WO2019001608A1 - Method for producing a sliding surface - Google Patents

Method for producing a sliding surface Download PDF

Info

Publication number
WO2019001608A1
WO2019001608A1 PCT/DE2018/100320 DE2018100320W WO2019001608A1 WO 2019001608 A1 WO2019001608 A1 WO 2019001608A1 DE 2018100320 W DE2018100320 W DE 2018100320W WO 2019001608 A1 WO2019001608 A1 WO 2019001608A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coating
machine element
partially
sliding
surface structure
Prior art date
Application number
PCT/DE2018/100320
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Oliver Witter
Holger PÄTZOLD
Stefan Dupke
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG & Co. KG filed Critical Schaeffler Technologies AG & Co. KG
Publication of WO2019001608A1 publication Critical patent/WO2019001608A1/en

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5873—Removal of material
    • C23C14/588—Removal of material by mechanical treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a sliding surface on a machine element. Furthermore, the invention also relates to a machine element with a sliding surface produced in this way.
  • DE 10 201 1076 410 A1 discloses a machine element with a surface which is exposed to a rolling or sliding load.
  • the surface is formed by a coating and has an isotropic structure.
  • the document describes a method for machining a surface of a machine element which is subjected to a rolling or sliding load. A coating is applied to the surface in the PVD process and the surface is machined by a geometrically undefined machining process so as to obtain an isotropic structure.
  • the object of the present invention is to further develop a method for producing a sliding surface on a machine element as well as a machine element in terms of robustness and fatigue strength. This object is achieved on the basis of claims 1 and 4.
  • the dependent claims related thereto give advantageous developments of the invention.
  • a coating is first applied to a surface of the machine element, after which at least partially a surface structure for increasing the robustness and fatigue strength is formed on the coating by means of a mechanical surface treatment, wherein the surface structure comprises a plurality of recesses formed by removing microparticles from the coating by the mechanical surface treatment, and wherein the surface structure of the coating is formed with a peak number RPc of at most 160 mm -1 .
  • the number of tips is determined by means of a stylus cutter in accordance with ISO 3274, whereby the procedure specified in the Steel Iron Test Sheet SEP 1940 is used to determine the peak number RPC.
  • the number of tips should be understood to mean the number of profile elements per unit length that exceed a set upper cutting level and subsequently fall below a lower cutting level.
  • a profile element is a profile elevation on the surface of the coating with an adjacent recess. In other words, the number of profile elevations exceeding the set upper cut level and below the set lower cut level, at the most, is 160 / mm.
  • the generation of the surface structure by means of the mechanical surface treatment takes place by the removal of microparticles from the surface of the coating.
  • the surface structure is formed by brushing on the coating.
  • the microparticles or droplets present on the surface which are formed randomly distributed on the surface of the coating, are dissolved out of the surface of the coating during the mechanical surface treatment, the microparticles leaving respective depressions in the coating. This process reduces the number of droplets on the surface of the coating and increases the number of wells left thus.
  • a lubricant may accumulate in the recesses and thus optimize the lubricating film structure in the sliding surface between the contact partners.
  • the depressions serve as a lubricant reservoir.
  • a lack of lubrication in the sliding surface is prevented, whereby the wear of the coating is reduced in the sliding surface.
  • the small number of droplets in the surface increases the robustness of the machine element and thus improves the fatigue strength of the coating.
  • the tool for mechanical surface treatment of the coating is formed as a particle-occupied filament, which enables a uniform brushing of the coated surface. A sufficient supply of cooling lubricant during brushing ensures that material removal, in particular removal of droplets, takes place exclusively mechanically and, due to the low temperature, no chemical reaction takes place between the tool and the workpiece.
  • the coating of the machine element can also be subjected to an alternative mechanical surface treatment for forming the surface structure, in which the microparticles are removed mechanically, in particular by machining, from the surface of the coating. It is also conceivable to optically perform the surface treatment to form the surface structure by means of a laser.
