Ultraharte Schichten


Seit 1994 erforscht die Gruppe "Ultraharte Schichten" die PVD- und CVD-Beschichtung von Substratoberflächen mit dem Schwerpunkt kristalline CVD-Diamantschichten. 2002 führten die erfolgreichen Forschungsarbeiten im Bereich der CVD Diamantbeschichtung zur Ausgründung der Fa. DiaCCon in Fürth (http://www.diaccon.de).





Term: 1. April 2020 - 31. Juli 2022
Funding source: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)
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Der Aluminiumdruckguss ist ein effizientes und sehr weit verbreitetes Verarbeitungsverfahren. Allerdings tritt bei der Herstellung und Bearbeitung von Aluminiumbauteilen ein großes Problem auf. Aluminium verbindet bzw. legiert sich bei erhöhten Temperaturen bzw. in der Schmelze mit nahezu allen Metallen. So kommt es beim Gießen von Aluminiumbauteilen häufig zu Werkzeugversagen (Ausspülungen, Risse), da die Aluminiumschmelze mit dem Eisen der Stahlform bzw. mit darauf aufgebrachten Schutzschichte…

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Term: 1. Juli 2019 - 30. Juni 2021
Funding source: Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE)
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Term: 1. September 2018 - 31. August 2020
Funding source: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
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Term: 7. Juni 2017 - 6. Juni 2020
Funding source: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
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Term: 1. April 2016 - 31. März 2019
Funding source: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft und Medien, Energie und Technologie (StMWIVT) (ab 10/2013)
Acronym: DiAlum
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Term: 1. Februar 2010 - 30. Juni 2017
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
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Ziel der geplanten Arbeiten sind die Erforschung, Entwicklung und Anwendung von neuen verschleißfesten Elektrodendiamantdünnschichten für die Mikrosenkerosion. Der Vorteil solcher Diamantbeschichtungen liegt in der effizienten Mikrostrukturierung von großflächigen Elektroden mit spanenden Fertigungsverfahren wie z. B. Mikrofräsen und dem anschließenden Beschichten mit einer verschleißfesten Beschichtung, welche einen effizienten Materialabtrag während des Einsatzes ermöglicht. Durch den Einsatz…

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Term: 1. Januar 2011 - 31. Dezember 2016
Funding source: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie (StMWIVT) (bis 09/2013)
Acronym: MATSOL TP2
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Das Aufgabengebiet „Innovative solarthermische Energiegewinnung“ hat sich zum Ziel gesetzt, die Kombination von Nickelbasisstrahlungsabsorbern mit thermoelektrischen Materialien zur Stromerzeugung zu untersuchen. Dabei werden in additiven Fertigungsverfahren neuartige offenzellulare Receiverstrukturen aus hochtem­peratur­beständigen Superlegierungen (Nickel- und Cobaltbasis) entwickelt und getestet. Weiterhin werden p- und n-leitende Diamantstrukturen für den Bau eines effizienten Thermoelektris…

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Term: 1. Juli 2013 - 31. März 2015
Funding source: DFG-Einzelförderung / Sachbeihilfe (EIN-SBH)
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Zur nachhaltigen Nutzung der Abwärmemengen beispielsweise von Fahrzeugen oder Kraftwerken eignet sich die auf dem Seebeckeffekt beruhende Technik der thermoelektrischen Generatoren (TEG), die aus Temperaturdifferenzen direkt elektrischen Strom erzeugt. Die derzeitig etablierten thermoelektrischen Materialen lassen keinen wirtschaftlich sinnvollen Einsatz zu, weil sie entweder toxisch und nur in sehr geringen Mengen verfügbar sind (Bismut- und Bleitelluride), oder noch zu geringe Wirkungsgrade au…

