Koolstofcoatings

Koolstofcoatings zijn dunne lagen die grotendeels uit koolstof bestaan of koolstofverbindingen bevatten en op substraten zoals staal, keramiek of legeringen worden aangebracht. Het doel is bescherming tegen slijtage en corrosie, vermindering van wrijving en soms vergroting van biocompatibiliteit of warmtebestendigheid. De koolstoflaag kan zowel amorf als kristallijn zijn en de exacte samenstelling bepaalt de eigenschappen.

Veelvoorkomende typen zijn amorfe koolstof (a-C), gehydrogeneerde amorfe koolstof (a-C:H) en diamantachtige koolstof (DLC), waaronder nanocomposietvarianten zoals ta-C en nc-C. De mechanische eigenschappen hangen af van de verhoudingen sp2 versus sp3 koolstofbindingen en van de aanwezigheid van waterstof of andere componenten. DLC-coatings staan bekend om hoge hardheid, uitstekende slijtage- en krasbestendigheid, en chemische inertie, terwijl a-C:H vaak lichter en goedkoper te produceren is maar minder hard kan zijn.

Deposition methods omvatten PVD-technieken zoals magnetron-sputtering en coatings via arc evaporation, en CVD- of PECVD-processen. Diktes variëren van enkele nanometer tot enkele micrometer. De coating moet goed hechten aan het substraat, waarvoor voorbehandeling en adaptatie van de procesparameters cruciaal zijn.

Toepassingen liggen onder meer in gereedschappen en schuifonderdelen waar verminderde slijtage de levensduur verlengt, in motor- en tandwielcomponenten, en in medische implantaten en biocompatibele oppervlakken. In de elektronica en optica worden koolstofcoatings gebruikt ter bescherming of als laag met specifieke elektrische of optische eigenschappen.

Voordelen zijn langere levensduur, lagere onderhoudskosten en betere prestaties onder zware belasting; nadelen zijn onder meer adhesieproblemen op sommige substraten, intrinsic stress en kosten van verwerking.