专利名称：抗磨损且抗腐蚀的层复合体的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种抗磨损且抗腐蚀的层复合体，以及涉及一种用于制造这样的层复合体的方法。
背景技术：
为了保护承受摩擦和腐蚀的构件免于磨损而应用涂层。通常地，特别是在未处于液动力润滑状态下彼此相对运动的材料配对件中，由于单个或组合地出现的磨损机理而发生这样的磨损。出于这些原因，运动构件借助防磨损与防腐蚀层的适于荷载的优化构造方案越来越重要。
存在各种方法可以有针对性地改善摩擦特性，但这些方法不能提供合适的防腐蚀效果。依照现有技术可被提供使用的防腐蚀层具有不足的摩擦特性，摩擦特性例如是摩擦最小化(Reibungsminimierung)和耐磨损度。公知如下的层系统，所述层系统借助PVD(物理气相沉积)或PACVD(等离子体辅助化学气相沉积)来涂覆，所述层系统具有良好的摩擦特性，但却仅具有不足的抗腐蚀度。为了防腐蚀，公知的是以电镀或化学或自催化的方式来涂覆的防护层，但该防护层仅具有很低的抗摩擦能力。
由DE 10 2006 049 756 Al已知如下的防磨损层，该防磨损层由不同的含硬质材料的金属相的多个层形成。在该层系统中未设置有专门的防腐蚀层。
由DE 2417920A已知一种用于在由铁、铁合金或硬质金属制成的物体的表面上制造碳化铬层的方法。在此，应用了具有卤化铬及硼酸和/或硼酸盐的熔浴。
由DE 10 242 421 Al已知一种基于氮化铌或铌金属碳化物的、用于防护底层免受磨损和腐蚀的涂层，其中，涂覆有用于改善粘附的中间层。氮化铌是具有非常高硬度的硬质材料层。另外，氮化铌极为耐受腐蚀性侵蚀。氮化铌层由此既满足防腐蚀的任务，又满足抗摩擦涂层。具有氮化铌层的涂层却成本较为高昂。
发明内容
由此，本发明的任务是，提供一种层系统，其可以被涂覆到铁质材料上，并且将非常好的摩擦特性与卓越的防腐蚀特性相组合，以及能被成本低廉地制造。
根据本发明，所述任务在产品方面通过具有权利要求1特征的层系统来解决，并且在方法方面通过依照权利要求10用来涂覆层系统的方法来解决。
根据本发明的层复合体由具有PVD/PACVD涂层的铁质材料制成的底层和布置于 PVD/PACVD涂层上的防腐蚀层组成，其中，PVD-PACVD涂层具有孔隙，防腐蚀层伸入到孔隙中。
本发明所基于的想法在于，形成混合式层系统，其由涂覆到铁质材料上的硬质材料层和防腐蚀层组成。由此，在构件表面上可以有针对性地实现所涂覆的各个层特性的组合。
在从属权利要求中给出权利要求1中所说明的层系统及权利要求10中所说明的用于制造这样的层系统的方法的有利构造方案和改进方案。
下面，结合参照附图的实施例来详细阐述本发明。在图中 图1示出依照第一优选实施例的根据本发明的层系统的示意剖切图示；以及 图2示出依照第二优选实施例的根据本发明的层系统的示意剖切图示；以及 图3示出依照第三优选实施例的根据本发明的层系统的示意剖切图示；以及 图4示出带有顶层、功能层以及底层的根据本发明的层系统的示意剖切图示；以及 图5示出带有底层的多侧涂层的根据本发明的层系统的示意剖切图示。
具体实施例方式在图中，同样的参考标记标示相同的或功能相同的部件，就此而言，没有相反的情况。
图1示出依照第一优选实施例的根据本发明的层系统的示意剖切图示。向构件或底层10提供PVD/PACVD涂层20。PVD/PACVD涂层20具有孔隙22。PVD/PACVD涂层通过防腐蚀层30得到密封。构件由铁质材料制成，并且例如为机器上或马达中的轴承构件。PVD/ PACVD涂层20的特征在于卓越的摩擦特性，例如摩擦最小化和防磨损。但是，这个层20由于其很小的层厚度和由方法决定的特性而未完全闭合，这意味着层20具有孔隙22，即所谓的针孔(Pinhole)，该孔隙22妨碍了层20的防腐蚀的阻挡作用。为了给这个在摩擦学上起作用的层20附加地提供良好的防腐蚀效果，向层20提供有机的/无机的/矿物的密封部 30，该密封部30封闭针孔22并且在滚碾状态下被加工到孔隙22中去。对于密封部30，根据本发明也使用所谓的溶胶-凝胶层。通过这样获得的隔离，确保了阳极防腐蚀。
图2示出依照本发明第二优选实施例的根据本发明的层系统的示意剖切图示。在构件10上涂覆有以电镀、化学或自催化的方式涂覆的层20。PVD/PACVD层20处于层30上。
以电镀、化学或自催化的方式涂覆的层30用作对于PVD/PACVD层20的接纳支撑层，并且可以既出于腐蚀的原因，又出于磨损的原因而被施用。基于例如轴承部件的荷载而经常出现摩擦磨损负载并且由此发生构件失灵。这意味着，对构件的磨蚀性加载与腐蚀性荷载相组合地出现。这由以电镀、化学或自催化的方式涂覆的层30来承受。附加地，这个层 20实现了在制造中经济的优点，这是因为一般来讲，在PVD/PACVD工艺中，在底层10与摩擦学功能层20之间需要增附层，该增附层通常在原位，也就是在PVD/PACVD工艺一开始时，通过PVD工艺来沉积。通过先前的电镀的、化学的或自催化的涂层可以取消该工艺步骤，并且与之相应地，工艺时间被缩短。此外，省去了 PVD工艺中用于支撑层的相应靶材料的成本。
