Physikalische Gasphasenabscheidung

Unter dem Begriff physikalische Gasphasenabscheidung versteht man eine Gruppe von Beschichtungsverfahren zur Aufbringung einer dünnen Oberflächenbeschichtung. Die Verfahren gehören zu den Fertigungsverfahren des Bereichs Beschichten und werden häufig anhand des englischen Fachbegriffs Physical Vapor Deposition als PVD-Verfahren bezeichnet.

Bei diesen Verfahren wird das Ausgangsmaterial der Beschichtung verdampft, d. h. über physikalische Prozesse in die Gasphase übergeführt. Die verdampften Atome oder Moleküle werden dabei in einer Beschichtungskammer im Hochvakuum an die zu beschichtenden Bauteile oder Werkstoffe transportiert und an diesen kondensiert, d. h. abgeschieden. Die Prozesstemperaturen liegen dabei meist unterhalb von 550 °C. Durch diese niedrigen Temperaturen kommt es bei der Beschichtung vieler metallischer Werkstoffe, z. B. Stahl, nicht zu einer negativen Beeinflussung dieser Werkstoffe. Durch spezielle Prozesse kann die Temperatur sogar auf unter 100 °C gesenkt werden, wodurch auch Kunststoffe beschichtet werden können. Die Vorteile und Nachteile der PVD-Beschichtungsverfahren sind in der folgenden Tabelle dargestellt.

Tab. 1: Vorteile und Nachteile der physikalischen Gasphasenabscheidung
Vorteile	Nachteile
Schichten aus fast allen Elementen oder Legierungen können aufgebracht werden	Beschichtungsvorgang nur im Hochvakuum möglich
Geringe Wärmebelastung der zu beschichtenden Bauteile	Aufwendige Prozesssteuerung
Mehrere Bauteile gleichzeitig beschichtbar	Nur Außenbeschichtung der Bauteile möglich

zum Einsatz kommen PVD-Verfahren vor allem im Werkzeugbau, Maschinenbau, Anlagenbau, in der Elektronik oder zur Erzeugung von dekorativen Schichten. Im Werkzeugbau werden beispielsweise Schneidewerkzeuge, Bohrer oder Wendeschneidplatten beschichtet, um den Widerstand gegen Verschleiß zu verringern. Im Maschinenbau oder Anlagenbau werden mit Hilfe der PVD-Verfahren z. B. Hochtemperatur-Korrosionsschutzschichten erzeugt, um die Beständigkeit gegenüber Hochtemperaturkorrosion zu erhöhen.

Durch das Aufbringen einer geeigneten Oberflächenbeschichtung lassen sich die Eigenschaften von Werkstoffen gezielt verbessern und an die Anforderungen im Einsatz anpassen. So können beispielsweise durch geeignete Hochtemperatur-Wärmedämmschichten die Prozesstemperaturen in Maschinen und Anlagen erhöht werden, wodurch deren Wirkungsgrad gesteigert werden kann. Dies trägt zur Steigerung der Energieeffizienz bei.

Synonym(e):

PVD-Verfahren, PVD-Prozess, physikalische Dampfphasenabscheidung

Englische Übersetzung(en):

physical vapor deposition