Labor-CVD-Anlage

• Fachliche Zuordnung: Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung in 2008
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 86525758

• Erstellungsjahr: 2012

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Forschungsprojekt "Diamant auf Stahl", gefördert von der Bayerischen Forschungsstiftung: Entwicklung von gut haftenden CVD-TiN Zwischenschichten mit mikrorauer Oberflächenmorphologie auf unterschiedlichen Stählen und Hartmetallen, die ein gutes "Einwachsen" einer darauf abgeschiedenen CVD-Diamantschicht ermöglicht. Entwicklung einer Bor-Dotierung der TiN Kristalloberflächen zur Erhöhung der chemischen Bindung aufwachsender kristalliner Diamantschichten. Während des Beginns der Diamant-CVD können Stickstoff-Bor Bindungen an derTiN-Oberfläche in Stickstoff-Kohlenstoff Bindungen umwandeln. Die neu entwickelten TiNB-Zwischenschichten ermöglichen weltweit erstmals die haftfeste und großflächige Beschichtung von unterschiedlichen Stählen mit kristallinem Diamant. In dem großen Laborreaktor können auch mehrere Proben unter gleichen Bedingungen beschichtet werden, so dass reproduzierbare Schicht- und Bauteileigenschaften einstellbar sind. Schon 2 μm dicke TiNB-Schichten verhindern die Grafitbildung bei der CVD-Diamantbeschichtung (Bildung und Zerfall des metastabilen Eisenkarbids) und ermöglichen eine ausreichende mechanische und chemische Diamantverankerung in der mikrorauen TiNB-Oberfläche. Es ließen sich auch viele prototypische Bauteile von Industrie partnern im Rahmen von verschiedenen Forschungsprojekten mit haftfesten TiNB Zwischenschichten & Diamant versehen, die danach teilweise unter produktionsnahen Bedingungen getestet wurden und werden (z.B. Stahlkerne für den Aluminiumdruckguss, Schneidmesser, Gasdruckfedern, HSS Gewindeschneider).

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Chemical vapor deposition of titanium based ceramic coatings on low carbon steel: Characterization and electrochemical evaluation. (2011) Surface and Coatings Technology, 205 (23-24), pp. 5454-5463
  Ali, R., Alkhateeb, E., Kellner, F., Virtanen, S., Popovska-Leipertz, N.
  
• Electrochemical evaluation of the corrosion behavior of steel coated with titanium-based ceramic layers. (2011) Surface and Coatings Technology, 205 (8-9), pp. 3006-3011
  Alkhateeb, E., Ali, R., Virtanen, S., Popovska, N.
  
• Long-term corrosion study of low carbon steel coated with titanium boronitride in simulated soil solution. Electrochimica Acta, 76 (2012) 312-319
  Alkhateeb, E., Ali, R., Popovska-Leipertz, N., Virtanen, S.