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Hohlkathodenverfahren

Fraunhofer-Institut für Schicht- und Oberflächentechnik

Hohlkathoden Rundquelle in Betrieb

Beschichtung von Metallband

Durch Plasmaverfahren lassen sich auf Metallbändern Oberflächenfunktionen realisieren, die mit konventionellen Verfahren nicht oder nur unzureichend erreichbar sind, beispielsweise ein optisch transparenter Korrosionsschutz. Um jedoch solche Verfahren in den kontinuierlichen industriellen Fertigungsprozess integrieren zu können, müssen sie hohe Ansprüche an Produktivität, Stabilität und Uniformität über große Flächen erfüllen. Das am IST entwickelte Bandhohlkathoden-Verfahren (strip hollow cathode, SHC) bietet für diese Anforderungen eine aussichtsreiche Lösung.

Grundlage des SHC-Verfahrens ist ein plasmagestützter CVD-Prozess (chemical vapour deposition), wobei das Plasma durch eine Hohlkathoden-Glimmentladung erzeugt wird. Die Besonderheit beim SHC-Verfahren besteht darin, dass das Band selbst die Hohlkathode bildet, indem es in einer entsprechenden Schleife geführt wird. In den entstandenen Zwischenraum wird von unten das Reaktionsgas (Precursor) eingeleitet, am oberen Ende erfolgt die Absaugung der verbleibenden gasförmigen Reaktionsprodukte. Es wird also keine baulich eigenständige Plasmaquelle verwendet. Der Arbeitsdruck liegt bei etwa 0.2 mbar.

Die Vorteile des Verfahrens liegen vor allem in der hohen Abscheiderate und der guten Materialausnutzung. Die dynamische Beschichtungsrate ist materialabhängig und beträgt 20 bis 60 nm m/s. Die Schichtanwendungen liegen beispielsweise in den Bereichen Korrosionsschutz, Kratzschutz und optische Funktionen. In der Regel werden metallische Bänder beschichtet, eine Übertragung auf Kunststoff-Folien erscheint aber möglich. Das SHC-Verfahren wurde bisher an Bändern aus Edelstahl, Stahl, Kupfer und Aluminium erfolgreich demonstriert. Folgende Schichtsysteme wurden bisher hergestellt und untersucht:

  • Korrosionsschutzschichten auf der Basis siliziumhaltiger Plasmapolymere (SiOxCyHz). Diese Schichten sind praktisch kohlenstofffrei, besitzen hervorragende Hafteigenschaften und zeigen bereits bei Schichtdicken unter 100 nm einen wirksamen Korrosionsschutz.
  • Diamantähnliche Kohlenstoffschichten (diamond-like carbon, DLC) als Korrosions- und Kratzschutz, sowie zur Stabilisierung weicher Materialien. Beispielsweise übertreffen DLC-Deckschichten auf Roh-Aluminium deutlich die Härte konventioneller Eloxal-Schichten.

Darüber hinaus eignet sich das Verfahren zur Plasma-Aktivierung von Metall- oder Kunststoff-Oberflächen, beispielsweise zur besseren Benetzbarkeit für nachfolgende Lackschichten.

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Zuletzt aktualisiert am: 2013-09-22 21:57:42 CEST
Quelle: http://hohlkathoden.fraunhofer.de/de/hk-cvd-prozesse/beschichtung-metallband/
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