Lichtbogenverdampfen

Im Lichtbogenverdampfen (Arc-Verfahren) werden Hartstoffschichten auf Basis von Aluminium, Titan, Zirkonium und Chrom auf Werkzeuge aufgebracht. In diesem vakuumbasierten Beschichtungsprozess liegt das Ausgangsmaterial in Form einer Arc-Kathode vor.

In einer Vakuumkammer wird zwischen einer Anode und der positiv geladenen Arc-Kathode eine Spannung von einigen Hundert Volt angelegt. Dabei entsteht ein Lichtbogen. Er bewegt sich auf der Arc-Kathode auf und ab und schmilzt bzw. verdampft dabei kleinste Mengen an Material. Aus etwa 90 % der verdampften Kathodenteilchen bilden sich positiv geladene Metallionen. Nun wird eine Bias-Spannung zwischen der Vakuumkammer und dem Substrat angelegt. Dadurch beschleunigen sich die Metallionen in Richtung des zu beschichtenden Werkstücks. Dort reagieren sie mit einem eingeleiteten Reaktivgas (Stickstoff, Kohlenwasserstoff oder Sauerstoff) und setzen sich als dünne, nitridische, karbidische oder oxidische Hartstoffschicht auf dem Werkstück ab.