Neue PVD-Technologie von RÜBIG

Kupferbeschichtung auf verschiedenen Substraten (Metall, Kunststoff, Stoff, Vlies)
Kupferbeschichtung auf verschiedenen Substraten (Metall, Kunststoff, Stoff, Vlies) © RÜBIG GmbH & Co KG
Beschichtung einer Kunststoffmaske
Beschichtung einer Kunststoffmaske © RÜBIG GmbH & Co KG

29.04.2021

Die von der RÜBIG Gruppe entwickelte Dünnschichttechnologie durch physikalische Gasphasenabscheidung vereint Oberflächenphysik und Ingenieurswissenschaften. Die PVD-Prozesse sind umweltfreundlich und kosteneffizient. Auf den PVD-Anlagen lassen sich außerdem Materialeigenschaften exakt einstellen.

Physical Vapour Deposition (PVD) ist eine Beschichtungstechnologie auf rein physikalischer Wirkungsebene. Unter Hochvakuum werden z. B. mittels thermischem Verdampfens, Ionenplattierens oder Sputterns Atome von einem festen Metall (Target) losgelöst. 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 von wenigen Nanometern bis 10 µm einstellbar. Sowohl Schichtsystem als auch -dicke werden anhand der konkreten Kundenanforderungen definiert.

Vielfältige Anwendungsmöglichkeiten

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. Es können auch verschiedenste Substrate beschichtet werden: Metalle ebenso wie Keramik, Glas oder Kunststoff. Wissenschaft und Industrie forcieren zurzeit die Entwicklung von Schichten mit biozider Wirkung, wie etwa mit komplexen Kupfersystemen, um deren antivirale und antibakterielle Eigenschaften zu nutzen. Ein weiteres Anwendungsbeispiel ist die Beschichtung von Kunststoff-Gleitlagerbuchsen mit einer Kohlenstoff-MangandisulfidSchicht, um deren Verschleißbeständigkeit und Reibungskoeffizienten zu verbessern.

Materialschonendes Verfahren

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 zurücklegen. Durch gezielte Drehung der Bauteile um mehrere Achsen wird eine homogene Schicht (-dicke) auf dem Substrat erzielt. Der Prozess findet unter niedrigen Temperaturen statt. Daher kommt es zu keinem bzw. nur sehr geringem Verzug der Bauteile. Auch im Fall von Kunststoff erfolgt die Oberflächenaktivierung bei maximal 100 °C in Plasma bzw. mithilfe einer Ionenquelle.

Umweltfreundlich und kosteneffizient

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 anderen Medien (Gasen) kommen. Darüber hinaus besticht die Technologie durch ihre Umweltfreundlichkeit und ihre Kosteneffizienz, vor allem bei der Überführung in die Serienproduktion.

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