Abstrakt

Kathodische Käfigplasmaabscheidung eines DLC-Films auf einem D2-Stahlsubstrat

De Sousa RRM, Carvalho Costa TH, Da Costa JAP, Dos Santos FEP, Nascimento IO, Souzab IA und Viana BC

Ein diamantähnlicher Kohlenstofffilm (DLC) wurde durch eine Kathodenkäfig-Plasmaabscheidungstechnik unter Verwendung eines Plasmanitrier-Oberflächenbehandlungs-/Nitriersystems auf AISI D2-Substraten abgeschieden, montiert mit einem Graphitkäfig. Die Abscheidung erfolgte bei einer Temperatur von 450 °C in einem Gasgemisch aus Ar (25 %) + H2 (75 %) mit einer Abscheidungszeit von 5 Stunden bei einem konstanten Druck von 2 mbar. Die Strukturanalyse mittels SEM und optischer Mikroskopie ergab das Vorhandensein von Materialinseln, die als Cluster mit einem Durchmesser von etwa 20 μm angeordnet waren, während die erhaltene Schicht eine Dicke von etwa 4 Mikrometern aufwies. Mikrohärtetests zeigten Härtewerte von etwa 1300 HV, ein viel höherer Wert als der des Substrats (250 HV). Mithilfe von Röntgenbeugung wurden Spitzen als Fe3C (Zementit) und Kohlenstoff in der Diamantphase (DLC) identifiziert. Die Raman-Spektroskopie wurde in zwei Regionen durchgeführt: in den Inseln und außerhalb dieser. Auf den Inseln wurden Raman-Spitzen einer hochkristallinen Struktur, identifiziert als DLC, beobachtet und um diese Inseln herum wurden solche aus einer amorphen Region, identifiziert als amorpher Kohlenstoff (aC), gesehen. Man kam zu dem Schluss, dass der Plasmaabscheidungsprozess unter Verwendung eines Graphit-Kathodenkäfigs eine amorphe Kohlenstoffbeschichtung mit Kristallinseln aus DLC auf einem D2-Stahlsubstrat erzeugte.