Breites Farbspektrum dank neuer Beschichtungstechnologie
Beschichtungen sind allgegenwärtig zu finden, ob sie nun ästhetische Eigenschaften wie etwa brillante Farben oder Glanz oder auch funktionelle Eigenschaften wie zum Beispiel mehr Härte oder Korrosionsbeständigkeit verleihen. Die physikalische Gasphasenabscheidung (Physical Vapor Deposition, PVD) ist ein maßgebliches Plasmabeschichtungsverfahren, das auf dem Verdampfen von Materialien unter Vakuumbedingungen beruht. Es ist einer der vielversprechendsten Prozesse, da es brilliante und dekorative Oberflächen mit außergewöhnlicher Härte und Verschleißfestigkeit bei minimaler Umweltbelastung liefert. Bislang haben jedoch die übermäßig hohen Kosten und die eingeschränkte Prozesssicherheit einen umfassenderen Einsatz bei weniger teuren Dingen in den Bereichen Bau, Fahrzeuge, Haushaltsgeräte sowie Mikro- und Optoelektronik verhindert. EU-finanzierte Forscher haben im Rahmen der Arbeit an dem Projekt NANO4COLOR (Design and develop a new generation of color PVD coatings for decorative applications) eine finanziell tragbare PVD-Beschichtungstechnologie für verbesserte Beschichtungen entwickelt. Die Farbpalette umfasst Grün- und Rottöne, wobei jene Barriere überwunden wird, die mit dem Einsatz von PVD-Beschichtungen mit eingeschränkter Zusammensetzung verbunden ist. Man entwickelte neue Beschichtungshardware, eine Cluster-Pistole und Beschichtungsabläufe und setzte diese mit Erfolg beim Auftragen verschiedener Farben wie etwa rot, grün, rosa und orange auf 3D-Objekte mit unterschiedlicher Trägerzusammensetzung, Oberflächenveredelung und Größe ein. Insbesondere wandten die Wissenschaftler verschiedene PVD-Ansätze zur Abscheidung von Nanokompositbeschichtungen an, die aus dielektrischen Matrizen (Aluminiumoxid oder Titandioxid) mit eingebetteten metallischen Nanoclustern (Silber, Gold, Nickel oder Kupfer) bestehen. In Dutzenden angefertigten Demonstratoren erzielte man Beschichtungskonsistenz und -reproduzierbarkeit. Die Resultate stehen dafür, dass es möglich ist, durch Steuerung von Größe, Form und Verteilung der Nanocluster optische Eigenschaften maßzuschneidern sowie eine große Auswahl an verschiedenen Farben zu realisieren. Man stellte überdies fest, dass die optischen Eigenschaften auch von den Eigenschaften des dielektrischen Mediums abhängen, in welchem die Nanocluster dispergiert sind. Darüber hinaus verwendete das Team optische Simulationsinstrumente zur Entwicklung von Modellen, die Beschichtungseigenschaften vorhersagen und definieren konnten. Die Hersteller von dekorativen Beschichtungen und Endprodukten werden nun von den finanzierbaren, langlebigen und umweltfreundlichen farbigen PVD-Beschichtungen für eine Vielzahl von Alltagsprodukten profitieren. Ebenso wie die Verbraucher können sie sich auf eine Vielzahl von schönen Metallfarben für zahlreiche Produkte freuen.
Schlüsselbegriffe
Beschichtungstechnologie, Farben, physikalische Gasphasenabscheidung, physical vapor deposition, NANO4COLOR, Nanocluster
