DE102018218533A1 - Vorrichtung zur Bearbeitung von lithiumhaltigen Folien und Herstellungsverfahren der Vorrichtung - Google Patents

Vorrichtung zur Bearbeitung von lithiumhaltigen Folien und Herstellungsverfahren der Vorrichtung Download PDF

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Michael Fraune
Marcus Guenther
Franziska MUELLER
Karina Mees
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Vorrichtung (100) zur Bearbeitung von lithiumhaltigen Folien mit einem Werkzeug (101), dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Oberfläche des Werkzeugs (101) eine erste Schicht (102) angeordnet ist, wobei auf der ersten Schicht (102) eine zweite Schicht (104) angeordnet ist, wobei die erste Schicht (102) Metall und die zweite Schicht (104) wasserstoffreichen amorphen Kohlenstoff mit einem bestimmten Wasserstoffgehalt aufweist.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bearbeitung von lithiumhaltigen Folien, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Vorrichtung, die Verwendung der Vorrichtung zur Bearbeitung von lithiumhaltigen Folien und eine lithiumhaltige Folie.
  • Lithiumhaltige Folien sind dünne, weiche und chemisch reaktive Folien, die bei der Verarbeitung mit stahlhaltigen Werkzeugen mit diesen verkleben oder chemisch reagieren. Dadurch können die Folie oder die verwendeten Werkzeuge beschädigt werden.
  • Es sind Kunstoffe bekannt, z. B. Polyethylen, die keine chemische Reaktion mit Lithium eingehen. Aufgrund ihrer geringen Festigkeit sind sie jedoch nicht in Kombination mit einem Werkzeug zur Verarbeitung von lithiumhaltigen Folien verwendbar.
  • Des Weiteren sind zur Bearbeitung von Leichtmetallwerkstoffen wie Aluminium und Magnesium Diamond-Like-Carbon-beschichtete Werkzeuge bekannt, die ein Verkleben der Werkzeuge durch Kaltaufschweißung von Leichtmetall verhindern. Diese DLC-beschichteten Werkzeuge weisen einen geringen Wasserstoffgehalt auf. Bei der Verwendung eines DLC-beschichteten Werkzeugs für die Bearbeitung von lithiumhaltigen Folien erfolgt eine chemische Reaktion.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es eine chemische Reaktion zwischen einem Werkzeug und einem lithiumhaltigen Werkstück zu verhindern.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die Vorrichtung zur Bearbeitung von lithiumhaltigen Folien umfasst ein Werkzeug. Erfindungsgemäß ist auf einer Oberfläche des Werkzeugs eine erste Schicht angeordnet, wobei auf der ersten Schicht eine zweite Schicht angeordnet ist. Die erste Schicht weist Metall und die zweite Schicht wasserstoffreichen amorphen Kohlenstoff, im Folgenden a-C:H genannt, mit einem bestimmten Wasserstoffgehalt auf.
  • Der Vorteil ist hierbei, dass aufgrund der chemischen Beschaffenheit der Kohlenwasserstoffschicht eine Anhaftung bzw. eine chemische Reaktion zwischen Werkstoff und Werkstück verhindert wird.
  • In einer Weiterbildung weist der bestimmte Wasserstoffgehalt der zweiten Schicht mehr als 35 Atomprozent Wasserstoff auf. Die „Einheit“ Atomprozent Wasserstoff entspricht dem Stoffmengenanteil Wasserstoff der DIN1310 im DLC bzw. der VDI-Richtlinie 2840.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass die a-C:H Schicht eine hohe Härte und Verschleißbeständigkeit aufweist. Das bedeutet die a-C:H Schicht weist trotz des hohem Wasserstoffgehalts eine hohe Härte auf. Ein weiterer Vorteil ist die Trockenlaufeignung, d. h. die beschichteten Werkzeuge weisen unter sehr trockenen Bedingungen immer eine wasserstoffterminierte Oberfläche auf, die für niedrige Reibwerte und chemische Beständigkeit sorgt.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist der bestimmte Wasserstoffgehalt an einer Oberseite der zweiten Schicht höher als an einer Unterseite der zweiten Schicht, wobei die Unterseite der zweiten Schicht der Oberseite der zweiten Schicht gegenüberliegt, wobei die Unterseite der zweiten Schicht auf der ersten Schicht angeordnet ist.
  • Der Vorteil ist hierbei, dass der Härteverlauf über die Schichtdicke den mechanischen Anforderungen angepasst werden kann.
