Quantenmechanische Berechnung der Dispersionsenergie in fluiden Systemen und Anwendungen in Zustandsgleichungen

Die Übergangsmetallnitride TiN und CrN sind wohlbekannte Verbindungen mit hoher Härte, hohem Verschleiß- und Korrosionswiderstand, was folglich ihren Einsatz als Verschleißschutzbeschichtungen ermöglicht. Auf der Basis der chemischen Elemente Titan, Chrom und Stickstoff wurden Probenserien von Beschichtungen unter Anwendung einer Kombination von Vakuum-Ionenplattieren und Metallplasma-Ionenimplantation hergestellt. Für die Beschichtungsabscheidung wurden Hybrid-Ionenplattiertechniken unter Einsatz elektromagnetisch verstärkter Vakuumbogen-Plasmaquellen und DC-Magnetron-Sputterquellen verwendet. Die gleichfalls eingesetzte Metall-dampf-Vakuumbogen (MEVVA)-Ionenquelle war mit einer Cr- oder Ti-Katode, einem Niederfrequenz-Zündsystem sowie Hochspannungsversorgungen für Ionenbeschleunigung und Plasmaabschirmung ausgerüstet. Es wurde eine Niedertemperatur-PVD-Technik entwickelt, bei der der Beschichtungsprozess mit einer Metallplasma-Ionenimplantation (MPII) kombiniert wurde. Bei dieser Technik ließ sich während der Oberflächenveredelung von thermisch sensiblen Rapid-Prototyping (RP) Materialien die Substrattemperatur durch Anwendung gepulster Substrat-Biasspannung unterhalb von 50°C für Polymere bzw. unter 150°C für metallische Teile halten. Aufgrund der besten Eignung von Proben sehr einfacher Geometrie für die physikalische Beschichtungscharakterisierung wurden dafür polierte Hart-metallplatten genutzt. Elektronenmikroskopie-(SEM, EDX) und Nanoindentationsmethoden wurden zur Charakterisierung der Mikrostruktur und weiterer physikalischer Eigenschaften, wie Härte, Elastizitätsmodul sowie Adhäsion, von mittels der obengenannten Plasmatechnologie oberflächenveredelten Hartmetallproben sowie Rapid-Prototyping-Teilen eingesetzt. Es wird gezeigt, dass die physikalischen Eigenschaften der Beschichtungen bzw. Plasma-behandelten Oberflächenzonen deutlich durch die speziellen Parameter des kombinierten Niedertemperatur-PVD-Prozesses beeinflusst wurden. Insbesondere die Wirkung der Implantation von Metallionen in die Oberflächenregion von RP-Materialien vor und während der Beschichtung wird diskutiert.