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Laser CVD – industrial potential for coating on fibres
Author(s) -
Hopfe Volkmar
Publication year - 2002
Publication title -
vakuum in forschung und praxis
Language(s) - German
Resource type - Journals
SCImago Journal Rank - 0.213
H-Index - 13
eISSN - 1522-2454
pISSN - 0947-076X
DOI - 10.1002/1522-2454(200208)14:4<206::aid-vipr206>3.0.co;2-7
Subject(s) - materials science , substrate (aquarium) , coating , composite material , oceanography , geology
Lasergestützte chemische Gasphasen‐Beschichtungsverfahren (Laser‐CVD) werden im Labormaßstab in unterschiedlicher Weise realisiert: (a) zur flächigen Beschichtung temperaturempfindlicher Substrate (Parallelstrahl ‐Konfiguration, (b) zur Beschichtung geometrisch komplizierter Substrate, wie Fasern und Pulver, (c) zur Direktstrukturierung von Wafern, (d) zum CAD gesteuerten Aufbau dreidimensionaler, freitragender Mikrostrukturen, sowie (e) zur Erzeugung engtolerierter Nano‐Pulver für hochfeste Keramiken. Zu einigen der genannten Verfahren sind zwischenzeitlich Prototypentwicklungen zur Bewertung des industriellen Potenzials in Arbeit. Das betrifft u. a. das Gebiet der Hochratebeschichtung von keramischen Fasern (aus Kohlenstoff, SiC, o. ä.) zur Herstellung schädigungstoleranter, faserverstärkter Verbundwerkstoffe über das hier zusammenfassend berichtet wird. Zur Kontrolle der Interfacereaktionen müssen die als Endlosmaterial in Bündeln vorliegenden Fasern vor der Matrixeinbettung allseitig mit keramischen Schichten aus Graphit, h‐BN, TiB2, SiC, u. ä. Materialien versehen werden. Basierend auf einem 6kW CO 2 ‐Industrielaser wurde ein kontinuierliches Luft‐zu‐Luft Laser‐CVD Verfahren bei Atmosphärendruck realisiert. Aufgrund der extrem hohen Depositionsraten (> 1 μm/s) beträgt die Beschichtungszeit nur ca. 0.1 s, so dass auch thermisch empfindlichere Fasermaterialien beschichtet werden können. Der im Fraunhofer IWS aufgebaute Prototypreaktor ist mit einem in‐situ FTIR‐Sensor zur Überwachung der CVD‐Prozesschemie versehen und wurde unter Nutzung thermofluiddynamischer Modellrechnungen erstellt. Anhand einer Kostenverteilung wird die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens beurteilt.