CCVD - Combustion Chemical Vapour Deposition

Beim Prozess der Combustion Chemical Vapour Deposition, auf Deutsch oft auch als Flammenpyrolyse bezeichnet, werden spezielle Vorläufersubstanzen (Precursoren) in ein Brenngas-Luft-Gemisch eingeführt und in den Flammen eines speziell für die Beschichtung optimierten Brenners chemisch umgesetzt (Pyrolyse). Standardmäßig werden Propan oder Erdgas (Methan) sowie Luft eingesetzt und in einem annähernd stöchiometrischen Verhältnis gemischt. Prinzipiell sind aber auch andere Brenngase (z. B. Wasserstoff oder Acetylen) und ein höherer Sauerstoffanteil als in normaler Luft möglich, um die Flammentemperatur und damit die chemische Reaktivität der Flammen zu steuern.

In Abhängigkeit vom Substratwerkstoff und Ziel der Oberflächenfunktionalisierung können die Art und Zustandsform des Precursors, die Brenngasmischung und Bauart des Brenners sowie eine Reihe von Prozessparametern wie der Abstand zum Substrat und dessen Geschwindigkeit relativ zum Brenner, der Precursorfluss und die Anzahl der Brennerdurchläufe, angepasst und gesteuert werden.

Bsp.: Variation der Morphologie von Cobaltoxid-Schichten durch unterschiedliche Beflammungsparameter

Variation der Morphologie von Cobaltoxid-Schichten durch unterschiedliche Beflammungsparameter

Anwendung	Funktionale Oberflächen der CCVD-Schichten	Beispiele
Verklebungen Lackierungen Bedruckungen	Erhöhung der Oberflächenenergie Verbesserung der Benetzung Alterungsstabile Beschichtung	Vorbehandlung von Klebeflächen (Glas, Kunststoffe, Metalle, Holz, Stein, Keramik, Textil) Pulverlackierung von Glas Digitaldruck
Glasschutz	Diffusionssperre gegen Alkali-Ionen	Vermeidung von Glaskorrosion (Flachglas, Gebrauchglas)
Optische Transmissionserhöhung Anti-Reflex-Beschichtungen	Verminderung der Lichtreflexion Verringerung der Anschmutzung	Photovoltaik Displays (Glas, transparente Polymere) Super-Black-Schichten auf plasmachemisch vorbehandelten Leichtmetallen
Korrosionsschutz	Diffusionssperre gegen Sauerstoff, Elektrolyte Alterungsstabile Erhöhung der Haftung von nachfolgenden Schutzschichten	Schutzschichten aus Stahl Schutz von Leichtmetalloberflächen (z.B. Mg)
Antibakterielle Oberflächen	Ag-, CuOx- und/ oder ZnO-Nanopartikel in SiOx-Matrix	Transparente antibaktierelle Glas- und Kunststoffoberflächen

Hydrophilie: Vor 7 Jahren halbseitig mit Pyrosil beschichteter Glasspiegel - auf dem beschichteten Teildes Spiegels bildet sich ein geschlossener Wasserfilm, im unbeschichteten Bereich bilden sich Tropfen.

Haftungsverbesserung: Pulverlackbeschichtung auf Floatglas nach 21 Tagen Klimawechseltest, ohne und mit einer Pyrosilschicht als Haftungsverbesserung

Elektrochromie: Elektrochrom schaltende Zelle mit flammenpyrolytisch abgeschiedenem Wolframoxid

Bekeimung: Verwendung einer klassischen Pd-Bekeimung (a) und einer CCVD-Bekeimung mit Ag-Nanopartikeln (b) für die stromlose Abscheidung von Preußisch Blau

Absorption: Super-Black-Beschichtung durch Kombination von plasmachemisch hergestellter Oxidschicht (PCO) auf Aluminium und nachfolgender Pyrosil-Beschichtung

Ausgewählte Literatur:

I. Zunke, B.S.M. Kretzschmar, A. Heft, J. Schmidt, A. Schimanski, B. Grünler
Flame pyrolysis – a cost effective approach for depositing thin functional coatings at atmospheric pressure
Handbook of MODERN COATINGS TECHNOLOGIES – Fabrication Methods and Functional Properties 2021 139ff

A. Preuß, R. Ehnert, B.S.M. Kretzschmar, J. Noll, A. Heft, B. Grünler, H. Lang
Gold(I) Carboxylates and [Au(C(NH2)2(=S))2][SO3Me] for the Deposition of Gold and Gold-doped SiOx Materials by the Atmospheric Pressure Combustion CVD Process.
Inorganica Chimica Acta 502 2020 119355

B.S.M. Kretzschmar, P. Bergelt, D. Göhler, F. Firmbach, R. Köcher, A. Heft, M. Stintz, B. Grünler
Aerosol Science and Technology 54 2020 1124-1134

B.S.M. Kretzschmar, E. Wendler, A. Heft, R. Köcher, C. Voigt, C. Ronning, B. Grünler, E. Rädlein
Comprehensive porosity determination of combustion-deposited SiOx thin films and correlation with FTIR signal
Surface and Coatings Technology 375 2019 256-265

B.S.M. Kretzschmar, K. Assim, A. Preuß, A. Heft, M. Korb, M. Pügner, T. Lampke, B. Grünler, H. Lang
Cobalt and manganese carboxylates for metal oxide thin film deposition by applying the atmospheric pressure combustion chemical vapour deposition process
RSC Advances 8 (2018) 15632

I. Zunke, D. Kloß, A. Heft, J. Schmidt, B. Grünler
Replacing the wet chemical activation with an atmospheric pressure technique in electroless deposition of Prussian blue
Surface and Coatings Technology 289 (2016); S. 186-193

I. Zunke, P. Rüffer, T. Tölke, A. Heft, B. Grünler, A. Schimanski
Deposition of thin functional coatings at atmospheric pressure using combustion chemical vapour deposition
Combustion: Types of Reactions, Fundamental Processes and Advanced Technologies; Nova Science Publishers; New York; 2014; S. 121-168

I. Zunke, A. Heft, P. Schäfer, F. Haidu, D. Lehmann, B. Grünler, A. Schimanski, D. R. T. Zahn
Conductive zinc oxide thin film coatings by combustion chemical vapour deposition at atmospheric pressure
Thin Solid Films 532 (2013); S. 50-55

T. Palenta, A. Kriltz, P. Rüffer, A. Heft, B. Grünler
Characterization of corrosion effects on float glass coated by CCVD
Surface & Coatings Technology 232 (2013); S. 742-746

R. Zimmermann, A. Pfuch, K. Horn, J. Weisser, A. Heft, M. Röder, R. Linke, M. Schnabelrauch, A. Schimanski
An approach to create silver containing antibacterial coatings by use of Atmospheric Pressure Plasma Chemical Vapor Deposition (APCVD) and Combustion Chemical Vapor Deposition (CCVD) in an economic way
Plasma Processes and Polymers 8 (2011); S. 295-304

Oberflächentechnik