Die Sputterbeschichtung ist ein PVD-Verfahren (Physical Vapor Deposition), mit dem eine dünne, funktionelle Schicht auf ein Substrat aufgebracht wird. Bei diesem Verfahren wird durch Ionenbeschuss Material von einer Zieloberfläche ausgestoßen, wodurch eine Dampfwolke entsteht, die sich als Beschichtung auf dem Substrat niederschlägt. Dieses Verfahren wird in verschiedenen Industriezweigen für dekorative Hartstoffbeschichtungen und tribologische Beschichtungen eingesetzt, da es sich durch seine glatte Beschaffenheit und die gute Kontrolle der Schichtdicken auszeichnet.
Prozess der Sputter-Beschichtung:
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Vorbereitung der Kammer:
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Der Prozess beginnt mit dem Evakuieren der Kammer, um fast alle Moleküle zu entfernen und eine saubere Umgebung zu schaffen. Anschließend wird die Kammer mit einem Prozessgas gefüllt, z. B. Argon, Sauerstoff oder Stickstoff, je nach dem abzuscheidenden Material.Einleitung des Sputtering-Prozesses:
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Ein negatives elektrisches Potenzial wird an das Zielmaterial, die Magnetronkathode, angelegt. Der Kammerkörper fungiert als positive Anode oder Masse. Durch diese Anordnung entsteht in der Kammer eine Plasmaumgebung.
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Ausstoßen des Targetmaterials:
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Die an das Targetmaterial angelegte Hochspannung bewirkt eine Glimmentladung, durch die Ionen auf die Targetoberfläche beschleunigt werden. Wenn diese Ionen auf das Target treffen, stoßen sie durch einen als Sputtern bezeichneten Prozess Materialien von der Oberfläche ab.Abscheidung der Beschichtung:
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Das ausgestoßene Targetmaterial bildet eine Dampfwolke, die sich vom Target weg in Richtung des Substrats bewegt. Wenn sie das Substrat erreicht, kondensiert sie und bildet eine dünne Beschichtung. Diese Schicht geht auf atomarer Ebene eine feste Verbindung mit dem Substrat ein und wird so zu einem dauerhaften Bestandteil des Substrats und nicht nur zu einer aufgebrachten Beschichtung.Erweiterungen und Variationen:
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In einigen Fällen wird ein zusätzliches reaktives Gas wie Stickstoff oder Acetylen verwendet, das mit dem ausgestoßenen Material in einem Prozess reagiert, der als reaktives Sputtern bezeichnet wird. Dieses Verfahren ermöglicht eine breite Palette von Beschichtungen, einschließlich Oxidschichten.
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Anwendungen und Vorteile:Dekorative Hartbeschichtungen:
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Die Sputtertechnologie ist aufgrund ihrer glatten Beschaffenheit und hohen Haltbarkeit vorteilhaft für Beschichtungen wie Ti, Cr, Zr und Kohlenstoffnitride.
Tribologische Beschichtungen:
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Weit verbreitet auf dem Automobilmarkt für Beschichtungen wie CrN, Cr2N und verschiedene Kombinationen mit diamantähnlichen Kohlenstoffschichten (DLC), die die Leistung und Langlebigkeit von Komponenten verbessern.
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Hohe Kontrolle der Beschichtungsdicke:
Unverzichtbar für die Herstellung optischer Beschichtungen, bei denen eine präzise Kontrolle der Schichtdicke erforderlich ist.
Glatte Beschichtungen:
