制造在摩擦学上受负荷的层复合物的方法、层复合物以及金属有机化合物用于制造层复 ...的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种制造在摩擦学上受负荷的层复合物的方法，该层复合物带有基材 以及由含钨的、无定形的类金刚石碳所形成的功能层，还涉及一种带有借助前体制造的功 能层的层复合物，并且涉及金属有机化合物作为用于制造功能层的前体的用途。
【背景技术】
[0002] 为了获得用于机器构件（譬如滚动轴承部件）、马达零件和工具的、在摩擦学上能 受负荷并耐腐蚀的层，本类的覆层方法是已知的。在此，例如在WO 2010/026092 A2中提出 了 PVD (物理气相沉积）或PACVD (等离子增强化学气相沉积）形式的覆层方法，借助它们 能够获得薄的并且耐摩擦的层。例如以商标名Triondur?公知的单层式或多层式覆层，其 中，功能层可以由含氢的无定形碳层（a_C:H)和掺杂有鹤的含氢的无定形碳层（a_C:H:W) 制成。在此，使用由钨或钨化合物（譬如碳化物）制成的靶。这些化合物在作业技术上加 工起来复杂，由于要借助成本高昂的涡轮分子泵调整出真空，产品技术上的构建是昂贵的， 并且由于缓慢的覆层速率，覆层时间是长的。
【发明内容】
[0003] 因此本发明的任务是，进一步改进该类沉积方法，特别是提高其生产率和工作安 全可靠性。此外，应当提出一种相应地成本低廉地并且在降低生产费用的情况下制造的层 复合物。最后，应当使用以下产品，其可以以经改进的方式作为已知的物质用于制造层复合 物。
[0004] 该任务在一方面通过用于制造在摩擦学上受负荷的层复合物的方法解决，该层复 合物带有基材和由含钨的、无定形的类金刚石碳所形成的功能层，其中，该功能层借助含钨 的前体在使用等离子增强化学气相沉积法的情况下施布。在此，功能层优选构造为含钨的 a_C:H层。其可以是基材相对于摩擦式接触配对件（例如摩擦配对件）的接触层。然而，在 多层式的层复合物中被证明为有利的是，借助前体制造的含钨功能层构造为中间层，而接 触层完全地构造为a-DLC层。在前体沉积到基材上，例如含铁的原料譬如钢上时，在此有利 的是，在其表面上首先施布由金属（譬如铬、钛或类似物）或其化合物制成的增附层，并且 随后施布所建议的功能层。
[0005] 根据创造性的思想，前体存在于液相，也就是说前体在沉积的工作温度下是本身 液态的或者溶解于相应的溶剂中。基于前体在预先给出的工作温度下存在的蒸汽压，可以 借助在优选作为等离子增强的化学沉积（PACVD)的范围内所建议的沉积过程而获得高沉 积率。为此，例如液态或溶解的前体被雾化，穿过用于离子化的等离子体，被惰性气体流导 入到沉积室中，在该沉积室中安装有一个或多个待覆层的工件。由于电荷不同，离子化的前 体/惰性气体混合物被沉积到相反地带电的工件上，用以制造层复合物。
[0006] 由工件制造的层复合物优选用作滚动轴承部件、马达零件、工具和类似物，并且至 少在以下区域上设置有所建议的功能层：在该区域上与其他部件发生在摩擦学上受负荷的 接触。与该功能层发生接触的配对面可以没有覆层、设置有所建议的功能层或者在必要时 设置有其他的层。
[0007] 由于对前体的要求，被证明为特别有利的是，该前体由金属有机物质形成。在此， 金属有机物质含有由钨形成的中心原子、至少一个由一氧化碳形成的配位体以及至少一个 由有机化合物形成的配位体。在此，可以设置单核或多核的配合物。被发现特别适宜的是， 有机化合物是至少双重不饱和的碳氢化合物（烃），例如二烯。被证明为特别有利的是由 [(CO) 2 (二烯）2W]形成的前体，也就是说其具有两个一氧化碳配位体和两个二烯配位体，其 中，二烯可以在形成螯合物的情况下的分别作为多齿配位体出现。螯合物的形成例如由羰 基钨与二烯发生光化学反应而进行。这种羰基钨与二烯发生的反应。这种反应可以以相应 的方式发生在对其适当的环境中，譬如化学生产设施、实验室等等中，从而在层复合物的生 产地仅进行相对较低毒性的操作。例如可以在把反应性气体譬如乙炔或类似物输入到真空 室中的情况下截获已经在该真空室中沉积的、安全相关的产品。
[0008] 任务在另一方面通过一种层复合物得到解决，该层复合物带有金属基材、施布在 该金属基材上的由金属（譬如铬、钛或类似物）制成的中间层、已建议的功能层以及沉积在 该功能层上的、由无定形的类金刚石碳制成的接触层。
[0009] 任务在另一方面通过使用金属有机化合物作为用于在金属基材上借助等离子增 强化学气相沉积法制造功能层的前体的用途得到解决。在此，金属有机化合物可以使用钨 作为中心原子，并且使用一氧化碳以及多重不饱和碳氢化合物作为配位体。
【主权项】
1. 一种制造在摩擦学上受负荷的层复合物的方法，所述层复合物带有基材以及由含钨 的、无定形的类金刚石碳所形成的功能层，其特征在于，借助含钨的前体在使用等离子增强 化学气相沉积法的情况下施布所述功能层。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前体是液态的或溶解在液体中的。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述前体由金属有机物质形成。
4. 根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述金属有机物质具有由钨形成的中心 原子、至少一个由一氧化碳形成的配位体以及至少一个由有机化合物形成的配位体。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述有机化合物是至少双重不饱和的碳 氢化合物。
6. 根据权利要求3至4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述前体是[(C0) 2 (二 烯）2W]化合物。
7. 根据权利要求2至6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述前体借助蒸汽压施布 到所述基材上。
8. -种层复合物，其带有金属基材、施布在所述基材上的由铬制成的中间层、根据权利 要求1至7所述的功能层以及沉积在所述功能层上的、由无定形的类金刚石碳制成的功能 层。
9. 金属有机化合物的一种作为用于借助等离子增强化学气相沉积法在金属基材上制 造功能层的前体的用途。
10. 根据权利要求9所述的用途，其特征在于，使用带有钨作为中心原子、一氧化碳以 及多重不饱和的碳氢化合物作为配位体的化合物作为金属有机化合物。
【专利摘要】本发明涉及一种制造在摩擦学上受负荷的层复合物的方法，该层复合物带有基材以及由含钨的、无定形的类金刚石碳所形成的功能层。为了能够简单地制造这种功能层，在使用等离子增强化学气相沉积法的情况下借助含钨的前体施布该功能层。此外，本发明还涉及一种带有借助前体制造的功能层的层复合物，并涉及金属有机化合物作为用于制造功能层的前体的用途。
【IPC分类】C23C28-04, C23C16-02, C23C16-26, C23C16-16, C23C16-50, C23C16-18
【公开号】CN104662196
【申请号】CN201380034204
【发明人】安德烈亚斯·施奈德, 亚沙尔·穆萨耶夫, 蒂姆·马蒂亚斯·赫泽费尔德
【申请人】舍弗勒技术有限两合公司
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2013年5月23日
【公告号】DE102012210796A1, WO2014000994A1