  • the machine element is designed as a bucket tappet.
  • the machine element is intended to preferably have a sliding-rolling contact with the further machine element.
  • the machine element can also be designed as a lever-like cam follower for a valve train system of an internal combustion engine or as a component of a pump.
  • the surface structure is preferably formed on a bucket tappet end face.
  • the recesses produced are formed at least partially randomly distributed on the coating.
  • the surface structure is a stochastic surface structure or an irregular surface structure, which is characterized by an irregular statistical distribution of the depressions on the surface of the coating, wherein the depressions with each other in turn may vary in distance, shape and size.
  • a surface structure with the depressions can be at least partially stochastically distributed on the cup tappet jacket surface.
  • the coating is at least partially applied to the surface of the machine element by a PVD or PACVD or CVD process.
  • the coating is applied by a method according to PVD (Physical Vapor Deposition) or PACVD (Plasma-Assisted Chemical Vapor Depositen) or CVD (Chemical Vapor Deposition).
  • PVD Physical Vapor Deposition
  • PACVD Plasma-Assisted Chemical Vapor Depositen
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • the film deposition occurs on the heated surface of the machine element due to a chemical reaction from a gaseous phase. Furthermore, in the PACVD process, the layer deposition takes place, for example, via a plasma excitation of a hydrocarbon-containing gas.
  • the coating is at least partially formed of amorphous carbon.
  • Amorphous carbon is also known by the name DLC (Diamond Like Carbon) or diamond-like carbon.
  • the coating is at least partially formed of tetrahedral hydrogen-free amorphous carbon (ta-C).
  • DLC diamond Like Carbon
  • ta-C tetrahedral hydrogen-free amorphous carbon
  • the microparticles, or droplets, in the coating are in particular carbon particles.
  • the droplets may have a size of a few 100nm to a few 10pm. Depending on the size, the droplets may consist of both graphite. However, the droplets may also be at least partially DLC-converted particles.
  • a coating is to be understood as meaning a layer system with at least one layer.
  • several layers can also be formed at least partially one above the other and / or next to one another. Further measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to the three figures.
  • 1 shows a schematic perspective view of a machine element according to the invention
  • Figure 2 is a schematic partial sectional view for illustrating the
  • Figure 3 is a schematic partial sectional view for illustrating the
  • a machine element 2 according to the invention-here only partially illustrated-has a sliding surface 1 which is provided for sliding contact with at least one further machine element (not shown here).
  • the machine element 2 is presently designed as a bucket tappet.
  • a cup tappet end face 6 has a coating 4 of amorphous carbon and a surface structure 3, shown in FIG. 3, on the coating 4.
  • a cup tappet outer surface 5 can also have the amorphous carbon coating 4 and the surface structure 3 on the coating 4 to increase the robustness and fatigue strength.
  • the coating 4 is first applied to a surface of the machine element 2, the coating 4 being applied to the surface of the machine element 2 by a CVD method.
  • the coating 4 is formed of tetrahedral hydrogen-free amorphous carbon.
  • the coating 4 has a multiplicity of randomly distributed microparticles 8 incorporated in the coating 4, which precipitated during the coating of the machine element 2 are.
  • the microparticles 8 can be deposited and bound both within the coating 4 or else on the surface of the coating 4, wherein the microparticles on the surface of the coating 4 can also at least partially project from the surface.
  • the coating 4 is mechanically surface-treated to increase the robustness and fatigue strength, the surface structure 3 in the present case being produced by means of brushes.
  • the microparticles 8 are removed from the surface of the coating 4 and leave behind a multiplicity of depressions 7.
  • the surface structure 3 of the coating 4 has a peak number RPc of at most 160 mm -1 after the mechanical surface treatment.
  • the recesses 7 serve during operation as a lubricant reservoir, whereby a lubricant structure in the sliding surface 1 is optimized.
  • the removal of the microparticles 8 from the surface of the coating 8 improves the robustness and fatigue resistance of the coating 4.
