DD210313A1 - Verfahren zur herstellung von hartstoffschichten - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hartstoffschichten, die in der Werkzeugindustrie zur Standzeiterhoehung von Schneid-und Stanzwerkzeugen auf deren Oberflaeche aufgebracht werden. Mit der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von verschleissarmen Hartstoffschichten, insbesondere auf der Basis von Titan, Zirkonium und Hafnium geschaffen worden, das sowohl mit einem Verfahrensschritt auskommt, als auch bezueglich Energie-und Zeitaufwand die Herstellung der Hartstoffschichten kostenguenstig erlaubt. Das wird erreicht, indem die Aktivierung der Reaktionspartner im Plasma eines Hohlkatodenbogen- Verdampfers erfolgt.
Description
Verfahren zur Herstellung von -Hartatoffschichten
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hartstoffschichten, die in der Werkzeugindustrie zur Standzeiterhöhung von Schneid- und Stanzwerkzeugen auf deren Oberfläche aufgebracht werden,,
Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Es sind eine Reihe von Verfahren zur Herstellung von Hartstoffschichten bekannt, die grob .in chemische und physikalische Verfahren unterteilt werden können, Die- chemischen Verfahren benötigen zur Bildung der Hartstoff schichten in vernünftigen AbMcheidii^sAateB^sO^hohe" Substrattemperaturen (1200 K), daß sie nur für sehr temperaturbeständige Substrate geeignet sind.. Von den physikalischen Verfahren werden zwei nachstehend näher erläutert, Im DD WP 131 184 wird ein Verfahren beschrieben, bei dem zunächst im 'Hochvakuum'eine: reine Metallschicht auf dem Substrat abgeschieden.wird. In einem zweiten Verfah-.rensschritt wird diese1 Schicht unter dem Einfluß'einer stromstarken Gasentladung bei Temperaturen zwischen 35O0C und 9000C unter dosierter Zuführung eines oder mehrerer gasförmiger Wirkmedien in die gewünschte Hartstoffschicht umgewandelt. Als Nachteil dieses Verfahrens ist zu sehen, daß die Hartstoffschicht erst in zwei aufeinanderfolgenden Prozessen gebildet wird 'und die Temperaturbelastung der Substrate z.T. hoch ist. In der OS DS 30 27 526 wird die' Harts toff'schicht dürcli das' Plasma1 einer Uieäderv'olt-r
Bogenentladung gebildet. Durch die Medervolt-Bogenentladung wird der Metalldampf erzeugt, der anschließend im Plasma aktiviert wird, so daß sich in einem Verfahrensschritt die Här ta t.off schicht bildet.. Bei dem Verfahren bleibt aber durch die Anordnung der Katode gegenüber der Tiegelanode der Raum in der !Sähe der Tiegelnormale, in dem verfahrensbedingt die größte Dampfdichte vorhanden ist, für die Beschichtung ungenutzt. Dadurch sind trotz hoher Verdampfungsraten im Tiegel an den Substraten, die sich bedingt durch den Aufbau des Verdampfers .an Orten geringerer Dampfdichte befinden, geringe Abacheidungsraten zu erwarten.
Ziel der Erfindung
Mit der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von verschleißarmen Hartstoffschichten, insbesondere; auf der Basis von Titan, Zirkonium und Hafnium'geschaffen worden-,·, das sowohl mit eines Verfahrensschritt auskommt, als auch bezüglich Energie- und Zeitaufwand die Herstellung der Hartstqffschichten .kostengünstig .erlaubt.
Darlegung;'des" W-es^iil" der;"Erfindung^ . .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur Herstellung verschleißarmer Hartstoffschichten durch Verdampfen'von Titan, Zireon oder Hafnium zu finden, das mit einem Verfahrensschritt auskommt und ein kostengünstiges Beschichten ermöglicht. Erfindungsgemäß wird als Verfahren das reaktive ionengestützte Bedampfen mit Hilfe der Holkatodenbogen-Entladung angewendet. Damit wird die Zielstellung, die unmittelbare Abscheidung der Schichten in einem Verfahrensschritt zu erreichen, sicher erfüllt, Zum anderen 13t die Hohlkatodenbogen-Entladung für das vorliegende- Verfahren besser geeignet als die I?iä.dervoltbogenentladung. Die Zündung der Hohikatodenbogen-Entladung bereitet nach DD PS .132 158 keine^ Schwierigkeiten. Durch,eine kompakte bauweise des Verdampfers wird erreicht, daß die: zu beschichtenden Substrate imRezipien-
.
