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Kurzbeschreibung/Zielsetzung

In der vorliegenden Arbeit werden Untersuchungen zur Verringerung der Makropartikel-kontamination in Schichten aus TiAlN vorgestellt, die mittels reaktivem Metalldampf-Vakuum-Lichtbogenverfahren hergestellt werden. Mit diesem Verfahren hergestellte Schichten werden seit 1970 erfolgreich im Verschleißschutz eingesetzt. Der Lichtbogen erodiert die Oberfläche eines Targets, aus dem erzeugten Metallionenplasma wird die Schicht reaktiv abgeschieden. Ein universeller Einsatz des Verfahrens in Gebieten mit ho-her Anforderung an die Oberflächengüte ist nicht ohne Modifizierung möglich. Durch die grobe Erosion des Lichtbogens entstehen immer auch Makropartikel, das sind Metallcluster oder kleine Partikel mit der Größe von einigen Mikrometern. Diese wachsen in die Schicht ein, mindern die Gleit- und optischen Eigenschaften der Oberfläche bzw. verletzen beim Ausbrechen die Schicht. Die wichtigsten Methoden zur Verringerung dieser Makropartikelkontamination werden vorgestellt. Das sind die Veränderung der Laufeigenschaften des Bogens, Manipu-lation des erzeugten Plasmas und Verwendung eines gepulsten Generatorstromes. Ein Verfahren zur objektiven Beurteilung der Anzahl der Spritzer auf der Oberflä-che wird entwickelt. Makropartikel werden durch digitale Bildanalyse erkannt, in praxisre-levante Größenklassen eingeteilt. Eine absolute Genauigkeit des Zählergebnisses von weni-ger als 7% Abweichung zum detektierten Wert kann erreicht werden. Ein objektiver und präziser Vergleich von Schichten im Hinblick auf Makropartikelanzahl ist somit möglich. Eine Reduktion der vorhandenen Makroteilchen um mehr als 70% kann durch eine axiale Spule, welche durch das erzeugte Magnetfeld als linearer Plasmafilter wirkt, bei gesteigerter Beschichtungsrate erreicht werden. Ein Pulsen des Bogenstromes mit unter-schiedlichen Puls- Pauseverhältnissen von 200ms/10ms bis 200ms/200ms hat positiven Ein-fluss, die Makropartikelkontamination wird verringert. Targetmaterialien von Reinaluminium über TiAl 33/66at%, TiAl 50/50at% bis zu reinem Titan werden auf Unterschiede im Bogenlauf und Aufschmelzverhalten untersucht. Der Lauf des Lichtbogens wird anhand von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen mit 500 Bildern pro Sekunde untersucht, eine Zeitskala des Bogenlaufs wird daraus abgeleitet.