  • the layer wear in the sliding surface 1 is minimized.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for producing a sliding surface (1) on a machine element (2), wherein the sliding surface (1) of the machine element (2) is intended for sliding contact with at least one further machine element, wherein first a coating (4) is at least partially applied to a surface of the machine element (2), wherein after that a surface structure (3) for reducing friction is at least partially formed on the coating (4) by means of a mechanical surface treatment, wherein the surface structure (3) comprises a multiplicity of depressions (7), which are formed by a removal of microparticles from the coating (4) by means of the mechanical surface treatment, and wherein the surface structure (3) of the coating (4) is formed with a peak count RPc of at most 160 mm-1. The invention also relates to a machine element (2) with a sliding surface (1) that is formed by the aforementioned method.

Description

Verfahren zur Herstellung einer Gleitfläche  Method for producing a sliding surface
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Gleitfläche an einem Maschinenelement. Ferner betrifft die Erfindung auch ein Maschinenelement mit einer derart hergestellten Gleitfläche. The invention relates to a method for producing a sliding surface on a machine element. Furthermore, the invention also relates to a machine element with a sliding surface produced in this way.
Die DE 10 201 1 076 410 A1 offenbart ein Maschinenelement mit einer Oberfläche, die einer Wälz- oder Gleitbelastung ausgesetzt ist. Die Oberfläche ist durch eine Be- schichtung gebildet und weist eine isotrope Struktur auf. Ferner beschreibt das ge- nannte Dokument ein Verfahren zur Bearbeitung einer Oberfläche eines Maschinenelements, die einer Wälz- oder Gleitbelastung ausgesetzt ist. Auf die Oberfläche wird eine Beschichtung im PVD-Verfahren aufgebracht und die Oberfläche wird durch ein geometrisch nicht definiertes spanabhebendes Verfahren derart bearbeitet, dass sie eine isotrope Struktur erhält. DE 10 201 1076 410 A1 discloses a machine element with a surface which is exposed to a rolling or sliding load. The surface is formed by a coating and has an isotropic structure. Furthermore, the document describes a method for machining a surface of a machine element which is subjected to a rolling or sliding load. A coating is applied to the surface in the PVD process and the surface is machined by a geometrically undefined machining process so as to obtain an isotropic structure.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung einer Gleitfläche an einem Maschinenelement sowie ein Maschinenelement hinsichtlich der Robustheit und der Dauerfestigkeit weiterzuentwickeln. Diese Aufgabe wird ausgehend von den Ansprüchen 1 und 4 gelöst. Die hierauf bezogenen, abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. The object of the present invention is to further develop a method for producing a sliding surface on a machine element as well as a machine element in terms of robustness and fatigue strength. This object is achieved on the basis of claims 1 and 4. The dependent claims related thereto give advantageous developments of the invention.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer Gleitfläche an einem Maschinenelement wird zunächst zumindest teilweise eine Beschichtung auf eine Oberfläche des Maschinenelements aufgebracht, wobei danach zumindest teilweise eine Oberflächenstruktur zur Steigerung der Robustheit und Dauerfestigkeit mittels einer mechanischen Oberflächenbehandlung auf der Beschichtung ausgebildet wird, wobei die Oberflächenstruktur eine Vielzahl von Vertiefungen umfasst, die durch eine Entfernung von Mikropartikeln aus der Beschichtung mittels der mechanischen Oberflächenbehandlung ausgebildet werden, und wobei die Oberflächenstruktur der Beschichtung mit einer Spitzenzahl RPc von höchstens 160 mm"1 ausgebildet wird. Die Spitzenzahl wird mittels eines Tastschnittgeräts nach ISO 3274 bestimmt, wobei bei der Ermittlung der Spitzenzahl RPC die im Stahl-Eisen-Prüfblatt SEP 1940 angegebene Vorgehensweise zur Anwendung kommt. Unter der Spitzenzahl ist die Anzahl an Profilelementen pro Längeneinheit zu verstehen, die ein eingestelltes oberes Schnittniveau überschreiten und nachfolgend ein unteres Schnittniveau