Was ist Ionenplattieren?

Ionenplattieren ist eine Technik, mit der Beschichtungen einer Substanz, üblicherweise eines Metalls oder einer Verbindung, auf einem Zielteil oder einer Zieloberfläche abgeschieden werden. Das Beschichtungsmaterial wird durch einen Lichtbogen verdampft und ionisiert und dann mit hoher Geschwindigkeit in Richtung des Targets befördert, wo die elektrische Ladung der ionisierten Partikel bewirkt, dass sie sich an die Oberfläche des Targets binden. Diese Technik wird manchmal als physikalische Gasphasenabscheidung bezeichnet. Es wird gewöhnlich in einer Vakuumkammer oder in einer Inertgasatmosphäre durchgeführt.

Materialien, die einer Ionenplattierung unterzogen werden sollen, werden zuerst behandelt, um jegliches Fremdmaterial zu entfernen und alle Oberflächen zu reinigen. Dies geschieht in der gleichen Umgebung, in der die Beschichtung durchgeführt werden soll, und wird als Sputtern bezeichnet. Der Vorgang des Sputterns ähnelt dem nachfolgenden Beschichtungsvorgang, jedoch wird das Target mit Ionen eines anderen Materials wie Argongas beschossen, das die Oberfläche aller Fremdkörper entfernt, anstatt sich an das Target zu binden. Die Oberfläche muss perfekt sauber sein, um eine ordnungsgemäße Haftung des Beschichtungsmaterials zu gewährleisten.

Sobald das Target behandelt und für die Beschichtung vorbereitet ist, beginnt der Ionenplattierungsprozess. Das Beschichtungsmaterial wird unter Verwendung eines Lichtbogenstroms verdampft, der eine sehr niedrige Spannung mit hohem Stromfluss verwendet. Dadurch wird nicht nur das Beschichtungsmaterial verdampft, sondern es werden die einzelnen Atome ionisiert, die sich aufgrund ihrer identischen elektrischen Ladungen gegenseitig abstoßen. Dieser Dampf wird dann auf das Target geschleudert, das eine schwache entgegengesetzte elektrische Ladung erhält, um das ionisierte Beschichtungsmaterial anzuziehen. Dies bewirkt, dass sich die verdampften Ionen der Beschichtung an die vorbereitete Oberfläche binden.

Die grundlegende Technik zum Ionenplattieren kann auf verschiedene Arten modifiziert werden. Durch Einbringen bestimmter Gase und anderer verdampfter Ionen in die geschlossene Umgebung ist es möglich, die verdampften Ionen eines Materials mit anderen Ionen zu kombinieren, um eine neue Verbindung zu erzeugen, die sich dann an das Target bindet. Die Kombination verschiedener Materialarten ermöglicht eine Vielzahl von Beschichtungen.

Durch Ionenplattiertechniken aufgebrachte Beschichtungen sind oft sehr dünn und sehr gleichmäßig. Diese Beschichtungen können Dicken in der Größenordnung von Mikrometern aufweisen. Durch die Möglichkeit, solche dünnen Beschichtungen gleichmäßig aufzutragen, eignet sich diese Technik sowohl für Teile mit unregelmäßigen Formen als auch zum Auftragen von Beschichtungen, die mit anderen Techniken, wie z. B. Galvanisieren, nicht aufgetragen werden können.

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