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Fraunhofer-Institut fuer Schicht- und Oberflaechentechnik IST
 
Kohlenstoffschichten    
 
Amorphe Kohlenstoffschichten (DLC)
  Die Gruppe der amorphen Kohlenstoffschichten ist sehr vielfältig. Durch Variation des Wasserstoffgehalts und eventueller Modifizierungselemente können die Schichteigenschaften in weiten Bereichen eingestellt werden.
 

Atomarer Aufbau einer amorphen, wasserstoffhaltigen Kohlenstoffschicht (a-C:H).
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Amorphe, wasserstoffhaltige Kohlenstoffschicht (a-C:H), präparierte Bruchfläche.
  Aus dem englischsprachigen Raum ist für diese Schichtgruppe auch die Bezeichnung »Diamond-like Carbon« (DLC) gebräuchlich. Sie verweist darauf, dass einige Schichttypen der amorphen Kohlenstoffschichten diamantähnliche Eigenschaften aufweisen können, insbesondere eine sehr hohe Härte bis zu 90 GPa (Diamant 100 GPa).

In der VDI-Richtlinie 2840 werden folgende Schichttypen unterschieden:
  • Wasserstofffreie amorphe Kohlenstoffschicht,
    a-C
  • Tetraedrische wasserstofffreie amorphe Kohlenstoffschicht,
    ta-C
  • Metallhaltige wasserstofffreie amorphe Kohlenstoffschicht,
    a-C:Me
  • Wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschicht,
    a-C:H
  • Tetraedrische wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschicht, ta-C:H
  • Metallhaltige wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschicht,
    a-C:H:Me
  • Modifizierte wasserstoffhaltige amorphe Kohlenstoffschicht,
    a-C:H:X.
Die amorphen Kohlenstoffschichten werden vor allem für tribologische Anwendungen eingesetzt. Neben einem hohen Verschleißschutz weisen sie im Unterschied zu vielen keramischen Hartstoffschichten (zum Beispiel TiN) einen sehr niedrigen Reibbeiwert gegen viele Materialien auf. Gegen Stahl sind Reibbeiwerte von unter 0,05 erreichbar. Auch sehr gute Antihafteigenschaften können erzielt werden. Eine weitere günstige Eigenschaft ist ein im Verhältnis zur Härte relativ niedriger E-Modul, was gute Voraussetzungen für hohe Schichthaftungen bietet.

Die Anwendungen liegen in folgenden Bereichen:
  • Verschleißschutz, zum Beispiel für Maschinenelemente
  • Reibminderung, zum Beispiel für Kugellager
  • Antihaftfunktion, zum Beispiel für Umformwerkzeuge
  • biologische Anwendungen in der Medizintechnik.
Abgeschieden werden die amorphen Kohlenstoffschichten mit den Verfahren PVD, PA-CVD oder Kombinationen daraus.

Literaturhinweise sind hier aufgeführt.
 
 
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