unterschreiten. Ein Profilelement ist dabei eine Profilerhebung auf der Oberfläche der Beschichtung mit einer benachbarten Vertiefung. Mit anderen Worten beträgt die Anzahl an Profilerhebungen, die das eingestellte obere Schnittniveau überschreiten und nachfolgend das eingestellte untere Schnittniveau unterschreiten, höchstens 160/mm. Durch das mechanische Entfernen der Mikropartikel, die in der Oberfläche der Beschichtung eingebunden sind und zumindest teilweise aus der Oberfläche herausstehen, kann durch das beschriebene Verfahren die Spitzenzahl reduziert werden. Die Oberflächenstruktur korreliert daher mit dem messbaren Wert der Spitzenzahl. Mit anderen Worten findet unmittelbar nach der Beschichtung der Oberfläche des Maschinenelements die Erzeugung der Oberflächenstruktur mittels der mechanischen Oberflächenbehandlung durch die Entfernung von Mikropartikeln aus der Oberfläche der Beschichtung statt. Vorzugsweise wird die Oberflächenstruktur mittels Bürsten auf der Beschichtung ausgebildet. Dabei werden die an der Oberfläche befindlichen Mikropartikel beziehungsweise Droplets, die zufällig verteilt an der Oberfläche der Beschichtung ausgebildet sind, während der mechanischen Oberflächenbehandlung aus der Oberfläche der Beschichtung herausgelöst, wobei die Mikropartikel jeweilige Vertiefungen in der Be- Schichtung hinterlassen. Durch diesen Prozess wird die Anzahl von Droplets auf der Oberfläche der Beschichtung reduziert und die Anzahl der somit hinterlassenen Vertiefungen erhöht. Während des Betriebes des Maschinenelements kann sich ein Schmiermittel in den Vertiefungen ansammeln und somit den Schmierfilmaufbau in der Gleitfläche zwischen den Kontaktpartnern optimieren. Mit anderen Worten dienen die Vertiefungen als Schmiermittelreservoir. Dadurch wird eine Mangelschmierung in der Gleitfläche verhindert, wodurch der Verschleiß der Beschichtung in der Gleitfläche reduziert wird. Ferner wird durch die geringe Anzahl an Droplets in der Oberfläche die Robustheit des Maschinenelements gesteigert und somit die Dauerfestigkeit der Beschichtung verbessert. Vorzugsweise ist das Werkzeug zur mechanischen Oberflächenbehandlung der Be- schichtung als partikelbesetztes Filament ausgebildet, welches ein gleichmäßiges Bürsten der beschichteten Oberfläche ermöglicht. Durch eine ausreichende Zufuhr von Kühlschmiermittel beim Bürsten wird sichergestellt, dass ein Abtrag von Material, insbesondere ein Abtrag von Droplets, ausschließlich mechanisch erfolgt und aufgrund der niedrigen Temperatur keine chemische Reaktion zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück stattfindet. In the context of the method according to the invention for producing a sliding surface on a machine element, at least partially a coating is first applied to a surface of the machine element, after which at least partially a surface structure for increasing the robustness and fatigue strength is formed on the coating by means of a mechanical surface treatment, wherein the surface structure comprises a plurality of recesses formed by removing microparticles from the coating by the mechanical surface treatment, and wherein the surface structure of the coating is formed with a peak number RPc of at most 160 mm -1 . The number of tips is determined by means of a stylus cutter in accordance with ISO 3274, whereby the procedure specified in the Steel Iron Test Sheet SEP 1940 is used to determine the peak number RPC. The number of tips should be understood to mean the number of profile elements per unit length that exceed a set upper cutting level and subsequently fall below a lower cutting level. A profile element is a profile elevation on the surface of the coating with an adjacent recess. In other words, the number of profile elevations exceeding the set upper cut level and below the set lower cut level, at the most, is 160 / mm. By the mechanical removal of the microparticles, which are integrated in the surface of the coating and at least partially protrude from the surface, the number of tips can be reduced by the described method. The surface structure therefore correlates with the measurable value of the peak number. In other words, immediately after the coating of the surface of the machine element, the generation of the surface structure by means of the mechanical surface treatment takes place by