dazu verschiedene Projekte mit Automobilfirmen, mittelständischen Unternehmen sowie anderen Hochschulen. Unter Leitung von Prof. Dr. Bernhard Wielage werden gemeinsam mit DaimlerChrysler Eisen-Dispersionsschichten für den Motorenbau sowie mit der TU Ilmenau Nickel- Dispersionsschichten für den Einsatz in der Mikrotechnologie hergestellt und charakterisiert.

Mit Plasmastrahlen geht es schneller

Auch thermische Plasmastrahlen eignen sich hervorragend, um dünne Schichten auf Oberflächen abzuscheiden. In einem Gasstrom werden dabei flüssige Ausgangsstoffe bei hoher Energiedichte und sehr hohen Temperaturen in ihre atomaren Bestandteile zerlegt und in dem Plasmastrahl an die Oberfläche des zu beschichtenden Substrats getragen, wo sie chemisch gebunden werden. Bei diesem Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung, kurz CVD, setzen die Forscher besonders auf das Dreistoffsystem Bor, Kohlenstoff und Stickstoff (B-C-N), zu dem die härtesten bekannten Materialien überhaupt gehören: Diamant, kubisches Bornitrid oder Borcarbid. Die BCN-Schichten, die sich chemisch mit einer Festkörperoberfläche verbinden, sind nicht nur sehr hart, sondern auch thermisch überaus beständig. Sie bleiben selbst bei 2.000 Grad Celsius stabil und sind daher als Oxidations- oder Verschleißschutz geeignet für den Einsatz in extremen Umgebungen, in denen jeder andere Werkstoff versagen würde. Zudem ermöglicht die Schichtbildung in thermischen Plasmastrahlen wegen guter Abscheideraten kürzere Prozesszeiten in der industriellen Produktion, die zehnmal schneller verläuft als bei herkömmlichen Syntheseverfahren.
An der Chemnitzer Professur für Verbundwerkstoffe werden derzeit verschiedene Untersuchungen zur Schichtherstellung in Plasmastrahlen durchgeführt. Im Rahmen des Schwerpunktprogramms "Precursorkeramik" der Deutschen Forschungsgemeinschaft wird gemeinsam mit der TU Bergakademie Freiberg und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt aus Stuttgart ein Projekt bearbeitet, bei dem dünne Schichten im Zentrum des Interesses stehen, die sich aus Silizium, Kohlenstoff, Bor und Stickstoff zusammensetzen. Diese SiBCN-Schichten können auch unter atmosphärischen Bedingungen als Höchsttemperatur- Oxidationsschutz in Ofenanlagen zum Einsatz kommen. In einem "Hot Topics"-Projekt des Bundesministeriums für Bildung und Forschung werden, gemeinsam mit Freiberger Forschern, BCN-Schichten mittels Gleichstrom- Plasmabrennern abgeschieden, die etwa als Oxidations- und Verschleißschutz für Warmumformwerkzeuge Verwendung finden können.

Prof. Dr. Bernhard Wielage Professur für Verbundwerkstoffe

kommen heute bereits in vielen Industriezweigen zum Einsatz: So werden im Motorenbau Kolbenringe, Gleitlager oder Ventile derart beschichtet. In der Elektrotechnik erhöhen sie in Kontaktbrücken und Steckverbindungen die mechanische Festigkeit, ohne die elektrische Leitfähigkeit zu verschlechtern. Sie können aber auch dekorative Zwecke erfüllen, indem sie für einen edlen Matteffekt auf Kunststoffen oder Metallen sorgen. Durch den Einbau immer kleinerer Partikel - kleiner als 100 Nanometer - ergeben sich neue innovative Möglichkeiten, um noch dünnere Schichten herzustellen, die auch in der Mikrosystemtechnik oder in der Mikromechanik - etwa bei der Beschichtung von Präzisionswerkzeugen - einsetzbar sind. An der Professur für Verbundwerkstoffe laufen