PVD-Hartstoffbeschichtung vs. PVD-Metallisierung – Unterschiede
Als Einstieg für alle, die wenig Zeit haben, heißt es in diesem Artikel:
- Ein paar Worte zu PVD-Technologien – was ist das?
- Was ist der Unterschied zwischen PVD-Hartstoffbeschichtung und Vakuummetallisierung (auch bekannt als PVD-Metallisierung) aus prozesstechnischer Sicht?
- Welche Unterschiede gibt es zwischen diesen Technologien hinsichtlich ihrer Eigenschaften?
- Welche Methode soll gewählt werden, bzw. was soll bei der Wahl beachtet werden?
PVD-Technologien (ang. Physical Vapor Deposition)
Hierbei handelt es sich um Verfahren zur Abscheidung dünner Beschichtungen, die auf der Gewinnung des Beschichtungsmaterials durch die Nutzung physikalischer Phänomene beruhen. Einfach gesagt – Paare von Ausgangsmaterial (genannt Target) werden als Ergebnis der Wechselwirkung physikalischer Phänomene erhalten, zum Beispiel:
- Kathodische Bogenverdampfung (cathodic arc evaporation – CAE)
- Magnetronsputtern (magnetron sputtering – MS)
- Widerstandsheizung (für niedrigschmelzende Materialien)
Innerhalb der PVD-Technologie können wir verschiedene Techniken unterscheiden, es ist jedoch besonders wichtig, sie danach zu unterscheiden, ob der Prozess reaktiv ist oder nicht.
Ausführlichere Informationen zu den einzelnen Arten der oben genannten Technologien finden Sie in den PVD-Technologien.
Reaktive und nicht-reaktive PVD-Typen – der Unterschied aus Prozesssicht (wichtig!)
Bei reaktiven Prozessen in der Kammer findet eine Reaktion zwischen den Metallionen aus dem gesputterten Target und dem in die Kammer eingeleiteten Gas (z. B. Stickstoff, Sauerstoff) statt. Als Ergebnis entsteht auf der Oberfläche des zu beschichtenden Objekts (wissenschaftlich: Substrat) eine keramische Beschichtung, z. B. TiN (Titannitrid), durch Sputtern eines Titantargets in einer stickstoffhaltigen Gasatmosphäre.
Bei nicht reaktiven Verfahren findet keine Reaktion statt. Das verdampfte oder zerstäubte Material des Targets wird direkt auf das zu beschichtende Teil aufgebracht. So entstehen je nach Verfahren keramische oder metallische Beschichtungen mit unterschiedlichen Eigenschaften.
Und nun das Wichtigste: Was bedeutet das für die Unterschiede zwischen PVD-Metallisierung und PVD-Hartstoffbeschichtung? PVD-Hartstoffbeschichtungen sind Keramikbeschichtungen, die durch reaktive Beschichtung, CAE- oder MS-Methoden gewonnen werden (mehr unter dem Link). Bei durch Vakuummetallisierung aufgebrachten Beschichtungen handelt es sich um metallische Beschichtungen, die das Ergebnis eines nichtreaktiven Prozesses sind.
PVD-Hartstoffbeschichtungen
Reaktive Prozesse – CAE und MS
- Sie verfügen über sehr gute mechanische Eigenschaften und benötigen keine zusätzliche Bearbeitung und keinen zusätzlichen Schutz.
- Da es sich um keramische Beschichtungen handelt, sind sie nahezu vollständig korrosions- und Uv-beständig.
- Der Reaktionsprozess ist langsamer (insgesamt 60–120 Min.), aber stabiler. Durchgeführt im Hochvakuum (10-5 Mpa)
- Eine größere Auswahl an Farben, die erhältlich sind
- Sauberer Produktionsprozess (aus ganzheitlicher Sicht) – praktisch abfallfrei und pro-ökologisch
- Höhere Reinheit und Gleichmäßigkeit der Beschichtung
- Die Anwendung auf Kunststoffen ist möglich, beschränkt sich aber meist auf temperaturbeständige Polymere (z. B. ABS)
- Hohe Härte kombiniert mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten sorgen für hohe Abriebfestigkeit
Metallisierte PVD-Beschichtungen
Nichtreaktive Prozesse – PVD-Metallisierung
- Sie erfordern in der Regel einen zusätzlichen Schutz durch einen Klarlack.