the removal of microparticles from the surface of the coating. Preferably, the surface structure is formed by brushing on the coating. In the process, the microparticles or droplets present on the surface, which are formed randomly distributed on the surface of the coating, are dissolved out of the surface of the coating during the mechanical surface treatment, the microparticles leaving respective depressions in the coating. This process reduces the number of droplets on the surface of the coating and increases the number of wells left thus. During operation of the machine element, a lubricant may accumulate in the recesses and thus optimize the lubricating film structure in the sliding surface between the contact partners. In other words, the depressions serve as a lubricant reservoir. As a result, a lack of lubrication in the sliding surface is prevented, whereby the wear of the coating is reduced in the sliding surface. Furthermore, the small number of droplets in the surface increases the robustness of the machine element and thus improves the fatigue strength of the coating. Preferably, the tool for mechanical surface treatment of the coating is formed as a particle-occupied filament, which enables a uniform brushing of the coated surface. A sufficient supply of cooling lubricant during brushing ensures that material removal, in particular removal of droplets, takes place exclusively mechanically and, due to the low temperature, no chemical reaction takes place between the tool and the workpiece.
Die Beschichtung des Maschinenelements kann ferner einer alternativen mechani- sehen Oberflächenbehandlung zur Bildung der Oberflächenstruktur unterzogen werden, bei der die Mikropartikel mechanisch, insbesondere spanabhebend, von der Oberfläche der Beschichtung abgetragen werden. Es ist ferner denkbar die Oberflächenbehandlung zur Bildung der Oberflächenstruktur optisch mittels eines Lasers durchzuführen. The coating of the machine element can also be subjected to an alternative mechanical surface treatment for forming the surface structure, in which the microparticles are removed mechanically, in particular by machining, from the surface of the coating. It is also conceivable to optically perform the surface treatment to form the surface structure by means of a laser.
Insbesondere ist das Maschinenelement als Tassenstößel ausgebildet. Das Maschinenelement ist dazu vorgesehen, vorzugsweise einen Gleit-Wälz-Kontakt zu dem weiteren Maschinenelement aufzuweisen. Ferner kann das Maschinenelement auch als hebelartiger Nockenfolger für ein Ventiltriebsystem einer Brennkraftmaschine oder als Komponente einer Pumpe ausgebildet sein. In particular, the machine element is designed as a bucket tappet. The machine element is intended to preferably have a sliding-rolling contact with the further machine element. Furthermore, the machine element can also be designed as a lever-like cam follower for a valve train system of an internal combustion engine or as a component of a pump.
Die Oberflächenstruktur ist vorzugsweise auf einer Tassenstößelstirnfläche ausgebildet. Dabei sind die erzeugten Vertiefungen zumindest teilweise zufällig verteilt auf der Beschichtung ausgebildet. Mit anderen Worten ist die Oberflächenstruktur eine stochastische Oberflächenstruktur beziehungsweise eine unregelmäßige Oberflächenstruktur, die gekennzeichnet ist durch eine unregelmäßige statistische Verteilung der Vertiefungen an der Oberfläche der Beschichtung, wobei die Vertiefungen untereinander wiederum in Abstand, Form und Größe variieren können. Ergänzend kann eine Oberflächenstruktur mit den Vertiefungen zumindest teilweise stochastisch ver- teilt auf der Tassenstößelmantelfläche ausgebildet sein. The surface structure is preferably formed on a bucket tappet end face. In this case, the recesses produced are formed at least partially randomly distributed on the coating. In other words, the surface structure is a stochastic surface structure or an irregular surface structure, which is characterized by an irregular statistical distribution of the depressions on the surface of the coating, wherein the depressions with each other in turn may vary in distance, shape and size. In addition, a surface structure with the depressions can be at least partially stochastically distributed on the cup tappet jacket surface.
