PVD-Beschichtungs- und Vorbehandlungskonzepte für Magnesiumlegierungen

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Der Ausschöpfung des möglichen Anwendungspotenzials von Magnesiumlegierungen im Leichtbau stehen bis heute negative Eigenschaften wie mangelnde Verschleiß- und Korrosionsbeständigkeit im Wege, besonders bei der Notwendigkeit zur Berücksichtigung dekorativer Aspekte in der Anwendung. Zur Lösung dieser Probleme sind Oberflächenbehandlungen unerlässlich, bei denen gegenwärtig vorwiegend Verfahren zur anodischen Oxidation unter Funkenentladung zum Einsatz kommen. Die prozessbedingte Porositätsproblematik dieser Schichten schränkt die Anwendung unter Kontaktkorrosionsbedingungen allerdings stark ein. Darüber hinaus beeinträchtigt die hohe Rauheit der Oberflächen tribologische Anwendungen unter Gleitbeanspruchung.Mit Hilfe der etablierten PVD-Technologie werden sehr hochwertige Schichten mit den unterschiedlichsten funktionellen Eigenschaften erzeugt, unter anderem für Verschleißschutz, dekorative Aspekte oder besondere optische Eigenschaften. Die PVD-Technologie zeichnet sich durch ihre breite Einsatztiefe in der Industrie und die ökologische Unbedenklichkeit der verwendeten Hilfsstoffe aus. Für die Oberflächenbehandlung von Mg-Legierungen durch PVD-Verfahren bestehen für den Prozessschritt Vorbehandlung und für die PVD-Beschichtung selbst grundlegender Forschungsbedarf, insbesondere vor dem Hintergrund der erfolgreichen Kombination und Abstimmung beider Verfahren aufeinander.Das beantragte Forschungsprojekt knüpft an die langjährigen Erfahrungen der Antragsteller in den Bereichen Mg-Vorbehandlung und PVD-Beschichtung von Mg-Legierungen an. Mit der Erschließung chemischer und elektrochemischer Vorbehandlungsmethoden können auch komplexe Bauteilgeometrien wirtschaftlich vorbehandelt werden. Die Entwicklung für Mg-Werkstoffe maßgeschneiderter PVD-Schichtsysteme verfolgt dabei drei grundlagenorientierte konzeptionelle Lösungsansätze mit dem Ziel der Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit. Auf Basis der Erkenntnisse zum Schädigungsverhalten der PVD-Beschichtungen unter Korrosion werden mechanistische Effekte und Wechselwirkungen zwischen Schicht und Grundwerkstoff gezielt im Rahmen der Schichtentwicklung und zur Eigenschaftsverbesserung eingesetzt.