  • In einer Weiterbildung ist zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht eine dritte Schicht angeordnet. Die dritte Schicht weist ein Kohlenwasserstoff-Metallgemisch auf.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass die Haftung der zweiten Schicht auf der ersten Schicht verbessert wird.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist das Metall Chrom, Molybdän, Wolfram, Titan oder Zirkonium.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Bearbeitung lithiumhaltiger Folien, wobei die Vorrichtung ein Werkzeug aufweist, umfasst das Erzeugen einer ersten Schicht auf dem Werkzeug mittels PVD, wobei die erste Schicht ein Metall aufweist und das Erzeugen einer zweiten Schicht mittels PECVD, wobei die zweite Schicht auf der ersten Schicht angeordnet ist und die zweite Schicht wasserstoffreichen amorphen Kohlenstoff mit einem bestimmten Wasserstoffgehalt aufweist.
  • In einer Weiterbildung wird eine dritte Schicht mittels gleichzeitig ablaufenden PVD- und PECVD-Verfahren erzeugt, wobei die dritte Schicht zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht angeordnet ist und die dritte Schicht ein Kohlenwasserstoff-Metallgemisch aufweist.
  • Die erfindungsgemäße Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in der Bearbeitung lithiumhaltiger Folien.
  • Der Vorteil ist hierbei, dass die lithiumhaltige Folie weder am Werkzeug anhaftet, noch mit ihm verklebt oder eine chemische Reaktion zwischen der lithiumhaltigen Folie und dem Werkzeug erfolgt.
  • Die erfindungsgemäße lithiumhaltige Folie ist mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bearbeitet.
  • Vorteilhaft ist hierbei, dass saubere Schnittkanten entstehen und sehr dünn ausgewalzte Folien bearbeitet werden können. Die Bearbeitungsgeschwindigkeit der lithiumhaltigen Folien ist hoch, die Störanfälligkeit der Anlage gering und die Werkzeuge haben eine hohe Standzeit.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen bzw. den abhängigen Patentansprüchen.
  • Figurenliste
  • Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen und beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
    • 1 eine Vorrichtung zur Bearbeitung lithiumhaltiger Folien, und
    • 2 ein Verfahren zur Herstellung einer Vorrichtung zur Bearbeitung von lithiumhaltigen Folien.
  • 1 zeigt eine Vorrichtung 100 zur Bearbeitung lithiumhaltiger Folien. Die Vorrichtung 100 umfasst ein Werkzeug 101, auf dem eine erste Schicht 102 angeordnet ist. Auf der ersten Schicht 102 ist eine zweite Schicht 104 angeordnet. Die erste Schicht 102 ist metallisch und umfasst beispielsweise Titan. Die erste Schicht 102 fungiert als Haftschicht auf dem Werkzeug und weist eine Dicke von 0,01 µm bis 1 µm auf. Die zweite Schicht 104 umfasst wasserstoffreichen amorphen Kohlenstoff a-C:H mit einem bestimmten Wasserstoffgehalt. Der bestimmte Wasserstoffgehalt ist vorzugsweise höher als 35 Atomprozent. Die zweite Schicht 104 weist eine Dicke von 0,1 µm bis 10 µm auf. Da die zweite Schicht lediglich eine geringe Dicke aufweist, wird die Form des Werkzeugs durch die Beschichtung nicht nachteilig verändert. Optional ist zwischen der ersten Schicht 102 und der zweiten Schicht 104 eine dritte Schicht 103 angeordnet, die als Übergangsschicht fungiert. Die dritte Schicht 103 weist ein Kohlenwasserstoff-Metallgemisch auf, z. B. a-C:H:Ti.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die erste Schicht ein Metall aus der sechsten Nebengruppe, der Chromgruppe, nämlich Chrom, Wolfram oder Molybdän, auf. Dabei ist zwischen der ersten Schicht 102 und der zweiten Schicht 104 eine dritte Schicht 103 angeordnet, die als Übergangsschicht fungiert. Die dritte Schicht 103 weist eine Dicke von 0,01 µm bis 1 µm auf und umfasst ein Kohlenwasserstoff-Metallgemisch, z. B. a-C:H:Me, wobei die Abkürzung Me für Metall steht. Das für das Metallgemisch verwendete Metall entspricht dem Metall der ersten Schicht 102. Weist die erste Schicht 102 Chrom auf, so umfasst die dritte Schicht 103 ein Kohlenwasserstoff-Chromgemisch.
  • Für beide Ausführungsbeispiele kann die zweite Schicht 104 derart ausgestaltet sein, dass der Wasserstoffanteil zur Oberseite der zweiten Schicht 104 ansteigt oder über die gesamte zweite Schicht 104 konstant ist.
  • Der graduelle Verlauf des Wasserstoffanteils hat fertigungstechnische Vorteile , wenn z.B. die haftfeste Anbindung an die darunterliegende Schicht nur mit einem niedrigen Wasserstoffanteil möglich ist oder mechanische Vorteile, da mit zunehmendem Wasserstoffanteil die Härte abnimmt, und so der Härteverlauf über die Schichtdicke den mechanischen Anforderungen angepasst werden kann, d. h. harte Stützschicht mit wenig Wasserstoff, weichere Funktionsschicht mit viel Wasserstoff an der Oberfläche.