图3示出依照另一优选实施例的根据本发明的层系统的示意剖切图示。在这种情况下，碳化铬层40处在构件10上。这个碳化铬层40以如下方式产生，即，将由铬或铬合金制成的层20涂覆到构件10上。在后续的方法步骤中，按照PVD/PACVD方法将层20例如通过蚀刻方法步骤或者以原位PVD工艺转变为碳化铬层40。在此，该层转变结构并且致密化。
图4示出带有顶层、功能层和底层的根据本发明的系统的示意剖切图示。通过 PVD/PACVD工艺产生的层20处在构件10上。在这个层20之上的是顶层30。层20具有呈孔隙和针孔形式的多孔性，并且因此保证不了足够程度的防腐蚀性。为了保证足够程度的防腐蚀性，在借助PVD/PACVD工艺制造层20后，构件接下来经历电镀处理、化学处理或者自催化处理，这些处理过程构造了顶层30，顶层30既具有共价化合物属性，又具有离子化合物或金属化合物属性。由此，在PVD/PACVD工艺中产生的孔隙被闭合并且进而在保持PVD/ PACVD层的摩擦特性的情况下产生了阳极/阴极防腐蚀效果。
图5示出带有底层多侧涂层的根据本发明的层系统的示意剖切图示。圆柱形构件 (例如杯形挺杆)10在其外部的摩擦面侧L上具有通过PVD/PACVD方法产生的涂层20。在构件1 0的左端侧Sl和右端侧S2上涂覆有以电镀、化学或自催化方式产生的层，例如为锌合金层。这个锌合金层50提供了防腐蚀性。由此，可以在构件上有针对性地调整和组合所希望的特性。也就是在该示例中，构件在上侧上具有可承受摩擦学荷载的功能层20，并且在构件10的侧面上具有防腐蚀层50。通过这种技术，可以在构件上在局部实现有针对性的防磨损、摩擦最小化以及防腐蚀。
附图标记列表 10 底层 20 PVD/PACVD 涂层 22 孔隙 30防腐蚀层 40碳化铬层 50锌合金层 L 摩擦面侧 Sl第一端侧 S2第二端侧
权利要求
1.层复合体，具有由铁质材料制成的底层(10)，所述底层(10)具有PVD/PACVD涂层 (20)并且具有防腐蚀层(30)，所述防腐蚀层(30)布置在所述PVD/PACVD涂层(20)之上， 其中，所述PVD/PACVD涂层(20)具有孔隙(22)，所述防腐蚀层(30)伸入到所述孔隙(22)中。
2.根据权利要求1所述的层复合体，其特征在于，所述防腐蚀层(30)通过所述孔隙 (22)形成与所述底层(10)的桥接。
3.根据权利要求1或2所述的层复合体，其特征在于，所述防腐蚀层(30)既具有共价化合物属性，又具有离子化合物或金属化合物属性。
4.带有由铁质材料制成的底层(10)的层复合体，所述底层(10)具有电镀的、化学的或自催化的涂层(30)并且具有PVD/PACVD涂层(20)，所述PVD/PACVD涂层(20)布置在所述电镀的、化学的或自催化的涂层(30)之上。
5.带有依照权利要求1至4之一所述的层复合体的轴承构件(10)，具有摩擦面(L)和侧面(Si、S2)，所述摩擦面(L)被借助于PVD/PACVD涂层(20)而涂覆，所述侧面(Si、S2) 具有电镀的、化学的或自催化的层(50)。
6.根据权利要求5所述的轴承部件(10)，其特征在于，所述层(50)是电镀的、化学的或自催化地产生的层，所述层(50)提供了对于钢的阳极防腐蚀和阴极防腐蚀。
7.根据权利要求6所述的轴承部件(10)，其特征在于，所述层(50)是锌合金层或镍合金层ο
8.用于制造依照权利要求4所述的层复合体的方法，具有如下方法步骤a)提供由铁质材料制成的底层(10)；b)将电镀的、化学的或自催化的涂层(30)涂覆到所述底层(10)上；c)将PVD/PACVD涂层(20)涂覆到所述涂层(30)上。
9.用于制造依照权利要求1所述的层复合体的方法，具有如下方法步骤a)提供由铁质材料制成的底层(10)；b)将PVD/PACVD涂层(20)涂覆到所述底层(10)上；c)将电镀的、化学的或自催化的涂层(30)涂覆到所述PVD/PACVD涂层(20)上。
10.用于制造层复合体的方法，具有下列方法步骤a)提供由铁质材料制成的底层(10)；b)将由铬或铬合金制成的层(20)涂覆到所述底层(10)上；c)借助PVD/PACVD方法将所述层(20)转变为碳化铬层。
全文摘要
本发明涉及一种带有由铁质材料制成的底层的层复合体，所述底层具有PVD/PACVD涂层并且具有防腐蚀层，所述防腐蚀层布置在所述PVD/PACVD涂层上，其中，所述PVD/PACVD涂层具有孔隙，所述防腐蚀层伸入所述孔隙中去。
文档编号C23C16/00GK102187014SQ200980134402
公开日2011年9月14日 申请日期2009年8月26日 优先权日2008年9月2日
发明者蒂姆·马蒂亚斯·赫泽费尔德, 贝尔特拉姆·哈格, 亚沙尔·穆萨耶夫 申请人:谢夫勒科技有限两合公司