- Metallische Werkstoffe sind anfälliger für Korrosion, so dass die Beständigkeit des Produkts von der Qualität der Lackschicht oder der Sauberkeit der „Anwendungsumgebung“ abhängt
- Der Metallisierungsprozess ist schneller (alle 10-20 Min.) und wird bei niedrigeren Temperaturen und geringerem Vakuum (10-3 Mpa) durchgeführt
- Kleineres Farbspektrum aufgrund des schnelleren Prozesses und der geringeren Möglichkeit, die Prozessparameter zu kontrollieren.
- In den meisten Fällen ist ein Lack zum Schutz der Beschichtung erforderlich, so dass die Produktion weniger umweltfreundlich ist.
- Aufgrund des geringeren Vakuums während des Prozesses ist es wahrscheinlicher, dass unerwünschte Einschlüsse auftreten
- Aufgrund der niedrigeren Prozesstemperaturen ist die Beschichtung von weniger hitzebeständigen Kunststoffen möglich
- Die Abriebfestigkeit, die hauptsächlich auf der Beständigkeit des Lacks beruht, ist geringer als bei keramischen Beschichtungen
PVD-Hartstoffbeschichtung oder Vakuummetallisierung – welches Verfahren soll ich wählen?
Es ist nicht möglich, eindeutig und allgemein zu sagen, welches Verfahren besser ist – wenn dies der Fall wäre, wäre eine der beiden Methoden einfach nicht auf dem Markt. Die Wahl der PVD-Beschichtungstechnik muss vom Produkt abhängen. Genauer gesagt, von seinem Preis, seiner Anwendung und seinem Empfänger. Diese Verfahren stehen nicht in direkter Konkurrenz zueinander, da sie sich in ihren Eigenschaften erheblich unterscheiden.
Um den Artikel nicht mit reiner Theorie zu beenden, werden Beispiele angeführt:
- PVD-Hartstoffbeschichtung wird für die Groß- und Kleinserienfertigung von Elementen eingesetzt, die höhere Ansprüche an Qualität und Haltbarkeit erfüllen müssen (z. B. Badezimmerarmaturen, Türbeschläge).
- Für die Massenproduktion sehr billiger Komponenten, die zwar schön aussehen sollen, aber nur kurz oder einmal verwendet werden (z. B. Sarggriffe, billige Werbeartikel), ist die Metallisierung oft die bessere Lösung.
- Gute Haushaltsgeräte oder hochwertige Alltagsprodukte wie Haarbürsten verfügen häufig über PVD-Hartstoffbeschichtete Komponenten. Bei ihren billigen Gegenstücken wird Vakuummetallisierung + Lack verwendet.
Die Entscheidung muss daher auf Basis der Eigenschaften der Beschichtungen, aber auch anhand der Vor- und Nachteile der einzelnen Verfahren, einschließlich ihres Preises, getroffen werden. Aufgrund der spezifischen Natur dieser Methoden handelt es sich hierbei nicht um Dienstleistungen, deren Preisliste auf der Website veröffentlicht werden kann.
Für jedes Produkt sind eine individuelle Preisgestaltung und technische Analyse erforderlich. Dabei müssen die Qualitäts- und Preisvorstellungen geklärt werden und auch, ob die Beschichtung überhaupt in der erwarteten Art und Weise aufgebracht werden kann.

Waldemar Furman
PVD-Spezialist
Gerne erkläre ich es Ihnen genauer und anhand von Beispielen
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PVD und PECVD – Wissensdatenbank zu Technologie und Industrie
Diese Wissensdatenbank soll Artikel von uns über PVD, PECVD und verwandte Themen zusammenführen. Es werden Forschungsarbeiten über Beschichtungen, Vergleiche mit anderen Technologien und Artikel zur Erläuterung von Terminologien und verschiedenen Technologien veröffentlicht.
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