ISSN:
0933-5137
Keywords:
Chemistry
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Polymer and Materials Science
Source:
Wiley InterScience Backfile Collection 1832-2000
Topics:
Mechanical Engineering, Materials Science, Production Engineering, Mining and Metallurgy, Traffic Engineering, Precision Mechanics
Description / Table of Contents:
Hard and wear resistant coatings for the moulding and embossing of glasses at elevated temperaturesHard and wear resistant coatings of Titanium Aluminium Nitride TiAlN were deposited on various substrates by the application of different reactive deposition processes: RF-magnetron-sputtering, ion beam-sputtering and by the energetic cluster impact (ECI) process. The deposition of the coatings was performed under variation of biasing conditions and of process parameters such as pressures and flow rates of the process gases argon and nitrogen as well as of energies of species hitting the substrate surfaces. The microstructure particularly the growth morphology of several films was investigated by pictures of film cross sections recorded by transmission electron microscopy. Residual intrinsic film stresses were analyzed by measuring deflections of substrates in an interference optical microscope before and after the deposition of the coatings. By heating coated substrates and in-situ observation of deflections at elevated temperatures dependencies of thermally induced stresses on temperatures and variations of intrinsic stresses due to changes within the films could be analyzed and related to microstructure and growth conditions. In the paper specific characteristics of the deposition processes occuring on the scale both of atoms and of clusters which may contain several thousand of atoms are described and related to microstructure, residual stress states and damaging conditions. Different contributions to residual film stresses are analyzed on the base of theoretical considerations taking into account deposition kinetics and thermomecanical properties. The significance of achieved film properties for application, i. e. for the coating of tools for the manufacturing of optical components by moulding and embossing of glasses is discussed.
Notes:
In reaktiven Beschichtungsverfahren wurden dünne Schichten aus dem ternären System Titan-Aluminiumnitirid, TiAlN, auf verschiedenen Substratmaterialien unter Variation der Abscheidebedingung abgeschieden. Angewendet wurden das Hochfrequenz-Magnetron-Sputterverfahren, das Ionenstrahlzerstäuben und die Abscheidung energetischer Cluster im ECI-Verfahren (energetic cluster impact). Variiert wurden Parameter wie Partialdrücke und Flüsse der Prozeßgase Argon und stickstoff sowie Energien der auf das Substrat auftreffenden und an der Schichtbildung beteiligten Partikel. Zur Analyse von Mikrostruktur und Schichtmorphologie wurden Querschnittspräparate von Schichtproben mit dem Transmissionselektronenmikroskop untersucht. Durch Vermessung der Verwölbung von Substraten vor und nach dem Beschichten wurden Schichteigenspannungen mittels Interferenzmikroskopie ermittelt. Durch Anwendung dieser Methode auch bei höheren Temperaturen konnten Abhängigkeiten thermisch induzierter Eigenspannungen von der Temperature direkt beobachtet und Veränderungen der intrinsischen Schichteigenspannung mit Vorgängen in der Schicht in Zusammenhang gebracht werden. In dem Beitrag werden charakteristische Bedingungen der verschiedenen auf atomarer Ebene ablaufenden Abscheideprozesse untersucht und im Zusammenhang mit Schichtmikrostruktur und Schichteigenspannungen diskutiert. Einbezogen in die Diskussion werden Beispiele aus der Anwendung beschichteter Werkzeuge für die Herstellung von optischen Komponenten aus Gläsern durch Press- und Prägeformgebung.
Additional Material:
13 Ill.
Type of Medium:
Electronic Resource
URL:
http://dx.doi.org/10.1002/mawe.19980290913
Permalink
