Titelaufnahme

Titel
Aufbau und Charakterisierung einer PVD-Beschichtungsanlage zur Beschichtung granularer Materialien / Johannes Hell
Weitere Titel
Construction and characterization of a PVD system for coating granular materials
Verfasser / Verfasserin Hell, Johannes
Begutachter / BegutachterinEisenmenger-Sittner, Christoph
Erschienen2009
Umfang100, [35] Bl. : Ill., graph. Darst., Kt.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2009
Anmerkung
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Zsfassung in engl. Sprache
SpracheDeutsch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Granulat / Beschichtungsanlage / Kathodenzerstäubung / Partikel / Kompositwerkstoffe
Schlagwörter (EN)granular material / coating system / magnetron sputter deposition / particles / metal matrix composites
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-35459 Persistent Identifier (URN)
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Aufbau und Charakterisierung einer PVD-Beschichtungsanlage zur Beschichtung granularer Materialien [7.87 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

In modernen industriellen und technischen Prozessen steigen die Anforderungen an die verwendeten Materialien stetig. Eine Möglichkeit, dieser Entwicklung Rechnung zu tragen ist der Einsatz sogenannter MMCs (Metal Matrix Composites).

Kupfer-Kohlenstoff MMCs bilden die Basis für neuartige Heat Sink Materialien (Wärmesenken), welche sich durch eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und einen niedrigen thermischen Ausdehnungskoeffizient (CTR, Coefficient of Thermal Expansion) auszeichnen. Kupfer dient hierbei als Matrixmaterial, in welches Kohlenstoff in Form von Fasern, Partikel oder ähnlichem eingebettet wird. Die Verwendung von Diamantpartikel ist aufgrund der ausgezeichneten thermischen Leitfähigkeit und der hohen thermischen Stabilität von Diamanten vorteilhaft.

Die völlige Entnetzung von Kohlenstoff und Kupfer führt zu einem sehr hohen thermischen Kontaktwiderstand (TCR, Thermal Contact Resistance) an der Grenzfläche Kupfer-Kohlenstoff bzw. Diamant, was sich negativ auf die thermische Leitfähigkeit des MMCs auswirkt und eine Interfacemodifikation unumgänglich macht. Diese wird durch Abscheiden einer Zwischschicht auf die Diamantpartikel mittels Kathodenzerstäubung (Sputtern) realisiert.

Aus diesem Grund war es Ziel dieser Arbeit, eine Anlage zu konstruieren, aufzubauen und zu charakterisieren, welche granulare Materialien durchmischt. Implementiert in eine Vakuumkammer hält diese die Partikel während des Abscheideprozesses in Bewegung um eine allseitige, homogene Schicht auf jedem Partikel abscheiden zu können.

Zusammenfassung (Englisch)

In many technical and industrial processes the used materials face rising requirements in respect to mechanical strength, thermal conductivity or tuneable electrical properties. One option to meet those developments is the application of so called MMCs (Metal Matrix Composites).

Novel heat sink materials may be based on Copper-Carbon MMCs, which are characterized by excellent thermal conductivites and a low Coefficient of Thermal Expansion (CTE). In this case carbon is implemented as reinforcement in terms of particles or fibres into copper, which acts as the matrix material. Due to the excellent thermal conductivity and stability of diamonds, the application of diamond particles as reinforcements is favorable for the creation of heat sink materials.

The total de-wetting of copper and carbon results in a very high Thermal Contact Resistance (TCR) at the copper-carbon interface. Due to this fact an interface modification is necessary in respect of the thermal conductivity of the whole MMC. This modification is realized by depositing a wetting promoting interlayer onto the diamond particles using magnetron sputter deposition.

For this reason the construction, setup and characterization of a particle intermixing device for granular material was the intent of this master thesis. This revolving equipment was implemented in a vacuum chamber and keeps the particles in motion during the deposition process to achieve a homogeneous coating on every single diamond.

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