Oberflächenbehandlungen

DIE GASPHASENABSCHEIDUNG

1. Allgemeine Beschreibung

Die Gasphasenabscheidung gliedert sich in zwei große Kategorien: die chemische Gasphasenabscheidung (CVD, Chemical Vapor Deposition) und die physikalische Gasphasenabscheidung (PVD, Physical Vapor Deposition). Beide Technologien sind eng miteinander verwandt und unterteilen sich selbst wiederum in Unterkategorien. Das Prinzip besteht darin, das zu behandelnde Werkstück (Substrat) in eine Vakuum-Reaktionskammer zu legen. Das Substrat wird erhitzt (zwischen 700 °C und 1000 °C bei CVD, zwischen 200 °C und 450 °C bei PVD). Ein oder mehrere Elemente (Vorläufersubstanzen) werden dann in gasförmigem Zustand in die Reaktionskammer eingeleitet. Die Vorläufersubstanzen können unterschiedlicher Natur sein: Silizium, Kohlenstoff, Wolfram, Gold, usw.

Bei CVD-Behandlungen findet eine chemische Reaktion zwischen dem Substrat und den Vorläufersubstanzen statt, die miteinander verschmelzen, was eine hervorragende Haftung der Beschichtung gewährleistet. Bei PVD-Behandlungen hingegen werden die Schichten der Vorläufersubstanzen physikalisch durch Kondensation auf der Oberfläche des Substrats abgeschieden. Auch wenn CVD-Verfahren eine bessere Haltbarkeit bieten, schränken die dafür erforderlichen hohen Temperaturen ihren Einsatz ein.

Je nach den gewählten Vorläufersubstanzen ermöglicht die Gasphasenabscheidung den Schutz des Substrats vor Korrosion, die Härtung der Oberfläche sowie die Veränderung des Reibungskoeffizienten oder der elektrischen Leitfähigkeit. Die anwendbare Farbpalette ist wesentlich umfangreicher als die anderer Oberflächenbehandlungen und wird ständig erweitert. Die uhrmacherischen Einsatzbereiche sind vielfältig, und Behandlungen durch Gasphasenabscheidung werden verwendet für dieAusstattung, dasUhrwerk und dasWerkzeug. Je nach den verwendeten Vorläuferstoffen und der gewählten Methode kann das Verfahren unterschiedliche Bezeichnungen erhalten. So wird die Bezeichnung DLC (Diamond-Like Carbon) verwendet, um eine PVD-Behandlung zu bezeichnen, deren Hauptvorläuferstoff amorpher Kohlenstoff ist, der für seine Härte geschätzt wird.

2. Interview mit Lucien Steinmann (Positive Coating)

3. Geschichte

Im Jahr 1954 wurde das CVD-Verfahren patentiert. Ziel war es damals, einen synthetischen Diamant durch Wachstum herzustellen. Erst zwei Jahre später brachte diese Technologie den ersten synthetischen Diamanten hervor. Synthetische Diamanten werden noch heute nach diesem Verfahren hergestellt, mit einer Jahresproduktion von mehreren Milliarden Karat. Auch wenn diese Produktion natürliche Diamanten für den Schmuckgebrauch wahrscheinlich nie ersetzen wird, finden synthetische Diamanten vielfältige industrielle und technologische Anwendungen. In der Uhrmacherei betrifft die Diamantsynthese hauptsächlich das Werkzeug (Schneidwerkzeuge, Feinschliff). Die CVD und die PVD werden sich von da an ständig weiterentwickeln und je nach eingesetzten Vorläufersubstanzen nahezu unbegrenzte Anwendungsbereiche finden. Von Bratpfannen bis zu chirurgischen Instrumenten sind Gasphasenabscheidungen allgegenwärtig. Ab 1995 haben sich die Uhrmacher, Uhrmacherinnen diese Technologien angeeignet, zunächst für die Ausstattungskomponenten (Gehäuse), dann für sämtliche Komponenten einer Uhr (Zifferblätter, Uhrwerke, Zeiger usw.). Die physikalischen, mechanischen und ästhetischen Eigenschaften solcher Behandlungen sowie die nahezu unbegrenzte Farbpalette, die sie ermöglichen, sind von großer Attraktivität, und es ist wahrscheinlich, dass diese neuen Technologien die traditionellen Galvanischen Behandlungen in naher Zukunft vollständig ersetzen werden (Vergoldung, Plattierung, Rhodinierung).

4. Vor- und Nachteile

Vorteile

Schutz vor Oxidation und Korrosion

Ermöglichen die Änderung der Oberflächenhärte des Substrats

Ermöglichen die Änderung des Reibungskoeffizienten

(nahezu) unbegrenzte Farb- und Vorläuferpalette

Erfordern kein elektrisch leitfähiges Substrat

Keine giftigen Emissionen

Nachteil

Spitzentechnologie mit kostspieligem Know-how und kostspieliger Infrastruktur

Substrat muss hohen Temperaturen standhalten

Ermöglichen kein Abbeizen (Aufarbeitung)

Hoher Energieverbrauch