Lokale Beeinflussung der Oberflächenrauheit von Silizium dotiertem CVD-Diamant durch funkenerosive Mikrobearbeitung

Abstract

CVD-Diamantschichten besitzen ein hohes Potential für den Einsatz als verschleißfeste Oberflächen-beschichtungen für Umformwerkzeuge. Zur Vermeidung von Beschädigungen am Werkstück im Umformprozess sind geringe Oberflächen-rauheiten gefordert. Polykristalline CVD-Diamantschichten bestehen aus einzelnen Diamantkristallen, welche im Be-schichtungsprozess zusammenwachsen. Die einzelnen Diamantkristalle führen dabei zu einer erhöhten Oberflächenrau-heit, sodass eine Nachbearbeitung zum Glätten dieser ultraharten Schichten notwendig wird. Eine Herausforderung stellt insbesondere die lokale Veränderung der Oberfläche dar, welche zur Funktionalisierung dieser Schichten beitragen kann. Ein geeignetes Verfahren zur lokalen Beeinflussung stellt die Mikrofunkenerosion (Mikro-EDM) dar, welche als kon-taktfreies Fertigungsverfahren, unabhängig von den mechanischen Eigenschaften des Werkstoffes, eine Bearbeitung er-möglicht. Eine wichtige Einschränkung stellt die erforderliche elektrische Mindestleitfähigkeit von 0,01 Ω-1cm-1 dar, wes-halb das Verfahren ausschließlich für dotierte CVD-Diamantschichten einsetzbar ist. Im Rahmen dieser Veröffentlichung wird eine Möglichkeit vorgestellt, die Oberflächenrauheit einer mit Silizium dotier-ten CVD-Diamantschicht durch Mikro-EDM lokal zu beeinflussen. Dazu wurde durch Bahnerosion mit einer Stabelekt-rode (ø 90 μm) ein Feld mit den Abmessungen von 500 μm x 250 μm bearbeitet. Anschließend wurde die Oberfläche qualitativ und quantitativ durch Laserscanning-Mikroskopie analysiert. Die Oberflächenrauheit Sa konnte von 1,43 μm auf 0,83 μm reduziert, sowie die reduzierte Spitzenhöhe Spk um 78% verringert werden.