Beeinflussung des Lichtbogenverhaltens im kaskadierten DC-Ein-Kathoden-Ein-Anoden-Plasma-Generator (DC-EKEAPG) zur Verbesserung der Prozessstabilität und der Schichteigenschaften
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Mit diesem Projekt konnten die beiden Forschungsinstitute einen wesentlichen Beitrag zur Beobachtung des Lichtbogenverhaltens in einem kaskadierten Plasmagenerator herausarbeiten. Darüber hinaus konnten Diagnostiken, Simulations-, Erweiterungs-Manipulationsverfahren entwickelt werden, die sowohl in der aktiven Forschungen, als auch in zukünftigen Untersuchungen genutzt und ausgebaut werden können. Aus den diagnostischen Untersuchungen (z.B. Hallsonden-Messung und Spiegel-High-Speed-Kamera-Aufnahmen), den Simulationen und den darauf aufbauenden experimentellen Untersuchungen lässt sich folgendes Fazit zum Lichtbogenverhalten ableiten: ▪ Klassische konventionelle DC-Ein-Kathoden-Ein-Anoden-Plasma-Generator-Aufbauten besitzen eine axiale und azimuthale Positionsänderung des anodischen Fußpunktes. ▪ Bei dem kaskadierten DC-Ein-Kathoden-Ein-Anoden-Plasma-Generator ist die Position des anodischen Fußpunktes fixiert. ▪ Der anodische Fußpunkt und somit die Lichtbogenposition lassen sich bei diesen Plasmageneratorentypen durch sekundäre Magnetfelder verschieben und beeinflussen. ▪ Die Verschiebung des Fußpunktes haben einen Einfluss auf die Partikeleigenschaften und damit auf den Schichtaufbau. Vergleichend zwischen dem kaskadierten Aufbau und nicht kaskadierten, konventionellen Aufbau kann das „Rainbow-Falschfarbenbild“, als eindeutige Darstellungsmethode zur Fixierung des anodischen Fußpunktes an einem bestimmten Ort, herangezogen werden. In diesen Bildern ist noch einmal der deutliche Unterschied, der Lichtbogenfixierung beim kaskadierten DC-Ein-Kathoden-Ein- Anoden-Plasma-Generator zu erkennen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Influence of external magnetic fields on the coatings of a cascaded plasma generator, IOP Conference Series: Materials Science and Engineering 480 (2019), 012004
K. Bobzin, M. Öte, M. A. Knoch, H. Heinemann, S. Zimmermann, J. Schein
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Modeling and Simulation of a Cascaded Plasma Generator, 13.12.2019, 9. RIPT (Les Rencontres Internationales de la Projection Thermique) in Jülich
K. Bobzin, M. Öte, M. A. Knoch, H. Heinemann, S. Zimmermann, J. Schein
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Diagnostic Results and Investigations of a Cascaded DC Single-Cathode-Single-Anode Plasma Generator, 28.05.2021, Onlinekonferenz International Thermal Spray Conference 2021
S. Zimmermann and J. Schein, K. Bobzin, W. Wietheger, M. A. Knoch and H. Heinemann
