Structure and mechanical properties of hard W—C coatings deposited by reactive magnetron sputtering

Pauleau, Y.; Gouy-Pailler, Ph.; Païdassi, S.

doi:10.1016/s0257-8972(09)90070-6

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“…Dieser Effekt kann durch reaktives Magnetron Sputtern bei geeigneten Sputterraten und bestimmten Flussraten des Kohlenstoffspenders (z. B. Methan, Acetylen) verringert werden, wobei meist höhere Temperaturen zur Ausbildung der WC 1-x -Phase notwendig sind [10][11][12][13][14][15][16][17][18][19]. Beim Biassputtern wird durch den zusätzlichen Ionenbeschuss des Substrates unabhängig vom Abscheidemode RF oder DC der Rücksputtereffekt verstärkt.…”

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Bias‐Magnetron Sputtern von Wolframkarbid‐Schichten auf Stahl

Gubisch¹,

Spieß

Romanus

et al. 2004

Materialwissenschaft Werkst

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In dieser Arbeit wird der Einfluss der Biasspannung im Bereich von 0 V bis -800 V auf die Eigenschaften von 1 lm dicken DC und RF Magnetron gesputterten Wolframkarbidschichten auf niedriglegierten Kaltarbeitsstahl 90MnCrV8 untersucht. Die Schichten wurden mittels REM, EDX, AFM, Universalhärteprüfgerät und XRD hinsichtlich der wichtigsten Schichteigenschaften wie Morphologie, Phasenausbildung, Vorzugsorientierung, Universalhärte und chemischer Zusammensetzung charakterisiert.Ohne zusätzlichen Ionenbeschuss bildet sich beim nichtreaktiven Magnetron Sputtern die nicht stöchiometrische kubische Phase des Wolframkarbids WC 1-x mit einer <100>-Orientierung aus. In Abhängigkeit der Biasspannung wird die chemischen Zusammensetzung, Kristallinität, Vorzugsorientierung, Morphologie und die Phasenausbildung beeinflusst. Die Veränderungen der genannten Schichteigenschaften führten zu signifikanten Härteänderungen im Bereich von 8 GPa und 20 GPa.Schlü sselwörter: Wolframkarbid, Magnetron Sputtern, Biasspannung, UniversalhärteThe influence of bias voltage between 0 V to -800V on the properties of dc and rf magnetron sputtered tungsten carbide coatings with 1 lm thickness on cold work steel 90MnCrV8 were determined. The coatings were analysed with SEM, AFM, EDX, XRD and micro hardness tester. The morphology, the chemical composition, the phase transformation and the hardness of the deposited layers were appropriated.Non-stoechiometric cubic phase of tungsten carbide WC 1-x with <100> preferred orientation formed by non reactive magnetron sputtering without ion bombardment. Chemical composition, crystallinity, preferred orientation, morphology and phases are influence by variation of bias voltage. These changes in coating properties results in significant variation of hardness between 8 GPa and 20 GPa.

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“…Auch Pauleau u. a. [19] zeigten für kubisches Wolframkarbid, dass die Härte der Schichten von der chemischen Zusammensetzung bzw. von der Kohlenstoffkonzentration abhängt.…”

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