ten an den Ort mit der größten Abscheidungsrate gebracht werden können, wodurch eine effektive Ausnutzung des erzeugten Metalldampfes erreicht wird. Die Hohlkatödenbogen-Entladung brennt in einer inerten Gasatmosphäre, vorzugsweise in Argon, ..das durch die Hohlkatode in den Hezipienten strömt. Durch den Mechanismus in der Hohlkatodenbogen-Entladung ist gegeben, daß die reaktiven Gase keinen Einfluß auf die Vorgänge in der Katode haben, wodurch die Entladung in einem weiten Parameterbereich bei hoher Lebensdauer der Katode stabil brennt. Verfahrenstechnisch hat das Brennen der Entladung mit Inertgas noch den Vorteil, daß man die Substrate im Rezipienten ohne Anwesenheit von reaktiven Gasen durch Ionenbombardement vorreinige n^karm-v; Weiterhin:::! st die Elektrön§nStr6rad\Lchte, die. für die, Prozesse: der, reaktiven Beschichtun^g ,eine entscheidende Bedeutung hat, in der Hohlkatοdenbogen-Ehtladung höher als in der Medervoltbogenentladung.'
Ausführungsbeispiel
Die Erfindung: soll, nachstehend an einem Ausfülirung^ei-. spiel erläutert . werdeit*..Z.iiif-;Heirstellung der HarÄsteifi1*™*: schichten, im vorliegenden Beispiel auf der Grundlage von Titan, wird das Titan in die Tiegelanode des Hohlkatodenbogen-VeMaxapfers eingebrächt, der sich in dem Rezipienten einer Hochvakuumanlage befindet. Die Substrate werden isoliert von der Rezipientenwand angebracht und über eine' Stromdurchführung mit dem negativen Pol einer Spannungsquelle verbunden. Der*'Pluspol dieser Spannungsquelle befindet sich auf dem Potential des Rezipienten. Danach wird die. AnlageOauf einen Druck von 10 Pa-gebracht. Durch die Hohlkatode wird dann ein Gasstrom von 60 PaIs"" eingestellt und die Entladung gezündet. 'Bei Ent lad ungss trossen um 30 A und Sübstratspannungen um - 200 V werden die Oberflächen der" Substrate gereinigt. !lach der Reinigung wird der Entladimgsstrom. auf'--150 A erhöht. Dadurch setzt' die Verdampfung de's" Titans"'ein-.-
Gleichzeitig' wird in den Rezipienten-als reaktives Gas Stickstoff in der Menge eingelassen, daJ3 sich ein Partialdruck von ρ 10 Pa einstellt. Bei einer Substratvorspannung von - 100 Y scheidet sich die TiJJ-Hartstoffschicht auf dem Substrat ab. Die Entladung wird erdfrei betrieben oder kann über einen Widerstand mit der Anode der Entladung verbunden werden.
Claims (3)
- Erfindungsansprucht . Verfahren zur Herstellung von Hartstoff3chichten durch Verdampfen von Titan, Zirkon oder Hafnium bei gleichzeitiger Anwesenheit von Stickstoff in dem Restgas des Vakuumrezipienten, gekennzeichnet dadurch, daß die Aktivierung der Reaktionspartuer im Plasma eines Hohlkatodenbogen-Verdampfers erfolgt. .
- 2. Verfahren nach -Puruct I, gekennzeichnet dadurch, daß )der Hohlkatodenbogen-Verdampfer gleichzeitig den- Me- A talldasv&f erzeugt,
- 3. Verfahren nach funlct 1 un-ä- 2, gekennzeichnet dadurch, daß im Restgas neben Stickstoff, Argon, Kohlenstoff und Sauerstoff enthalten ist.
Priority Applications (1)
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| DD24345882A DD210313A1 (de) | 1982-09-24 | 1982-09-24 | Verfahren zur herstellung von hartstoffschichten |
Applications Claiming Priority (1)
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| DD210313A1 true DD210313A1 (de) | 1984-06-06 |
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Country Status (1)
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|---|---|
| DD (1) | DD210313A1 (de) |
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1982
- 1982-09-24 DD DD24345882A patent/DD210313A1/de unknown
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