  • Alternativ umfassen die DLC-Verschleißschutzschichten Stahlsubstrat/Chromschicht/Chromcarbidschicht/a-C: H-Chromcarbidschicht/a-C:H-Schicht. Dabei ist die a-C:H-Chromcarbidschicht ein Kohlenwasserstoffgemisch in Form von Chromcarbid-Nanokristalliten in einer a-C:H-Matrix. Dieser Aufbau ist auch die Grundlage für die Anbindung der wasserstoffreichen Schicht an das Stahlsubstrat.
  • Weitere Materialkombinationen, die in Verschleißschutzschichten eingesetzt werden sind z.B. Stahl/Cr/WC/WC:H/a-C:H oder Stahl/Cr/CrN/Cr/CrC/a-C:H:Cr/a-C:H
  • Das Werkzeug 101 ist beispielsweise eine Walze, eine Klinge, ein Greifer, ein Stempel, ein Bohrer oder eine Fräse.
  • Die Vorrichtung 100 findet beipielsweise Anwendung bei Walzen für die Herstellung dünner Lithiumfolien, sowie bei Transport- und Bearbeitungswerkzeugen, z. B. Schneid-, Stanz- und Greifwerkzeugen, zur Verarbeitung der dünnen Lithiumfolien. Der Lithiumanteil der Folien kann dabei sehr hoch sein, beispielsweise >99% .
  • 2 zeigt ein Verfahren 200 zur Herstellung einer Vorrichtung zur Bearbeitung von lithiumhaltigen Folien, wobei die Vorrichtung ein Werkzeug umfasst. Das Verfahren 200 startet mit dem Schritt 210, in dem eine erste Schicht mittels Physical Vapor Deposition, PVD, dem sogenannten Magnetronsputtern auf dem Werkzeug erzeugt wird. Dabei wird das abzuscheidende Metall, beispielsweise Ti, in einer Edelgasatmosphäre, die beispielsweise Ar, Ne, Kr oder Xe umfasst, direkt vom Target gesputtert. In einem folgenden Schritt 230 wird eine zweite Schicht mittels Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition, PECVD, auf bzw. oberhalb der ersten Schicht erzeugt. Die Erzeugung der zweiten Schicht, die eine wasserstoffreiche amorphe Kohlenstoffschicht ist, erfolgt mittels einer Plasmaentladung in einem kohlenwasserstoffhaltigen Gas, dem optional ein Edelgas zugesetzt sein kann. Vorzugsweise wird ein Kohlenwasserstoffgas verwendet, das nach der Plasmaanregung überwiegend Ionen und wenig Radikale bildet. Diese Ionen werden mittels einer gepulsten Substratspannung zum Werkzeug beschleunigt und formen eine a-C:H-Schicht. Das verwendete Kohlenwasserstoffgas weist insbesondere ein hohes Wasserstoff/Kohlenstoff-Verhältnis auf, z. B. Isobutan, Isobuten, Benzol, Toluol oder Cyclopentan. Solch ein Kohlenwasserstoffgas weist bei elektroinduzierter Ionisation kaum oder wenig Dissoziation, d. h. die Bildung kleiner Fragmente, auf.
  • In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die erste Schicht ein Metall aus der sechsten Nebengruppe, der Chromgruppe, auf. Damit die zweite Schicht auf der ersten Schicht ausreichend haften kann, wird in einem Schritt 220, der zwischen den Schritten 210 und 230 durchgeführt wird, eine kombinierte Abscheidung von a-C:H und Metall mittels gleichzeitig ablaufenden PECVD- und PVD-Verfahren, durchgeführt. Mit anderen Worten parallel zur Abscheidung von a-C:H mit dem PECVD-Verfahren wird z. B. Chrom, Molybdän, Wolfram oder Legierungen dieser Metalle, mit dem PVD-Verfahren abgeschieden. Die Zusammensetzung der dritten Schicht lässt sich über die Prozessparameter der jeweiligen Verfahren einstellen, sodass beispielsweise ein gradueller Verlauf, d. h. graduelle Abnahme des Metallanteils mit wachsender Schichtdicke oder ein Mehrlagenaufbau, herstellbar sind.

Claims (9)

  1. Vorrichtung (100) zur Bearbeitung von lithiumhaltigen Folien mit einem Werkzeug (101), dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Oberfläche des Werkzeugs (101) eine erste Schicht (102) angeordnet ist, wobei auf der ersten Schicht (102) eine zweite Schicht (104) angeordnet ist, wobei die erste Schicht (102) Metall und die zweite Schicht (104) wasserstoffreichen amorphen Kohlenstoff mit einem bestimmten Wasserstoffgehalt aufweist.
