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Crystalline PVD alumina coatings offer a high potential for application as protective coating material on cutting tools. In the first part of this work, the reactive sputtering of Al target in an HPPMS discharge is investigated for various pulse lengths in an industrial scale unit. In a second step, alumina coatings are deposited at various bias voltages. It can be observed that the pulse length has a strong influence on the amount of maximum allowable oxygen flow in the reactive process. Longer pulse lengths allow a higher oxygen flow in the coating process compared to short pulses. The characterization of deposited coatings shows that at higher bias values a dense fine grained crystalline morphology is formed, while the mechanical properties peak for a certain bias value.

Die Beschichtung von Zerspanwerkzeugen hat in der Vergangenheit entscheidend zu Verbesserungen und Leistungssteigerungen in der Zerspantechnik beitragen können. Aluminiumoxid (Al2O3) nimmt hierbei aufgrund einer Vielzahl an Eigenschaften, wie Warmhärte, Oxidations‐, Diffusions‐ und chemischer Beständigkeit eine wichtige Rolle ein. Physical Vapor Deposition (PVD) Al2O3‐Beschichtungen, die mittels medium frequency Magnetron Sputtering (mfMS) hergestellt werden, haben ihre Leistungsfähigkeit in der Zerspanung von schwer zerspanbaren Werkstoffen bereits bewiesen. Die High Power Pulsed Magnetron Sputtering (HPPMS)‐Technologie kann zu weiteren Verbesserungen der Schichtmorphologie und ‐eigenschaften aufgrund hoher Ionisation des abgesputterten Materials führen. In diesem Zusammenhang ist die Abscheidung von Al2O3 mittels HPPMS bisher wenig erforscht. Bisher ist noch unklar, welche Phasen abgeschieden werden bzw. wie die Prozessparameter die Phasenbildung beeinflussen. Ziel der Untersuchungen ist es, die Erkenntnisse über die Abscheidung von PVD‐Al2O3‐Schichten und deren Einsatzverhalten auf die industrielle Ebene mittels HPPMS zu übertragen, neue Einsatzbereiche des potenzialträchtigen Schichtsystems zu erschließen und somit einen Beitrag zur Weiterentwicklung in der Zerspantechnik von schwer zerspanbaren Werkstoffen zu leisten.

Beschichtungen aus diamantähnlichem Kohlenstoff (diamond‐like carbon, DLC) finden aufgrund ihrer vielfältig einstellbaren Eigenschaften, z. B. einer hohen Härte als Verschleißschutz in vielen Anwendungsgebieten Verwendung. Hinsichtlich der Synthese dieser Schichten aktuell das High Power Pulsed/Impulse Magnetron Sputtering (HPPMS/HiPIMS) Gegenstand der Forschung, welches im Gegensatz zu etablierten Verfahren, z. B. der Pulsed Laser Deposition (PLD), glatte Schichten ohne weitere Nachbearbeitungsschritte ermöglicht. Vor Abscheidung der Schichten kann das Beschichtungsplasma in‐situ mittels plasma‐analytischer Methoden untersucht und ein Prozessfenster zur Schichtsynthese definiert werden. Das Ziel dieser Arbeit war es, ein Prozessfenster mit einer möglichst hohen Anzahl energiereicher Kohlenstoffionen zu bestimmen, die eine Grundvoraussetzung zur Synthese harter DLC‐Schichten darstellen. Es wurden die hinsichtlich der Kohlenstoffionisation viel‐versprechenden Parameter Prozessgaszusammensetzung und ‐druck sowie die HPPMS‐Pulsparameter variiert, um Parameter für die Schichtsynthese abzuleiten.