Diamantähnliche Beschichtungen werden mit einem Verfahren namens Chemical Vapor Deposition (CVD) aufgebracht.
Bei diesem Verfahren werden Diamantschichten unter bestimmten Temperatur- und Druckbedingungen auf verschiedene Substrate aufgebracht.
Die 5 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Vorbereitung des Substrats
Vor dem Beschichtungsprozess werden die Werkzeuge oder Substrate gründlich gereinigt.
Sie werden einer zweistufigen chemischen Vorbereitung unterzogen.
In der ersten Stufe wird die Oberfläche aufgeraut, um die mechanische Haftung zu verbessern.
Im zweiten Schritt wird Kobalt von der Oberfläche entfernt, da Kobalt das Wachstum von Diamanten beeinträchtigt.
2. Chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
Dies ist die wichtigste Methode für das Aufbringen diamantähnlicher Schichten.
Beim CVD-Verfahren wird ein kohlenstoffhaltiges Gasgemisch in einen Reaktor eingeleitet.
Das Gasgemisch wird ionisiert und in reaktive Stoffe aufgespalten.
Bei der richtigen Temperatur (in der Regel unter 1000 °C) und dem richtigen Druck (unter der Atmosphäre) lagern sich diese reaktiven Stoffe auf dem Substrat ab und bilden eine Diamantschicht.
Der Prozess erfordert die Anwesenheit von atomarem Wasserstoff, der die Bildung von Diamant anstelle von Graphit fördert.
3. Beschichtungsdicke und Haftung
Die Dicke der Diamantbeschichtung liegt in der Regel zwischen 8 und 10 Mikrometern.
Für eine optimale Haftung werden Substrate wie 6 % Kobaltkarbid bevorzugt.
Die Haftung der Diamantbeschichtung ist entscheidend für ihre Haltbarkeit und Wirksamkeit bei Anwendungen, die eine hohe Verschleißfestigkeit und Härte erfordern.
4. Anwendungen und Vorteile
Diamantähnliche Beschichtungen werden wegen ihrer außergewöhnlichen Eigenschaften geschätzt, darunter hohe Härte, Verschleißfestigkeit, geringe Reibung und hohe Wärmeleitfähigkeit.
Diese Beschichtungen werden auf eine breite Palette von Substraten aufgebracht, was ihre Verwendung in verschiedenen Bereichen wie Materialwissenschaft, Technik und Biologie ermöglicht.
Die Möglichkeit, große und komplexe 3D-Strukturen mittels CVD-Verfahren mit Diamantschichten zu beschichten, hat ihre praktischen Anwendungsmöglichkeiten erweitert.
5. Herausforderungen und Überlegungen
Der Erfolg des Beschichtungsprozesses hängt stark von den Bedingungen im Reaktor und der Qualität der Substratvorbereitung ab.
Falsche Bedingungen können dazu führen, dass sich Graphit anstelle von Diamant abscheidet, was für die meisten Anwendungen ungeeignet ist.
Darüber hinaus lassen sich diamantähnliche Beschichtungen auf Simulanzien wie kubischem Zirkoniumdioxid mit Techniken wie der Raman-Spektroskopie nachweisen, was für die Echtheit bei gemmologischen Anwendungen wichtig ist.
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