Untersuchungen zur plasmagestützten Herstellung dünner Funktionsschichten auf porösen Bauteilen mittels PE-CVD“

Status: laufend

Partikelverbundwerkstoffe werden u.a. durch Sintern zu hochwertigen Bauteilen verarbeitet. Aufgrund der stofflichen und formschlüssigen Struktur mehrerer Materialien verändert sich die Porosität in jedem Produktionsschritt. Dies ist in hohem Maße von den Parametern der Produktionsprozesse abhängig, hat einen wesentlichen Einfluss auf die Eigenschaften des Endprodukts und macht es daher notwendig, die Dichte der Werkstücke zwischen den einzelnen Produktionsschritten vor dem Tempern/Sintern zu prüfen.

Bislang wird die Dichte von Werkstücken typischerweise im Labor gemessen, was zeit- und kostenintensiv ist. Die den Stand der Technik repräsentierenden Labormessverfahren (z.B. Schliffbildanalyse, Gaspyknometrie) sind daher mit praktischen Prozesszeiten von 1-2 Tagen verbunden.

Das Messverfahren nach dem Archimedischen Prinzip ermöglicht dagegen eine zerstörungsfreie und schnelle Dichtemessung und kann zudem direkt in den Produktionsprozess integriert werden. Die Anwendung dieser Methode auf feuchtigkeitsinstabile, poröse Objekte wie Grün- und Braunkörper, d.h. keramische Bauteile vor dem Brenn- oder Sinterprozess, wurde jedoch bisher durch die Flüssigkeitsaufnahme während der Messung erschwert oder unmöglich gemacht. Abhilfe schafft hier eine dünne Funktionsschicht, deren Barrierewirkung die Flüssigkeitsaufnahme des Messobjekts wirksam unterdrückt.

Ziel des Verbundprojektes mit den Partnern

• Dimensionics Density GmbH
• Universität Rostock, Lehrstuhl für Mikrofluidik
• Leibniz-Institut für Plasmaforschung und Technologie e. V.

ist die Entwicklung einer automatisierten Anlage zur Abscheidung einer solchen dünnen Funktionsschicht auf porösen Bauteilen mittels plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PECVD) zur zerstörungsfreien, fertigungsintegrierten Dichtemessung nach dem archimedischen Prinzip.

Das Projektziel des Leibniz-Instituts für Plasmaforschung und Technologie e. V. ist die Entwicklung solcher Funktionsschichten mittels PECVD, die die Anwendung des Messprinzips auch für poröse und empfindliche Bauteile ermöglichen.

Um das Projektziel zu erreichen, werden verschiedene Beschichtungsprozesse, Plasmaquellen und chemische Ausgangsverbindungen für die Beschichtung auf ihre Eignung hin untersucht. Neben den bewährten Niederdruckverfahren wird insbesondere die Eignung eines lokal wirksamen Atmosphärendruckplasmas für diese Anwendung erforscht, wofür im Rahmen des Projektes ein Labormodell aufgebaut wird. Die Ergebnisse werden durch Charakterisierung der chemischen Zusammensetzung und Messung der Benetzbarkeit der Funktionsschichten ausgewertet und verglichen.