14.03.2025
Produkte
In der Industrie werden Bauteile oft aus Materialien gefertigt, die häufig anfällig sind für Korrosion oder andere Einflüsse und deswegen durch Beschichtungen zusätzlich geschützt oder veredelt werden. Galvanische Verfahren bringen einen hohen technischen Aufwand und Umweltbelastungen mit sich. Das Sputtern bietet eine effizientere Alternative und nutzt rein physikalische Verfahren. Herkömmliche Anlagen sind jedoch groß und komplex. Daher hat W&L Coating Systems die kompakten Beschichtungsanlagen der NMS 200-Reihe entwickelt. Diese Tischgeräte bieten eine flexible, benutzerfreundliche Lösung für hochwertige Beschichtungen ohne Materialverlust – direkt auf der Werkbank.
Viele Produkte müssen aus technischen Gründen aus Materialien gefertigt werden, die spezifische physikalische Eigenschaften aufweisen, wie etwa hohe Festigkeit, geringes Gewicht oder gute Wärmeleitfähigkeit. Diese Materialien erfüllen zwar ihre technische Funktion, sind aber beispielsweise nicht korrosionsbeständig oder empfindlich gegenüber anderen Einflüssen. „Auch wirtschaftliche Überlegungen führen dazu, dass preisgünstige Materialien bevorzugt werden, die dann einen zusätzlichen Schutz oder eine ästhetische Aufwertung benötigen“, ergänzt Dr. Clemens Ringpfeil, Director Technology bei der W&L Coating Systems GmbH.
Galvanik mit erheblichem Aufwand verbunden
Diese Oberflächenveredelung erfolgt mithilfe galvanischer Verfahren. Allerdings ist der Betrieb einer Galvanik mit erheblichem Aufwand verbunden. Zahlreiche Chemikalienbäder sind erforderlich, die Arbeitskräfte müssen spezielle Schutzausrüstung tragen und die Entsorgung der verbrauchten Chemikalien ist oft kompliziert und kostenintensiv. Zudem sind viele dieser Verfahren nicht flexibel genug, um z. B. nichtleitende Materialien zu beschichten. Genau hier setzt das physikalische Beschichtungsverfahren des Sputterns an. Bei diesem Verfahren werden Atome aus einem festen Material, dem sogenannten Target, durch Ionenbeschuss gelöst und auf die Oberfläche des Produkts übertragen. Dadurch entsteht eine gleichmäßige Schicht, deren Dichte beispielsweise höher ist, wodurch eine gute Schutzwirkung auch bei geringen Schichtdicken erzielt wird. Diese Materialeinsparung ist dann besonders bei Edelmetallschichten von Nutzen.
Herkömmliche Anlagen sind oft groß
Eine zentrale Komponente üblicher Sputteranlagen ist die Beschichtungskammer, die mit hochwertigen Vakuumpumpen ausgestattet sein muss, um die notwendigen Druckverhältnisse zu erzeugen. Während des Sputterprozesses entsteht Wärme, die durch das Vakuum nicht leicht abgeführt werden kann. Daher werden spezielle Kühlsysteme, meist in Form von Kühlwasserkreisläufen, benötigt, um die Temperatur zu regulieren und eine Überhitzung der Anlage zu verhindern. Auch an die Sputterstromversorgung werden hohe Ansprüche gestellt, da sie den Prozess stabil halten und eine gleichmäßige Schichtbildung gewährleisten muss. Dadurch sind herkömmliche Anlagen oft relativ groß und wenig flexibel in der Handhabung. Aus diesem Grund hat W&L Coating Systems die kompakten Sputtersysteme der NMS 200-Reihe entwickelt, die auf einer Werkbank betrieben werden können und dennoch eine hochwertige Beschichtung ermöglichen.
Kompakte Lösungen für den Werkbankbetrieb: Die NMS 200-Reihe
Die Sputtersysteme der NMS Reihe sind für den sparsamen Umgang mit dem Spendermaterial (Target) konzipiert. Für Einzelteile und Kleinserien, die eine qualitativ hochwertige Beschichtung erfordern, bietet sich der Einsatz der NMS 250 an. „Der Betrieb ist denkbar einfach: Sie benötigt lediglich einen 230 V-Anschluss sowie eine Argon-Versorgung, wie sie etwa mit einer kleinen Gasflasche realisiert werden kann“, erklärt Dr. Ringpfeil. Dabei nutzt das Gerät ein innovatives Rohrdesign, das als Target-Träger und gleichzeitig als Vakuumgehäuse dient. Die Magnete, die den Sputterprozess unterstützen, rotieren außerhalb des Rohres und werden durch einen einfachen Luftstrom gekühlt. Das Ergebnis: Ein kompakter Beschichtungsraum von etwa 60 mm Durchmesser und 200 mm Höhe, der effizient arbeitet und dennoch eine hohe Schichtqualität sicherstellt.
Ein besonderer Vorteil ist die homogene Erosion des Targets. Außerdem kann das Material, das während des Beschichtungsprozesses nicht auf dem Substrat abgeschieden wird, direkt auf das Target zurückgeführt und erneut verwendet werden. Dadurch entstehen keine Materialverluste, wie sie bei herkömmlichen Sputteranlagen oft üblich sind. Der Targetwechsel, also das Austauschen der Beschichtungsmaterialien, erfolgt dabei in wenigen Handgriffen ohne zusätzliches Werkzeug.
Die NMS-BM 270: Spezialist für Kleinteile und Schüttgut
Für noch kleinere Teile, die nicht durch einen Substrathalter fixiert werden können, wie etwa Wälzlagerkugeln oder Gewindestifte, bietet sich die NMS-BM 270 an. Unter Verwendung des Prinzips der NMS 250, also als luftgekühltes Tischgerät mit Magneten, die der Umgebungs-Atmosphäre ausgesetzt sind und größtenteils auf die gleiche Peripherie setzen, wurde eine horizontale Ausrichtung des Targetrohres umgesetzt. „Anders als beim vorherigen Konzept rotiert bei der NMS-BM 270 das Rohr und die Magnete sind relativ dazu fixiert“, beschreibt Dr. Ringpfeil. So sorgt es dafür, dass das Schüttgut kontinuierlich in Bewegung bleibt, was eine gleichmäßige Beschichtung gewährleistet. Dabei kann das Rohr je nach Art der zu beschichtenden Teile mit einem Schüttgutvolumen von bis zu ca. 300 ml befüllt werden.
Darüber hinaus lässt sich das Magnetfeld mithilfe eines Hubmechanismus anheben, während ein zweites Magnetfeld von unten an das Targetrohr herangeführt wird. Dadurch wird ein Sputterätzen der Substrate als Vorreinigung vor der eigentlichen Beschichtung ermöglicht, da sich das Plasma direkt über dem Schüttgut bildet. „Obwohl dieses Verfahren nicht völlig rückstandsfrei ist, erweist es sich als äußerst effizient“, so Dr. Ringpfeil. Zudem kann der gesamte Vakuumkessel flexibel geschwenkt werden – nach oben für das Befüllen und nach unten für das Entleeren. Für den Targetwechsel wird das Rohr in eine vertikale Position gebracht. Zwar ist hier Werkzeug erforderlich, doch der Wechsel ist in der Regel in weniger als 10 Minuten abgeschlossen.
(Quelle: Pressemeldung W&L Coating Systems GmbH)
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