  2. Vorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bestimmte Wasserstoffgehalt der zweiten Schicht mehr als 35 Atomprozent Wasserstoff aufweist.
  3. Vorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der bestimmte Wasserstoffgehalt an einer Oberseite der zweiten Schicht (104) höher ist als an einer Unterseite der zweiten Schicht (104), wobei die Unterseite der zweiten Schicht (104) der Oberseite der zweiten Schicht (104) gegenüberliegt und die Unterseite auf der ersten Schicht (102) angeordnet ist.
  4. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Schicht (102) und der zweiten Schicht (104) eine dritte Schicht (103) angeordnet ist, die ein Kohlenwasserstoff-Metallgemisch aufweist.
  5. Vorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall Cr, Mo, W oder Ti ist.
  6. Verfahren (200) zur Herstellung einer Vorrichtung zur Bearbeitung von lithiumhaltigen Folien umfassend ein Werkzeug, mit den Schritten: - Erzeugen (210) einer ersten Schicht mittels PVD auf dem Werkzeug, wobei die erste Schicht ein Metall aufweist, und - Erzeugen (230) einer zweiten Schicht mittels PECVD, wobei die zweite Schicht auf der ersten Schicht angeordnet ist und die zweite Schicht wasserstoffreichen amorphen Kohlenstoff mit einem bestimmten Wasserstoffgehalt aufweist.
  7. Verfahren (200) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Schicht mittels gleichzeitig ablaufenden PVD- und PECVD-Verfahren erzeugt wird, wobei die dritte Schicht zwischen der ersten Schicht und der zweiten Schicht angeordnet ist und ein Kohlenwasserstoff-Metallgemisch aufweist.
  8. Verwendung einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zur Bearbeitung von lithiumhaltigen Folien.
  9. Lithiumhaltige Folie, die mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 bearbeitet ist.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD295876A5 (de) * 1990-09-20 1991-11-14 Inst. F. Physikalische U. Mechanische Technologie Chemnitz,De Verfahren zum abscheiden amorpher hartstoffschichten
EP0298801B1 (de) * 1987-06-18 1992-03-18 Societe Nationale Elf Aquitaine Verfahren zum Zusammenbauen von Dünnschichtbestandteilen eines elektrochemischen Generators mit Lithium-Elektrode
EP0692831B1 (de) * 1993-07-02 1999-10-27 Hydro-Quebec Walzverfahren zur Herstellung dünner Lithiumfilme mit kontrollierter Abnahme
EP1679756B1 (de) * 1995-03-06 2008-04-30 Ube Industries, Ltd. Nichtwässrige Lithium-Sekundärzelle
DE102013207989A1 (de) * 2013-04-30 2014-10-30 Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh Verfahren zur Beschichtung von Artikeln
DE102016214398A1 (de) * 2016-08-04 2018-02-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle mit Lithiumelektrode und elektrochemische Zelle
DE102016222004A1 (de) * 2016-11-09 2018-05-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Herstellung dünner Folien auf Metallbasis
EP3471173A1 (de) * 2017-10-16 2019-04-17 Robert Bosch GmbH Verfahren zur herstellung eines elektrodenfilms und elektrode

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0298801B1 (de) * 1987-06-18 1992-03-18 Societe Nationale Elf Aquitaine Verfahren zum Zusammenbauen von Dünnschichtbestandteilen eines elektrochemischen Generators mit Lithium-Elektrode
DD295876A5 (de) * 1990-09-20 1991-11-14 Inst. F. Physikalische U. Mechanische Technologie Chemnitz,De Verfahren zum abscheiden amorpher hartstoffschichten
EP0692831B1 (de) * 1993-07-02 1999-10-27 Hydro-Quebec Walzverfahren zur Herstellung dünner Lithiumfilme mit kontrollierter Abnahme
EP1679756B1 (de) * 1995-03-06 2008-04-30 Ube Industries, Ltd. Nichtwässrige Lithium-Sekundärzelle
DE102013207989A1 (de) * 2013-04-30 2014-10-30 Schunk Kohlenstofftechnik Gmbh Verfahren zur Beschichtung von Artikeln
DE102016214398A1 (de) * 2016-08-04 2018-02-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung einer elektrochemischen Zelle mit Lithiumelektrode und elektrochemische Zelle
DE102016222004A1 (de) * 2016-11-09 2018-05-09 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Herstellung dünner Folien auf Metallbasis
EP3471173A1 (de) * 2017-10-16 2019-04-17 Robert Bosch GmbH Verfahren zur herstellung eines elektrodenfilms und elektrode

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