Unter dem Ausdruck„zumindest teilweise" ist zu verstehen, dass die Beschichtung und die Oberflächenstruktur zumindest an einem Teil der Oberfläche des Maschinene- lements ausgebildet sind. Ferner ist es aber auch denkbar, dass die Oberflächenstruktur und die Beschichtung an der gesamten Oberfläche des Maschinenelements ausgebildet sind. Vorzugsweise wird die Beschichtung durch ein PVD- oder PACVD- oder CVD- Verfahren zumindest teilweise auf die Oberfläche des Maschinenelements aufgebracht. Mit anderen Worten wird die Beschichtung nach einem Verfahren gemäß PVD (Physical Vapour Deposition) oder PACVD (Plasma-Assisted Chemical Vapour Depositen) oder CVD (Chemical Vapour Deposition) aufgebracht. Im PVD-Verfahren wer- den Partikel beispielsweise durch Sputtern aus einem Targetmaterial herausgelöst und in einem Plasma auf die Oberfläche des Maschinenelements transportiert. Bei dem CVD-Verfahren erfolgt die Schichtabscheidung an der erhitzten Oberfläche des Maschinenelements aufgrund einer chemischen Reaktion aus einer Gasphase. Ferner erfolgt beim PACVD-Verfahren die Schichtabscheidung beispielsweise über eine Plasmaanregung eines kohlenwasserstoffhaltigen Gases. By the term "at least partially" is meant that the coating and the surface structure at least on a part of the surface of the machine Lements are formed. Furthermore, it is also conceivable that the surface structure and the coating are formed on the entire surface of the machine element. Preferably, the coating is at least partially applied to the surface of the machine element by a PVD or PACVD or CVD process. In other words, the coating is applied by a method according to PVD (Physical Vapor Deposition) or PACVD (Plasma-Assisted Chemical Vapor Depositen) or CVD (Chemical Vapor Deposition). In the PVD process, for example, particles are removed by sputtering from a target material and transported in a plasma onto the surface of the machine element. In the CVD process, the film deposition occurs on the heated surface of the machine element due to a chemical reaction from a gaseous phase. Furthermore, in the PACVD process, the layer deposition takes place, for example, via a plasma excitation of a hydrocarbon-containing gas.
Bevorzugt ist die Beschichtung zumindest teilweise aus amorphen Kohlenstoff ausgebildet. Amorpher Kohlenstoff ist ferner unter der Bezeichnung DLC (Diamond Like Carbon) oder diamantähnlicher Kohlenstoff bekannt. Vorzugsweise ist die Beschich- tung zumindest teilweise aus tetraedrischem wasserstofffreiem amorphem Kohlenstoff (ta-C) ausgebildet. DLC weist eine vergleichsweise hohe Härte, eine hohe chemische Resistenz und Abriebfestigkeit sowie einen niedrigen Reibkoeffizient auf. Bei den Mik- ropartikeln, oder Droplets, in der Beschichtung handelt es sich insbesondere um Kohlenstoffpartikel. Die Droplets können eine Größe von einigen 100nm bis zu einigen 10pm aufweisen. In Abhängigkeit der Größe können die Droplets sowohl aus Graphit bestehen. Die Droplets können aber auch zumindest teilweise in DLC umgewandelte Partikel sein. Preferably, the coating is at least partially formed of amorphous carbon. Amorphous carbon is also known by the name DLC (Diamond Like Carbon) or diamond-like carbon. Preferably, the coating is at least partially formed of tetrahedral hydrogen-free amorphous carbon (ta-C). DLC has a comparatively high hardness, a high chemical resistance and abrasion resistance as well as a low friction coefficient. The microparticles, or droplets, in the coating are in particular carbon particles. The droplets may have a size of a few 100nm to a few 10pm. Depending on the size, the droplets may consist of both graphite. However, the droplets may also be at least partially DLC-converted particles.
