Nitridische und oxinitridische HPPMS‐Beschichtungen für den Einsatz in der Kunststoffverarbeitung (Teil 1) Einfluss einer Sauerstoffvariation auf Schichteigenschaften von (Cr,Al)ON und Verbundeigenschaften zwischen Beschichtung und Kunststoffformenstahl

• Published in: Vakuum in Forschung und Praxis : Zeitschrift für Vakuumtechnologie, Oberflèachen und Dünne Schichten Vol. 28; no. 6; pp. 28 - 33
• Main Authors: Bobzin, Kirsten, Grundmeier, Guido, Brögelmann, Tobias, de los Arcos, Teresa, Wiesing, Martin, Kruppe, Nathan C.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: 01.11.2016
• ISSN: 0947-076X; 1522-2454
• DOI: 10.1002/vipr.201600632

Abstract In der Kunststoffverarbeitung zählen adhäsiver und abrasiver Verschleiß zu den Hauptschadensmechanismen. Für den Verschleißschutz und die Standzeiterhöhung der in der Verarbeitung eingesetzten Werkzeuge und zur Verbesserung der Produktqualität der hergestellten Kunststoffprodukte werden mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (physical vapour deposition, PVD) hergestellte binäre oder ternäre Schichtsysteme auf Chrombasis wie CrN und (Cr,Al)N eingesetzt. Da die chemische Zusammensetzung eines Schichtsystems einen erheblichen Einfluss auf die sich ausbildende Reaktionsschicht an der Schichtoberfläche und somit auf die Benetzung des beschichteten Werkzeugs durch Kunststoffschmelze hat, war es das Ziel dieser Arbeit, durch eine Variation des Sauerstoffflusses im dcMS/HPPMS (direct current magnetron sputtering/high power pulse magnetron sputtering)‐Hybridprozess unterschiedliche Beschichtungen aus dem System Cr‐Al‐O‐N herzustellen. Neben einer nitridischen Beschichtung (Cr,Al)N wurden zwei quaternäre oxinitridische Schichtsysteme (Cr,Al)ON synthetisiert. In diesem Beitrag wird erläutert, welchen Einfluss eine Sauerstoffvariation im Beschichtungsprozess auf Schichteigenschaften sowie Verbundeigenschaften zum Kunststoffformenstahl nimmt. Im in der folgenden Ausgabe erscheinenden Beitrag werden darauf aufbauend anwendungsorientierte Systemeigenschaften der drei betrachteten Schichtsysteme gegenüber einer Polycarbonatschmelze untersucht. Nitride and oxy‐nitride HPPMS coatings for the application in the plastics processing (Part 1) In plastics processing adhesive and abrasive wear are some of the main damage mechanisms. For the wear protection and in order to increase the tool life time as well as to improve the quality of the plastic products, binary or ternary chrome‐based coatings like CrN and (Cr,Al)N deposited by physical vapor deposition (PVD) are used. As the chemical composition of the coating has a significant impact on the surface oxide layer formed after deposition and therefore on the wetting behavior of the plastic melt on the tool surface, the aim on this work was to synthesize different coatings from the system Cr‐Al‐O‐N. Therefore, a nitride coating (Cr,Al)N and two quaternary oxy‐nitride coatings (Cr,Al)ON were deposited by using a dcMS/HPPMS (direct current magnetron sputtering/high power pulse magnetron sputtering) hybrid process by varying the oxygen flux. This articles emphasis is on explaining the influence of varying the oxygen flux during the coating process on the coating properties as well as the composite properties towards the plastic mould steel. On this basis a follow up article in the next issue will concentrated on the more application oriented system properties of the three coating systems towards a polycarbonate melt.