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Term: 1. Januar 2011 - 31. Januar 2015
Funding source: Industrie
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Term: 1. Dezember 2011 - 30. November 2013
Funding source: Industrie
Acronym: DIAHYDRO
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Term: 1. Januar 2008 - 31. Dezember 2011
Funding source: Bayerische Forschungsstiftung
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Term: 1. Juni 2007 - 31. Dezember 2010
Funding source: Bayerisches Staatsministerium für Wirtschaft, Infrastruktur, Verkehr und Technologie (StMWIVT) (bis 09/2013)
Acronym: FedDia
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Term: 1. Mai 2009 - 31. Oktober 2012
Funding source: BMFTR / Verbundprojekt
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Term: 1. August 2008 - 31. Dezember 2011
Funding source: Bayerische Forschungsallianz (BayFOR)
Acronym: FORLAYER TP 4 - DIAFOL
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Term: since 1. Januar 2000
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Da eine Umsetzung der an Laboranlagen gewonnenen wissenschaftliche Erkenntnisse in technisch und ökonomisch funktionierende Produkte gerade im Bereich der Diamant-CVD an die passende Maschinentechnologie gebunden ist, entwickeln wir die vorhandene Hot-Filament CVD Technologie ständig weiter. So gelang der Bau einer Versuchsanlage mit der weltweit größten CVD-Diamant Beschichtungsfläche. Entwicklungskenndaten: Hochskalierung der Hot-Filament Diamantbeschichtungsfläche auf bis zu 10.000 cm2. Flexi…

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Term: since 1. Januar 2000
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Die Zugabe von Titan oder Vanadin in den CVD-Diamantbeschichtungsprozess soll neue elektrische Zustände im Diamantgitter ermöglichen. Auch der Einfluss der Metallzugabe auf die mechanischen Diamanteigenschaften wird untersucht.

Arbeitsschwerpunkte:

  • Verdampfersysteme für metallorganische Verbindungen mit Titan bzw. Vanadin.
  • Kombination von Sputterverfahren mit Hot-Filament Diamant-CVD.

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Term: since 1. Januar 2000
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Bor-dotierte Diamantelektroden haben auf Grund ihrer sehr großen überspannung gegen die kathodische (Wasserstoffbildung erst ab -1,2 V) und anodische (Sauerstoffbildung erst ab 2,5 V) Wasserelektrolyse ein sehr breites Anwendungsspektrum. Dies reicht von der effizienten Desinfektion durch Bakterientötung über die Wasserreinigung durch direkte chemische Oxidation aller Kohlenstoffspezies bis hin zur kathodischen Reduktion von CO2 in Kohlenwasserstoffe. Für Partner aus Forschung und Industrie biet…

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Term: since 1. Januar 2000
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Mit Hochtemperatur-Chromkarbid-Diffusionsschichten oder mit CVD Titanbornitridschichten können unterschiedliche Stahlwerkstoffe mit CVD-Diamant haftfest beschichtet werden. Um die Funktionalität der diamantbeschichteten Stahlbauteile zu erhalten (Festigkeit), ist eine der Legierungszusammensetzung angepasste Diamantbeschichtungstemperatur und Wärmebehandlung notwendig. Der Forschungsschwerpunkt liegt gegenwärtig auf einer Erweiterung des Spektrums beschichtbarer Stahlsorten, der Optimierung der…

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Term: since 1. Januar 2000
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Mit Titanbornitrid-Zwischenschichten lassen sich haftfeste CVD-Diamantschichten auf Hartmetallen mit Diamantschichtdicken über 100 µm abscheiden. Ein Wegätzen der Kobaltbindephase an der Hartmetalloberfläche ist nicht mehr notwendig, was die mechanische Festigkeit der übergangszone Hartmetall-Diamant deutlich verbessert. Anwendungsbeispiele: Gleitringe und Gleitlager aus Hartmetall  Hartmetallwerkzeuge Hartmetall Erosionsschutzkomponenten

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Term: since 1. Januar 1995
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1995 begann die Erforschung und Entwicklung der CVD-Diamantbeschichtung von Siliziumkarbid-Gleitlager und Gleitringdichtungen. Mit Gründung der Fa. DiaCCon Fürth 2002 konnte das hauptsächlich in bayerischen Forschungsprojekten gewonne Know-how erfolgreich in die industrielle Anwendung überführt und neue Arbeitsplätze geschaffen werden.