Unter einer Beschichtung ist ein Schichtsystem mit mindestens einer Schicht zu ver- stehen. Insbesondere können auch mehrere Schichten zumindest teilweise übereinander und/oder nebeneinander ausgebildet sein. Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der drei Figuren näher dargestellt. Es zeigen Figur 1 eine schematische Perspektivdarstellung eines erfindungsgemäßen Maschinenelements, A coating is to be understood as meaning a layer system with at least one layer. In particular, several layers can also be formed at least partially one above the other and / or next to one another. Further measures improving the invention will be described in more detail below together with the description of a preferred embodiment of the invention with reference to the three figures. 1 shows a schematic perspective view of a machine element according to the invention,
Figur 2 eine schematische Teilschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Figure 2 is a schematic partial sectional view for illustrating the
Aufbaus einer Gleitfläche des erfindungsgemäßen Maschinenelements gemäß Figur 1 vor einer mechanischen Oberflächenbehandlung, und  Structure of a sliding surface of the machine element according to the invention according to Figure 1 before a mechanical surface treatment, and
Figur 3 eine schematische Teilschnittdarstellung zur Veranschaulichung des Figure 3 is a schematic partial sectional view for illustrating the
Aufbaus der Gleitfläche des erfindungsgemäßen Maschinenelements gemäß Figur 1 nach der mechanischen Oberflächenbehandlung.  Structure of the sliding surface of the machine element according to the invention according to Figure 1 after the mechanical surface treatment.
Gemäß Figur 1 weist ein erfindungsgemäßes - hier nur teilweise dargestelltes - Maschinenelement 2 eine Gleitfläche 1 auf, die für einen gleitenden Kontakt mit mindestens einem weiteren - hier nicht dargestellten - Maschinenelement vorgesehen ist. Das Maschinenelement 2 ist vorliegend als Tassenstößel ausgebildet. Eine Tassen- stößelstirnfläche 6 weist zur Steigerung der Robustheit und Dauerfestigkeit eine Beschichtung 4 aus amorphem Kohlenstoff sowie eine in Figur 3 gezeigte Oberflächenstruktur 3 an der Beschichtung 4 auf. Ergänzend kann ferner eine Tassenstößelman- telfläche 5 zur Steigerung der Robustheit und Dauerfestigkeit die Beschichtung 4 aus amorphem Kohlenstoff sowie die Oberflächenstruktur 3 an der Beschichtung 4 aufweisen. According to FIG. 1, a machine element 2 according to the invention-here only partially illustrated-has a sliding surface 1 which is provided for sliding contact with at least one further machine element (not shown here). The machine element 2 is presently designed as a bucket tappet. To increase the robustness and fatigue strength, a cup tappet end face 6 has a coating 4 of amorphous carbon and a surface structure 3, shown in FIG. 3, on the coating 4. In addition, a cup tappet outer surface 5 can also have the amorphous carbon coating 4 and the surface structure 3 on the coating 4 to increase the robustness and fatigue strength.
In Figur 2 ist der Aufbau der Gleitfläche 1 des Maschinenelements 2 vor einer mechanischen Oberflächenbehandlung dargestellt. Zur Herstellung der Gleitfläche 1 wird zunächst die Beschichtung 4 auf eine Oberfläche des Maschinenelements 2 aufge- bracht, wobei die Beschichtung 4 durch ein CVD-Verfahren auf die Oberfläche des Maschinenelements 2 aufgebracht wird. Die Beschichtung 4 ist aus tetraedrischem wasserstofffreiem amorphem Kohlenstoff ausgebildet. Die Beschichtung 4 weist dabei eine Vielzahl von zufällig verteilten, in der Beschichtung 4 eingebundenen Mikroparti- kel 8 auf, die während der Beschichtung des Maschinenelements 2 ausgeschieden sind. Die Mikropartikel 8 können sowohl innerhalb der Beschichtung 4 oder aber an der Oberfläche der Beschichtung 4 ausgeschieden und eingebunden sein, wobei die Mikropartikel an der Oberfläche der Beschichtung 4 ferner aus der Oberfläche zumindest teilweise herausragen können. In Figure 2, the structure of the sliding surface 1 of the machine element 2 is shown prior to a mechanical surface treatment. To produce the sliding surface 1, the coating 4 is first applied to a surface of the machine element 2, the coating 4 being applied to the surface of the machine element 2 by a CVD method. The coating 4 is formed of tetrahedral hydrogen-free amorphous carbon. In this case, the coating 4 has a multiplicity of randomly distributed microparticles 8 incorporated in the coating 4, which precipitated during the coating of the machine element 2 are. The microparticles 8 can be deposited and bound both within the coating 4 or else on the surface of the coating 4, wherein the microparticles on the surface of the coating 4 can also at least partially project from the surface.
