Lichtbogenplasmen

Die Dr. Laure Plasmatechnologie GmbH setzt häufig lichtbogeninduzierte Plasmen zur Abscheidung von Schichten ein. Diese Technologie ermöglicht es, eine Vielzahl verschiedener Stoffe in hoher Qualität, sowie mit hohem Durchsatz auf unterschiedlichsten Substraten abzuscheiden.

In einem Brenner, der einem Lichtbogentriebwerk für Raumfahrzeuge ähnelt, wird ein starker Gleichstrom-Lichtbogen gezündet. Mit diesem Lichtbogen werden durch den Brenner strömende Gase (z.B. Argon, Stickstoff, oder Wasserstoff) auf mehrere tausend Grad Celsius erhitzt, so dass sie in den Plasmazustand übergehen.Ausgangsstoffe für die Beschichtung können in Form von Pulvern, Flüssigkeiten und Gasen direkt in die heißeste Zone des Plasmastrahls eingemischt werden.

Durch die dort herrschende extreme Temperatur und Leistungsdichte im Plasmastrahl lassen sich selbst temperaturbeständige Materialien, wie z.B. Wolfram verdampfen, oder es lassen sich chemische Reaktionen, wie z.B. die Reduktion von Sand zu Silizium anregen. Die meisten Lichtbogenplasma-Prozesse erfolgen in evakuierten Kammern und Tanks, um den Einfluss der Umgebungsluft auszuschließen. Für spezielle Anwendungen können, die Plasmageneratoren auch bei Umgebungsdruck an der Atmosphäre betrieben werden.

Plasma-Beschichtungsanlage (PBA)

PBA_1Die Plasma-Beschichtungsanlage ist eine Experimentieranlage zur Entwicklung und Erprobung neuer Plasmaanlagen und Schichtsysteme. Die enthaltende Energie erstreckt sich von 10 kW bis 0,3 MW.  Mit dieser Anlage ist es möglich sämtliche Gase in einem Prozess zu integrieren und beliebige Stoffe in den Plasmastrahl einbinden.

Je nachdem welche Prozessparameter man für die Plasmabeschichtung wählt nähert sich der Prozess an bekannte Vorgänge der Beschichtung wie z. B.: physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder dem Plasmaspritzen an.  In dieser Plasmaanlage wurden Schichten und dazugehörige Verfahren zur Erhöhung der Härte von Werkstoffen durch Abscheidung einer Nitrid Schicht an der Oberfläche entwickelt.

An der PBA wurde erfolgreich der Hybridplasmagenerator entwickelt. Dieser ist eine Kombination aus Gleichstromlichtbogen-Plasmagenerator und einem induktiv beheiztem Hochfrequenz-Plasmagenerator.