Verarbeitung, in-situ Pyrolyse und Haftmechanismen von oxicarbidischen und carbonitridischen Keramikschichten auf Basis des Polymer-Sprühens

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Dieses Vorhaben nutzt die vorhandene Anlage zum Versprühen von polymeren Vorstufen zur Herstellung keramischer Schichten. Hinsichtlich des SiOC-Systems soll als verfahrenstechnische Innovation eine in-situ Pyrolyse mit einem Spiegelofen aufgebaut und integriert werden. Weiterhin wird der Haftmechanismus von einem Lösungstropfen bis zu einer Festkörperverbindung auf unterschiedlichen Substraten untersucht werden.Bisher lassen sich Nichtoxid-Vorstufen (SiCN SiBCN) aufgrund ihrer starken Rekativität nur unter permanenter, geschlossener Schutzgastechnik verarbeiten. Das macht die Herstellungstechnik sehr langsam, umständlich und teuer. Für eine technische Fertigung muss ein Weg der Verarbeitung gefunden werden, der hne eine Glovebox oder Schlenckrohre auskommt. Diesbezüglich hat sich im letzten Jahr ein Weg eröffnet, der auf neuen prozesstoleranten Vorstufen im SiCN-System basiert. Als verfahrenstechnische Massnahme ist eine lokale Gasführung in der Sprühapparatur aufzubauen, die einen maximalen Schutz der Vorstufe gewährleistet. Um reaktive Vorstufen vor Sauerstoff zu schützen, sollen Hüllpolymere eingesetzt werden, die reaktive Zentren in der Vorstufe absättigen. Durch Getteraktionen während der Pyrolyse soll der Sauerstoff in einer Konkurrenzreaktion abgefangen werden. Die ständige Kontrolle des Sauerstoffgehaltes ist ein Kernthema des Antrags. Da sehr viele Prozessparameter auf die Eigenschaften der Schicht Einfluss nehmen, soll Interaktion durch statistische Auswertemethoden überprüft werden.Gelingt es, auch nichtoxidische Vorstufen kostengünstig und mit vertrebarem Sauerstoffgehalt zu verarbeiten und auf unterschiedlichen Substraten zur Haftung zu bringen, so würde das völlig neuartige Bauteilformen ermöglichen. So könnten Lagerschalen oder Wellen, Hartstoffschichten oder Bauteilkapselungen durch eine Beschichtung mit Vor-Ort-Pyrolyse erzeugt werden. Die Formgebung geschieht im wesentlichen schon im Substrat, also in diesem Beispiel im Metall, die keramische Beschichtung formt dessen Oberfläche lediglich ab.