberfläche erreicht. Verschiedenste Metalle können, abhängig vom gewünschten Endresultat, als Target dienen. Titan, Chrom oder Kupfer sind nur einige Beispiele. Umgekehrt können auch verschiedenste Substrate beschichtet werden: Metalle ebenso wie Keramik, Glas oder Kunststoff, aber auch Textilien. Wissenschaft und Industrie forcieren zurzeit die Entwicklung von Schichten mit biozider Wirkung, wie etwa mit komplexen Kupfersystemen, um einen Nutzen aus deren antiviralen und antibakteriellen Eigenschaften zu ziehen. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Beschichtung von Kunststoff-Gleitlagerbuchsen mit einer Kohlenstoff-Mangandisulfid-Schicht, um deren Verschleißbeständigkeit und Reibungskoeffizienten zu verbessern.
Die Anwendungsmöglichkeiten sind nahezu unbegrenzt.

Oberflächenphysik und Ingenieurs-Wissenschaften vereint

Die bei RÜBIG entwickelten PVD-Prozesse basieren auf einer Abtragung der Atome mittels Magnetronsputterns. Über eine außen angelegte Spannung wird das für die Zerstäubung vorgesehene Argon auf das Targetmaterial hin beschleunigt. Das gebildete Magnetfeld zwingt die Ionen in eine spiralförmige Laufbahn und provoziert häufigere Zusammenstöße mit dem Target. Infolgedessen werden mehr Atome in der Targetoberfläche freigesetzt. Die vom Argon an das beschossene Atom übertragene Kraft bleibt im Hochvakuum bestehen. So können die Targetatome die Strecke zum Substrat zurückzulegen. Durch gezielte Drehung der Bauteile um mehrere Achsen wird eine homogene Schicht (-dicke) auf dem Substrat erzielt.

Der Prozess

Der Prozess findet unter niedrigen Temperaturen statt. Daher kommt es zu keinem bzw. nur sehr geringem Verzug der Bauteile. Auch im Fall von Kunststoff: die Oberflächenaktivierung erfolgt bei maximal 100°C und natürlich in Plasma bzw. mit Hilfe einer Ionenquelle. RÜBIG PVD-Anlagen ermöglichen ein exaktes Einstellen von Materialeigenschaften wie Härte, Haftung, Lebensdauer oder mechanischer Eigenschaften. Eine entsprechend aufbereitete Prozessvisualisierung erlaubt die Darstellung der relevanten Parameter in einer strukturierten Form. Die Anlagen sind außerdem mit einem eigens entwickelten Sicherheitskonzept ausgestattet. Dieses leitet eine Verriegelung und Kühlung der Anlage ein, sollte es zu einem Ausfall von Strom oder anderer Medien (Gasen) kommen. Darüber hinaus besticht die Technologie durch ihre Umweltfreundlichkeit und ihre Kosteneffizienz, vor allem bei der Überführung in die Serienproduktion.