Entwicklung von wasserstoffhaltigen amorphen Kohlenstoffschichten (a-C:H) für mediengeschmierte Tribosysteme

Die Nutzung der Gezeiten zur Energiegewinnung ist von großem Interesse. Zur Steigerung der Energieeffizienz bieten offene Wälzlager unter wässriger Schmierung deutliche konstruktive Vorteile, da bis zu 30 % an Reibverlusten durch eine Abdichtung entfallen. Besondere Anforderungen an die mechanisch hochbelasteten Lager stellt das Umgebungsmedium Meerwasser dar, das neben der sehr niedrigen Viskosität stark korrodierend wirkt und die Gefahr eines mikrobiellen Bewuchses zeigt. Aus diesem Grund sollen durch geeignete Beschichtungen offene Lager ohne Kapselung ermöglicht werden. In dieser Arbeit werden als vielversprechende Schichtsysteme amorphe Kohlenstoffschichten (a-C:H) untersucht, welche sowohl die Reibung als auch den Verschleiß im Wälzkontakt senken können. Zu ihrer Herstellung bietet der PVD-Prozess des reaktiven Magnetron-Sputterns eine große Flexibilität auch außerhalb chemischer Gleichgewichtszusammensetzungen. Die Möglichkeit Schichtsysteme mit bioziden Eigenschaften über die Dotierung mit anti-mikrobiellen Legierungselementen auszustatten, erfordert jedoch eine auf das Tribosystem angepasste Schichtentwicklung ohne die tribologischen Eigenschaften nachteilig zu beeinflussen. Die Verbesserung der Tribokorrosionsbeständigkeit ist daher wesentlicher Bestandteil dieser Arbeit. Entlang der gesamten Beschichtungsroute werden die Einflüsse der Substratkonditionierung, der Verfahrensvarianten DC-MS und HiPIMS, ausgewählter Dotierungselemente in den Haftvermittler- und Funktionsschichten sowie verschiedene PVD-Prozessparameter hinsichtlich der erreichbaren tribokorrosiven Eigenschaften untersucht.