Beschichten ist das Aufbringen einer fest haftenden Schicht aus formlosem Stoff auf ein Werkstück. Maßgebend für die Einteilung der Verfahren ist der unmittelbar vor dem Beschichten herrschende Zustand des Beschichtungsstoffes.
Die Einteilung der Hauptgruppe Beschichten erfolgt nach verfahrenstechnischen Gesichtspunkten bzw. nach dem Aggregatzustand des Beschichtungswerkstoffes.
Als Beschichtungsstoffe (Schichtwerkstoffe) kommen metallische (z.B. Kupfer, Nickel, Chrom), anorganisch-nichtmetallische (z.B. Email, Keramik) und organische (Lacke) Werkstoffe in Betracht.
Der Zweck des Beschichtens ist der Korrosionsschutz, die Verbesserung der Verschleißfestigkeit, eine Vorbereitung für nachfolgende Verfahren, die Isolation, Dekoration oder Reparatur.
Der Korrosionsschutz dient auch zur Verbesserung bzw. Aufrechterhaltung der elektrischen Kontaktfähigkeit, z.B. in Schaltern.
Ein sehr altes Verfahren zur Verbesserung des Korrosionsschutzes ist z.B. das Emaillieren (Beschichten mit einem glasartigen Werkstoff)
Beschichten aus dem flüssigen Zustand
Die wichtigsten Verfahren der Gruppe ‘Beschichten aus dem flüssigen Zustand’ sind die Lackierverfahren. Zum Lackieren wird üblicherweise ebenso das Elektrotauchlackieren (ETL) und das Pulverlackieren gezählt.
Lackieren ist nach DIN 55 945 die Herstellung einer zusammenhängenden Beschichtung (Lackfilm) mit einem Beschichtungsstoff (Lack) auf der Basis organischer Bindemittel.
Beschichten aus dem festen Zustand
Verfahren:
• Wirbelsintern
• elektrostatisches Beschichten
• Beschichten durch thermisches Spritzen.
Beschichten aus dem gasförmigen Zustand
Bei den PVD-Verfahren (Physikal-Vapour-Deposition) werden verdampfte, angeregte oder ionisierte Teilchen in atomarer oder molekularer Form durch Ausnutzung physikalischer Stoffeigenschaften direkt auf dem Substrat abgeschieden. Die Schichtdicken variieren zwischen wenigen Atomlagen und ca. 10 µm. In Sonderfällen sind aber Schichtdicken bis zu einigen Millimetern möglich.
Beschichtbar sind fast alle Stoffe (Metalle, Gläser, Keramik, Kunststoffe, Papier). Dabei können fast alle Metalle und Legierungen und zahlreiche chemische Verbindungen als Beschichtungsstoff dienen. In einem Arbeitsgang lassen sich auch unterschiedliche Materialien in unterschiedlicher Dicke auftragen.
Die Substrattemperaturen liegen in der Regel zwischen 200°C und 500°C. Durch die Wahl des PVD-Verfahrens lassen sich Gefügestruktur, Dichte, Härte, Haftfestigkeit, Verschleißfestigkeit, elektrische Leitfähigkeit sowie chemische und thermische Stabilität den jeweiligen Anforderungen anpassen.
Nachteil: Die Lage der Substrate muss ständig geändert werden, damit eine gleichmäßige Beschichtung erzielt wird.
CVD-Verfahren (Chemical Vapour Deposition)
Bei den CVD-Verfahren werden flüchtige Stoffe, welche die abzuscheidenden Elemente oder Verbindungen enthalten im Vakuum verdampft und über ein heißes Substrat geleitet., wo sie durch starke Wärmeentwicklung bzw. durch Plasma- oder Lasereinflüsse zersetzt werden. Anorganische Verbindungen zersetzen sich oft erst bei hohen Temperaturen. Mittels Plasma- oder Laserunterstützunmg sollen die Temperaturen gesenkt werden.
Vorteile gegenüber der PVD-Verfahren:
• verschiedenartigere Schichten
gleichmäßigere Beschichtung auch komplizierter Geometrien
meist bessere Haftung.
Nachteil
• hohe Temperaturen.
Anwendung: Verschleißschutz, Mikroelektronik zur Herstellung von Halbleitern.
Folgende CVD-Verfahren gibt es:
- plasmaaktivierte Verfahren (PECVD: Plasma Enhanced CVD)
- thermisch aktivierte Verfahren
- Photo-CVD
- Elektronenstrahl-CVD
- Ionenstrahl-CVD
Beschichten aus dem ionisierten Zustand
Die Schichteigenschaften durch Elektrolytzusammensetzung und Arbeitsbedingungen beeinflußbar.
Anwendung:
• Dekorative Schichten (Schmuck)
• Verschleißschutz
• Korrosionsschutz
• Elektroindustrie
Elektrolytische Tauchabscheidung
Reaktion eines Reduktionsmittels mit dem Schichtwerkstoff (unedler als abzuscheidendes Metall) an der katalytisch wirksamen Oberfläche des Werkstückes.
Vorteil gegenüber dem Galvanisieren:
gleichmäßigere Schichtdickenverteilung auf beliebigen Werkstückoberflächen
elektrische Nichtleiter (Kunststoffe) beschichtbar
Anwendung:
Herstellung von Leiterplatten in der Elektronikindustrie.
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