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Term: since 1. Januar 2000
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Da Eisen und Kobalt die Graphitbildung bei der Diamant-CVD katalysieren, wurden CVD-Hochtemperaturzwischenschichten auf Titan- und Tantalbasis entwickelt, die diese Graphit bildende chemische Wechselwirkung einer Stahl- oder Hartmetalloberfläche verhindert. Eine spezielle Oberflächen-Mikrostruktur der Zwischenschicht ermöglicht eine gute mechanische Verzahnung mit der nachträglich aufwachsenden Diamantschicht. Im Temperaturbereich von 500 °C bis 1100 °C ist die CVD Abscheidung von metallischen T…

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Term: since 1. Januar 2000
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Zur Schonung des Substratwerkstoffes kann die heiße Erzeugung der CVD-Diamantschicht getrennt von der Bauteiloberfläche erfolgen. Dazu wird die Diamantschicht auf Silizium oder Kupfersubstraten abgeschieden. Ab 20 µm Schichtdicke lässt sich der Diamant als Folie abziehen und frei stehend handhaben. Ein Laserschneiden erzeugt die notwendigen Abmessungen der Diamantfolien. Für eine „kalte“ Applikation auf Bauteiloberflächen werden Klebe- und Lötprozesse untersucht und weiterentwickelt. Anwendungsb…

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Term: since 1. Januar 2000
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Dotierung und Variation der Korngröße durch geeignete CVD-Prozessparameter ermöglichen es, Diamantfolien mit völlig unterschiedlichen Eigenschaften herstellen. Zum einen mikrokristalline Diamantfolien mit sehr hoher Wärmeleitfähigkeit (ca. 2000 W/mK) und keiner elektrischen Leitfähigkeit. Zum anderen Bor-dotierte (p-Leitung) Diamantfolien mit Mikro- oder Nanokorngröße, die elektrische Leitfähigkeiten bis zu 40.000 S/m besitzen und thermische Leitfähigkeiten deutlich unter 100 W/mK. Es konnten be…

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Term: since 1. Januar 1995
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CVD-Diamant beschichtete Siliziumkarbid Gleitringe ermöglichen in Tribometer-Versuchen 100 km reinen Trockenlauf. Der Diamantverschleiß liegt dabei unter 3 µm. Durch angepasste Prozessparameter wächst eine texturierte Diamantschicht auf der Gleitringoberfläche mit der verschleißfestesten Oberfläche als Reibungsfläche. Die seit 1995 erforschte Diamantbeschichtung von Gleitringen wird inzwischen industriell angewendet, wobei die vom Lehrstuhl WTM ausgegründete Fa. DiaCCon der weltweit führenden Di…

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Term: since 1. Januar 2000
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Die Lebensdauer von Diamant-Titanelektroden wird bei anodischer Belastung durch die elektrochemische Auflösung des Titankarbid Interfaces zwischen Diamant und dem Titansubstrat begrenzt. Mit Tantal oder Niob als wesentlich stabilere Elektrodenmaterialen lassen sich um Größenordnungen längere Lebensdauern der Diamantelektroden erreichen. Ein neues Forschungsziel ist die Entwicklung von kostengünstigeren Diamantelektroden, für die zuerst Tantal oder Niob Zwischenschichten auf Titan- oder Stahlblec…

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Term: since 1. Januar 2000
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Im Aluminium Druckguss werden bei Industriepartnern unterschiedliche Stahlwerkzeuge mit Diamantbeschichtung und TiNB-Zwischenschicht eingesetzt. Für Abkantwerkzeuge lässt sich die Lebensdauer von wenigen Wochen auf viele Monate steigern. Diamantbeschichtete Stahlsonotroden für das Ultraschallschweißen von Aluminiumkabeln werden gegenwärtig in der Vorserie getestet. Die CVD-Diamantschicht kann die Reaktion der Werkzeugoberfläche mit flüssigem oder festem Aluminium dauerhaft verhindern. Mit einer…

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