经覆层的构件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种由钢制成的经覆层的构件，尤其是滚动轴承构件，其中，该覆层具有铬。此外，本发明还涉及一种在金属基体上制造这种覆层的方法。
【背景技术】
[0002]经覆层的滚动轴承构件例如由DE 10 2009 023 818 Al公知。在这种情况下，设置镍合金作为覆层，该覆层由化学沉积法产生，并具有2 μπι的厚度。
[0003]由DE 10 2008 017 270 Β3公知了一种带有开裂网格的结构化的铬固体颗粒层，固体颗粒嵌入开裂网格中。该层以电解方式来制造并且应当适合于活塞圈。
[0004]多层的以电解方式沉积的铬层例如由DE 10 2009 045 889 Al公知。各个子层的厚度在此例如为最大7 μ m，尤其是最大3 μ m。除了铬之外，这些子层可以含有杂质离子，例如碳化物、钼离子、钒离子、钨离子。通过物理气相沉积(PVD)来产生保护层的可行方案同样在DE 10 2009 045 889 Al中提及。但基于如下事实，S卩，出于经济原因仅考虑几纳米至几微米的范围内的薄层，不推荐将该制造方法用于制造腐蚀保护层。
[0005]以PVD(physical vapour deposit1n，物理气相沉积)法沉积出的腐蚀保护层可以基本上由碳构成，并且也被称作DLC (diamond like carbon类金刚石)层。这种覆层的示例在文献DE 10 2006 029 415 Al中公开。在碳层与基础材料之间可以存在支撑层，其例如含有铬。
【发明内容】
[0006]本发明的任务在于，尤其是在与润滑材料共同作用相关的性能方面改进金属构件、例如滚动轴承构件的覆层。
[0007]根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的经覆层的构件，以及通过具有权利要求9的特征的制造覆层的方法来解决。在下文中，本发明的结合构件所阐述的设计方案和优点在意义上也适用于制造方法，并且反之亦然。
[0008]经覆层的构件具有金属基体以及由铬制成的厚度为小于2 μπι的以PVD法施布在基体上的覆层。在铬层上不施布其他覆层。但在构件表面，也就是在铬层的表面上形成由铬和至少一种另外的元素构成的化合物。该化合物要么在构件制造过程的框架内产生，要么在构件投入运行之后由于存在的运行条件、尤其是用润滑材料的加载才产生。通过与另外的元素化合实际上不会提高铬层的厚度。
[0009]本发明基于如下考虑，S卩，滚动轴承技术中的润滑材料可以对轴承的使用寿命既产生积极影响，又产生消极影响。可以想到的是，尤其是通过润滑材料的分解产物和老化产物导致的消极影响。
[0010]在金属构件的表面上的损害机制中，氢可以发挥作用。在以电镀方式沉积出金属层时，原子态的氢视过程而定地被引入金属层中，其中，氢也可能扩散到基础材料中。额外可以想到的是，在构件持续运行期间通过初生态氢造成的影响。
[0011]在滚动轴承技术中，通过氢导致的损害机制与所谓的白蚀刻裂缝或区域(WEC =white etching cracks，白蚀刻裂缝;WEA = white etching areas，白蚀刻区域)相关联。该主题例如在文献WO 2009/065515 A2中进行了讨论。
[0012]根据所提及的现有技术应该通过提高层厚度、通过多层结构或者通过引入额外的覆层组成部分来对金属覆层(尤其是铬覆层)的抵抗能力进行优化，而根据本发明，层厚被限制在最大2 μπκ优选小于I μπκ特别优选小于500nm的非常小的值，其中，该层并非以湿化学方式产生，而是由气相沉积出。
[0013]由气相沉积出的铬层在当前情况下简化地始终被称作PVD层，在此，它与由水相沉积出的层区分开。据此，按照CVD (chemical vapour deposit1n，化学气相沉积)法、PA-CVD(physical assisted chemical vapour deposit1n，物理辅助化学气相沉积)法、MO-CVD (metal organic chemical vapour deposit1n，金属有机化学气相沉积)法制成的层也归属于概念“PVD覆层”。在所有情况下，该覆层具有如下优点，S卩，其形成相对于环境影响、尤其是氢的无裂缝的阻隔部。令人惊喜地证实了甚至在极端的环境条件下，在2 μπι之下的小的层厚也能提供足够的保护作用。
[0014]在覆层表面上，铬可以与从外部作用的氧形成氧化铬。作为边缘层生成的氧化铬形成构件覆层的整体的组成部分，其可以在构件运行中增长，其中，整个覆层接下来被称作铬层。
[0015]根据一个有利的方法实施方案，在覆层室中进行的覆层过程接近结束的时候，在130°C至160°C的温度条件下，尤其是在约150°C的温度条件下对覆层室进行通风，以便在已经完工的铬层表面上有针对性地形成氧化铬。在此，通风也理解为提供合成的、含氧的气体混合物或者提供纯氧。在每种情况下，在覆层过程结束时在所说明的温度范围内，提供氧都会导致生成极厚且极密的氧化层，该氧化层在以此覆层的构件(尤其是轴承构件)运行中禁止与来自于润滑材料的破坏性元素或化合物的每种不利的相互作用。
[0016]代替氧，氮也可以作为另外的元素与铬层形成化合物，其中，在这种情况下，氮化铬形成为相对于环境影响特别有抵抗能力的阻隔部。
[0017]在形成整体上被称作铬层的PVD覆层的框架内，氮化铬例如通过反应性的PVD溅射法施布。优选地，在覆层中，氮化铬以不同的CrNx相的形式的纳米晶体存在。Cr2N-形成物的份额在此优选为超过70%。例如可以在PVD覆层表面上制造出的CrNx相的其他有利特征例如在DE 10 2004 043 550 B4中公开。
[0018]在一个优选的设计方案中，由铬和至少一种化合物(其除了铬之外含有至少一种另外的元素)构成的覆层的硬度位于800HV0.3至1200HV0.3之间。该覆层优选至少为10nm 厚。
[0019]不依赖于技术应用领域，制造覆层的方法包括下述特征:
[0020]-工件，尤其是滚动轴承部件由金属基体制成，
[0021]-通过气相沉积将厚度小于2μ m的铬层施布到该基体上，该铬层形成工件表面并且没有被进一步覆层。
[0022]铬层在没有中间层的情况下直接在基础材料上产生，并且(在滚动