Einfluss der Targetkorngröße auf die Eigenschaften von Ti-Al-N Hartstoffschichten

Birgit Großmann

Einfluss der Targetkorngröße auf die Eigenschaften von Ti-Al-N Hartstoffschichten

Translated title of the contribution: Influence of target grain sizes on properties of Ti-Al-N hard coatings

Birgit Großmann

Chair of Functional Materials and Materials Systems (425)

Research output: Thesis › Diploma Thesis

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Abstract

TiAlN hard coatings are extensively used as protective coatings on forming and cutting tools due to their high hardness at elevated temperatures and good wear resistance. Nevertheless, further research is necessary to further optimize these coatings with respect to their properties in order to develop new fields of application. The objective of the present thesis was to investigate the effect of different target grain sizes on the properties of Ti1-xAlxN coatings, produced by reactive sputter deposition. Therefore, several coatings have been synthesized from three different grades of powder metallurgical produced Ti0.5Al0.5 targets using nitrogen partial pressures from 0-100%. The axial and angular-dependent sputter flux effects of the different target grain sizes on the resulting Ti1-xAlxN coatings were evaluated by varying the substrate position above the targets. The individually prepared coatings were investigated with respect to their chemical composition, structure and mechanical properties. After selected depositon runs, the targets themselves were investigated in detail.

Translated title of the contribution	Influence of target grain sizes on properties of Ti-Al-N hard coatings
Original language	German
Qualification	Dipl.-Ing.
Supervisors/Advisors	Mayrhofer, Paul Heinz, Supervisor (internal)
Award date	13 Dec 2013
Publication status	Published - 2013

Bibliographical note

embargoed until null

Keywords

PVD
thin film
sputter deposition
TiAlN
target grain size
target poisoning

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Cite this

@phdthesis{cac418f5226f4733abd7278bd6d26fc6,

title = "Einfluss der Targetkorngr{\"o}{\ss}e auf die Eigenschaften von Ti-Al-N Hartstoffschichten",

abstract = "TiAlN-Schichten werden aufgrund ihrer hohen Warmh{\"a}rte und guten Verschlei{\ss}best{\"a}ndigkeit seit Jahren in vielen Bereichen der Formgebungs- und Zerspanungstechnik eingesetzt. Dennoch werden weltweit weiterhin Forschungen betrieben, um diese Schichten gem{\"a}{\ss} ihrem Aufgabenbereich weiter zu optimieren oder ihnen neue Anwendungsgebiete zu er{\"o}ffnen. Die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war es, die Auswirkungen der Korngr{\"o}{\ss}e des Targets auf die Schichteigenschaften von Ti1-xAlxN Schichten zu untersuchen, die mittels reaktivem Sputtern hergestellt werden. Dabei wurden pulvermetallurgisch hergestellte Targets mit einer Zusammensetzung von 50 at% Aluminium und 50 at% Titan und unterschiedlicher Korngr{\"o}{\ss}e (50, 100 und 150 µm) verwendet. Der Stickstoffpartialdruck wurde zwischen 0-100% pN2/pges variiert um den Einfluss auf das Targetverhalten sowie die Auswirkungen auf die Schichteigenschaften zu untersuchen. Durch Variation der Substratpositionen wurden die axialen und winkelabh{\"a}ngigen Sputter- und Beschichtungs-Einfl{\"u}sse untersucht. Die Struktur, die Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften der Schichten wie H{\"a}rte und Eigenspannungen wurden untersucht. Nach ausgew{\"a}hlten Beschichtungsl{\"a}ufen wurden auch die Targets selbst analysiert.",

keywords = "PVD, thin film, sputter deposition, TiAlN, target grain size, target poisoning, PVD, Beschichtungstechnik, Sputtern, TiAlN, Targetvergiftung, Targetkorngr{\"o}{\ss}e",

author = "Birgit Gro{\ss}mann",

note = "gesperrt bis null",

year = "2013",

language = "Deutsch",

type = "Diploma Thesis",

}

TY - THES

T1 - Einfluss der Targetkorngröße auf die Eigenschaften von Ti-Al-N Hartstoffschichten

AU - Großmann, Birgit

N1 - gesperrt bis null

PY - 2013

Y1 - 2013

N2 - TiAlN-Schichten werden aufgrund ihrer hohen Warmhärte und guten Verschleißbeständigkeit seit Jahren in vielen Bereichen der Formgebungs- und Zerspanungstechnik eingesetzt. Dennoch werden weltweit weiterhin Forschungen betrieben, um diese Schichten gemäß ihrem Aufgabenbereich weiter zu optimieren oder ihnen neue Anwendungsgebiete zu eröffnen. Die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war es, die Auswirkungen der Korngröße des Targets auf die Schichteigenschaften von Ti1-xAlxN Schichten zu untersuchen, die mittels reaktivem Sputtern hergestellt werden. Dabei wurden pulvermetallurgisch hergestellte Targets mit einer Zusammensetzung von 50 at% Aluminium und 50 at% Titan und unterschiedlicher Korngröße (50, 100 und 150 µm) verwendet. Der Stickstoffpartialdruck wurde zwischen 0-100% pN2/pges variiert um den Einfluss auf das Targetverhalten sowie die Auswirkungen auf die Schichteigenschaften zu untersuchen. Durch Variation der Substratpositionen wurden die axialen und winkelabhängigen Sputter- und Beschichtungs-Einflüsse untersucht. Die Struktur, die Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften der Schichten wie Härte und Eigenspannungen wurden untersucht. Nach ausgewählten Beschichtungsläufen wurden auch die Targets selbst analysiert.

AB - TiAlN-Schichten werden aufgrund ihrer hohen Warmhärte und guten Verschleißbeständigkeit seit Jahren in vielen Bereichen der Formgebungs- und Zerspanungstechnik eingesetzt. Dennoch werden weltweit weiterhin Forschungen betrieben, um diese Schichten gemäß ihrem Aufgabenbereich weiter zu optimieren oder ihnen neue Anwendungsgebiete zu eröffnen. Die Zielsetzung der vorliegenden Arbeit war es, die Auswirkungen der Korngröße des Targets auf die Schichteigenschaften von Ti1-xAlxN Schichten zu untersuchen, die mittels reaktivem Sputtern hergestellt werden. Dabei wurden pulvermetallurgisch hergestellte Targets mit einer Zusammensetzung von 50 at% Aluminium und 50 at% Titan und unterschiedlicher Korngröße (50, 100 und 150 µm) verwendet. Der Stickstoffpartialdruck wurde zwischen 0-100% pN2/pges variiert um den Einfluss auf das Targetverhalten sowie die Auswirkungen auf die Schichteigenschaften zu untersuchen. Durch Variation der Substratpositionen wurden die axialen und winkelabhängigen Sputter- und Beschichtungs-Einflüsse untersucht. Die Struktur, die Zusammensetzung und die mechanischen Eigenschaften der Schichten wie Härte und Eigenspannungen wurden untersucht. Nach ausgewählten Beschichtungsläufen wurden auch die Targets selbst analysiert.

KW - PVD

KW - thin film

KW - sputter deposition

KW - TiAlN

KW - target grain size

KW - target poisoning

KW - PVD

KW - Beschichtungstechnik

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KW - TiAlN

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KW - Targetkorngröße

M3 - Diplomarbeit

ER -