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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Aerosolbasierte Kaltabscheidung – Herstellung dichter keramischer Funktionsschichten bei Raumtemperatur

Wednesday (18.09.2019)
12:00 - 12:30 Uhr Masing Saal
Bestandteil von:


Viele heute eingesetzte konventionelle keramische Beschichtungsmethoden weisen den gravierenden Nachteil hoher Verarbeitungstemperaturen auf, wodurch die nutzbaren Beschichtungsmaterialien und Substratwerkstoffe eingeschränkt werden sowie hohe Anlagenkosten entstehen.


Die neuartige Aerosolbasierte Kaltabscheidung (engl. Aerosol Deposition Method, ADM) ermöglicht erstmals die Herstellung von Dickschichten bei Raumtemperatur direkt aus den keramischen Ausgangspulvern. Dieses Sprühbeschichtungsverfahren benötigt ausschließlich ein Grobvakuum und ermöglicht eine kostengünstige Herstellung von Schichten im Bereich von wenigen Mikrometern bis hin zu mehreren hundert Mikrometern. Prozessbedingt werden hierbei Abscheideraten von mehreren Kubikmillimetern pro Minute erreicht. Charakteristisch für die Beschichtung ist zudem eine exzellente Anbindung an verschiedenste Grundsubstrate. Es können neben keramischen und metallischen Grundsubstraten auch niedrigschmelzende Polymere gewählt werden. Die starke Anbindung der keramischen Beschichtungen schafft die Voraussetzung für die Anwendung als tribologische Verschleiß- und gasdichte Isolationsschutzschichten. Ferner ist durch die annähernd freie Wahl der Prozessgase eine inerte Verarbeitung von feuchteempfindlichen und reaktiven pulverförmigen Materialien möglich, womit auch sensible Werkstoffe wie Festelektrolyte für künftige Li-Akkumulatoren lösemittelfrei verarbeitet werden können. Ergänzend zu dem Schichtaufbau aus einem einzelnen Funktionsmaterial ist auch die Verarbeitung von Pulvermischungen zur Einstellung von gewünschten Schichteigenschaften realisierbar. [1]


In dem Vortrag wird der grundlegende prozessseitige Aufbau einer AD-Anlage dargestellt und exemplarisch die Erzeugung verschiedener Funktionsschichten für unterschiedliche Anwendungsbereiche aufgezeigt. Beispiele hierfür sind Isolationsschutzschichten, ionenleitende Festelektrolytschichten und Schichten für thermoelektrische Anwendungen. Weiterhin wird die keramische Beschichtung von Kunststoffen, sowie die gemeinsame Abscheidung mehrerer Pulver thematisiert.




[1] D. Hanft, J. Exner, M. Schubert, T. Stöcker, P. Fuierer, R. Moos: An Overview of the Aerosol Deposition Method: Process Fundamentals and New Trends in Materials Applications, J. Ceram. Sci. Technol., 6, 147–182 (2015), doi: 10.4416/JCST2015-00018

 

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Tobias Nazarenus
Universität Bayreuth
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Jörg Exner
    Universität Bayreuth
  • Philipp Glosse
    Universität Bayreuth
  • Dominik Hanft
    Universität Bayreuth
  • Nico Leupold
    Universität Bayreuth
  • Philipp Nieke
    Universität Bayreuth
  • Michael Schubert
    Universität Bayreuth
  • Michaela Schubert
    Universität Bayreuth
  • Dr. Jaroslaw Kita
    Universität Bayreuth
  • Prof. Dr. Ralf Moos
    Universität Bayreuth