Autor*innen: E. Wilsnack, M. Zawischa, S. Makowski, M. Zimmermann

Superharte kohlenstoffbasierte Beschichtungen werden für tribologische Anwendungen auf Werkzeugen, Bauteilen und Gleitkomponenten eingesetzt. Insbesondere die tetraedrischen amorphen Kohlenstoffschichten (ta-C) zeichnen sich durch ihre hohe Härte, Verschleißfestigkeit und niedrige Reibung aus. Die mechanischen, aber unter anderem auch die tribologischen und elektrochemischen Eigenschaften der Beschichtungen können durch die Zugabe weiterer Elemente in weiten Grenzen beeinflusst und so hinsichtlich ihrer Anwendung optimiert werden.

Eine häufige Fragestellung in der Weiterentwicklung von Hartstoffschichten ist die Bewertung des Widerstands gegenüber Rissbildung unter statischer und wiederholender Beanspruchung. Hierfür existieren nur wenige, sehr aufwändige Verfahren, wie zum Beispiel die Biegung freistehender Schichtbalken.

Der Ritztest ist ein einfaches etabliertes Verfahren zur Haftungsbewertung. Eine Abwandlung des herkömmlichen progressiven Ritztests ist der sogenannte zyklische Ritztest, bei dem ein sphärischer Eindringkörper bei konstanter unterkritischer Normallast wiederholt über die Beschichtung gefahren wird. So ist es möglich, das Verhalten der Schicht unter zyklischer tribologischer Beanspruchung zu untersuchen.

In dieser Arbeit werden unterschiedlich dotierte Kohlenstoffbeschichtungen mithilfe zyklischer Ritztests hinsichtlich der daraus resultierenden Schädigungsentwicklung untersucht. Im Fokus steht dabei die Entwicklung einer geeigneten Methodik zur Bestimmung eines zyklenbasierten Kriteriums anhand dessen die verschiedenen Beschichtungen bewertet werden können. Des Weiteren wird das Versagensverhalten der Schichten bei wachsender Zykluszahl phänomenologisch klassifiziert. Zu diesem Zweck wird auch eine angepasste Versuchsführung vorgestellt, mit der sehr einfach eine Übersicht über den Versagensverlauf der Beschichtungen mit steigender Zyklenzahl gewonnen werden kann.