Einfluss der PVD‐Prozessparameter auf die Schichtnukleation und Struktur von CrN‐Schichten

Störstellen in Bauteiloberflächen wirken sich negativ auf die Schichtnukleation bei PVD‐Schichtsystemen aus. Sie können im anschließenden Schichtwachstum zu Defekten in der Schichtstruktur führen. Die Konsequenz ist eine Minderung der lokalen Haftfestigkeit, höhere Reibwerte und Fehlstellen in der Schicht. Diese begünstigen in korrosiven Medien die Entstehung von Korrosion. CrN‐Schichten sind für ihre hohe Härte und ihre guten Verschleißeigenschaften bekannt. Zudem weisen sie eine bessere Korrosionsbeständigkeit als Titan basierte Nitride auf. Die strukturellen und mechanischen Eigenschaften dieser Schichtsysteme können unter anderem durch die Veränderung der Biasspannung und des Stickstoffgehalts während des Schichtwachstums beeinflusst werden. Durch gezielte Variation dieser Beschichtungsparameter wurden CrN‐Schichten mit den bevorzugten Kristallgitterstrukturen (111) und (200) abgeschieden, mit dem Ziel deren Abdeckungsfähigkeit von Störstellen zu untersuchen. Für die gezielte Untersuchung und Vergleichbarkeit der Ergebnisse wurden Vickerseindrücke HV 0,5 als bewusst gestaltete Störstellen auf der Grundwerkstoffoberfläche aufgebracht. Als Grundwerkstoff diente niedriglegierter Stahl (100Cr6). Die Kristallgitterorientierungen der abgeschiedenen Schichten wurden zunächst anhand von röntgenographischen Messungen (XRD) identifiziert. Anhand weiterer rasterelektronenmikroskopischer Aufnahmen (REM) wurden die bewusst erzeugten Störstellen in Form von Vickerseindrücken und Ritzspuren sichtbar gemacht, mit dem Ziel die Schichtqualität und die Mikrostruktur um Fehlstellen zu beschreiben. Imperfections on substrate surfaces can cause growth defects in hard coatings prepared by magnetron sputtering, leading to local loss of adhesion, higher friction, voids and corrosion at coating defects. CrN‐coatings are known for their high hardness and good wear resistance. In addition CrN‐coatings are better corrosion resistant than Ti based nitrides. The structure and the mechanical properties of those coatings can be influenced by varying bias voltage and gas flow during film growth. Due to variation of those parameters CrN‐coatings were deposited with preferred crystallized lattice orientations (111) and (200). The main objective of investigation is the potential to cover imperfections. Vickers indentations (HV 0.5) were applied as designed imperfections. As base material low alloyed steel was used (100Cr6). At first crystallized lattice orientations were identified by X‐ray diffraction (XRD). Further scanning electron microscope analysis (SEM) was applied to identify and study crystallized lattice orientations near those imperfections.