Arc PVD Beschichtung kombiniert mit PECVD-Technologie

PVD Beschichtung mit kombinierter Anlage

Kombinierte Arc / PVD / PECVD-Anlage
(Kammervolumen ca. 10m³)

Die Firma Plasma Electronic GmbH aus Neuenburg hat ein neues Beschichtungs-Konzept in Form einer kombinierten PVD PECVD Anlage realisiert. Mit dieser Kombination lassen sich kostengünstig z.B. Aluminiumprofile mit Chrom oder Titannitrid beschichten und anschließend in der gleichen Anlage mit einer im Plasma Abgeschiedenen, funktionellen Schicht veredeln. Somit können neuartige dekorative Oberflächen mittels PVD hergestellt werden, die z.B. gegen Verschmutzung unempfindlich sind und trotzdem einen ansprechenden metallischen Glanz zeigen.

Dem immer wichtiger werdenden Aspekt des Umweltschutzes wird dadurch Rechnung getragen, dass die PVD Technologie ohne Galvanik auskommt und schädliche Chemikalien im Abwasser vermieden werden.
Ein immer noch hochaktuelles Thema ist der Energieverbrauch in der Produktion. Viele Firmen mussten in letzter Zeit bittere Tariferhöhungen der Stromversorger akzeptieren. Diese Anlage verbraucht hingegen nur ca. 1/3 der Energie, die normalerweise für eine galvanische Produktionslinie nötig wäre. Auf langes und teures Aufheizen vor der Beschichtung kann in dieser Anlage verzichtet werden. Da auf einen kratzfesten Lack beschichtet wird, kann die Schichtdicke der Metallschicht gering gehalten werden. Damit sind die gesamten Beschichtungskosten sehr günstig.

Problemstellung:

Metallschichten mit hohem Glanzgrad auf rauem Grund
Glänzende Metallschichten lassen sich gut mit galvanischen Methoden abscheiden.
Hierbei können auch dicke Schichten appliziert werden, die Rauigkeiten ausgleichen können.
Dennoch zwingen die Umweltauflagen viele Unternehmen dazu, sich von dieser Technologie mittelfristig zu verabschieden. Die Chrom-VI-Debatte ist nur ein Beispiel dafür. Es wird also vermehrt nach Alternativen gesucht.

Eine etablierte Lösung hierfür ist das PVD Verfahren (Physical Vapour Deposition).
Dieses Verfahren ist von seiner Natur her umweltfreundlich, weil es keine giftigen Chemikalien verwendet. Das abgeschiedene Material kommt nur aus einer Feststoffquelle, die physikalisch in Metalldampf umgewandelt wird und dann auf dem zu beschichtenden Teil kondensiert und eine glänzende Schicht bildet. Allerdings sind diese dünnen Schichten nicht dafür geeignet, Unebenheiten des zu beschichtenden Teils auszugleichen.

Dieses Problem kann aber bei rauen Teilen umgangen werden, wenn zuerst ein harter Lack appliziert wird (z.B. UV-härtender Lack). Dieser sorgt für eine sehr glatte Oberfläche. Auf diese kann dann in einem Folgeschritt mit dem PVD-Verfahren eine glänzende Metallschicht abgeschieden werden. Im vorliegenden Fall wurde das
Magnetfeld-unterstützte Arc-Verfahren gewählt, mit dem bei hohen Abscheideraten Chrom oder unter Stickstoff-Atmosphäre „goldfarbenes“ Titannitrid abgeschieden werden kann.

Das Anlagenkonzept und die Prozessführung wurden so gewählt, dass die ansonsten bei Temperaturen von über 200°C abgeschiedenen PVD Schichten hier bei moderaten Temperaturen auch auf einem Lack abgeschieden werden können. Somit ist durch diese Kombination von Lackieren mit PVD-Beschichten ein großes Problem gelöst worden: Ein Werkstück mit ursprünglich rauer Oberfläche weist nun kostengünstig eine spiegelnd glatte und kratzfeste metallische Oberfläche auf, ohne die Umwelt bzw. das Abwasser zu belasten. Die Anlagentechnik ist kostengünstiger und deutlich energieeffizienter als eine Galvaniklinie. Maßgeschneiderte modulare Anlagengröße

Das Volumen einer Vakuumbeschichtungsanlage schlägt sich über den dafür nötigen Pumpstand und Anzahl der PVD-Module deutlich in den Kosten nieder. Ein Modell „von der Stange“ kann sich mittelfristig als sehr unwirtschaftlich erweisen. Die Plasma Electronic GmbH ist hingegen darauf spezialisiert, PVD Anlagen genau auf Kundenwünsche abzustimmen und im Prinzip jede gewünschte Kammergröße zu realisieren. Die in diesem Artikel gezeigte Anlage ist modular konstruiert und kann z. B. in Ihrer Höhe beliebig geplant werden. Damit kann für Bauteile wie z.B. Profilstangen die passende und wirtschaftliche Länge gewählt werden.

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