Nach Figur 3 wird in einem nachfolgenden Schritt die Beschichtung 4 zur Steigerung der Robustheit und Dauerfestigkeit mechanisch oberflächenbehandelt, wobei die Oberflächenstruktur 3 vorliegend mittels Bürsten erzeugt wird. Dabei werden die Mikropartikel 8 von der Oberfläche der Beschichtung 4 abgetragen und hinterlassen eine Vielzahl von Vertiefungen 7. Die Oberflächenstruktur 3 der Beschichtung 4 weist nach der mechanischen Oberflächenbehandlung eine Spitzenzahl RPc von höchstens 160 mm-1 auf. Die Vertiefungen 7 dienen während des Betriebes als Schmiermittelreservoir, wodurch ein Schmiermittelaufbau in der Gleitfläche 1 optimiert wird. Ferner wird durch die Entfernung der Mikropartikel 8 aus der Oberfläche der Beschichtung 8 die Robustheit und die Dauerfestigkeit der Beschichtung 4 verbessert. Ferner wird der Schichtverschleiß in der Gleitfläche 1 minimiert. According to FIG. 3, in a subsequent step, the coating 4 is mechanically surface-treated to increase the robustness and fatigue strength, the surface structure 3 in the present case being produced by means of brushes. In this case, the microparticles 8 are removed from the surface of the coating 4 and leave behind a multiplicity of depressions 7. The surface structure 3 of the coating 4 has a peak number RPc of at most 160 mm -1 after the mechanical surface treatment. The recesses 7 serve during operation as a lubricant reservoir, whereby a lubricant structure in the sliding surface 1 is optimized. Furthermore, the removal of the microparticles 8 from the surface of the coating 8 improves the robustness and fatigue resistance of the coating 4. Furthermore, the layer wear in the sliding surface 1 is minimized.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Gleitfläche 1 sliding surface
2 Maschinenelement  2 machine element
3 Oberflächenstruktur 3 surface texture
4 Beschichtung  4 coating
5 Tassenstößelmantelfläche  5 bucket tappets
6 Tassenstößelstirnfläche  6 cup tappet end face
7 Vertiefung  7 deepening
8 Mikropartikel 8 microparticles

Claims

Patentansprüche claims
1 . Verfahren zur Herstellung einer Gleitfläche (1 ) an einem Maschinenelement (2), wobei die Gleitfläche (1 ) des Maschinenelements (2) für einen gleitenden Kontakt mit mindestens einem weiteren Maschinenelement vorgesehen ist, wobei zunächst zumindest teilweise eine Beschichtung (4) auf eine Oberfläche des Maschinenelements (2) aufgebracht wird, wobei danach zumindest teilweise eine Oberflächenstruktur (3) zur Steigerung der Robustheit und Dauerfestigkeit mittels einer mechanischen Ober- flächenbehandlung auf der Beschichtung (4) ausgebildet wird, wobei die Oberflächenstruktur (3) eine Vielzahl von Vertiefungen (7) umfasst, die durch eine Entfernung von Mikropartikeln (8) aus der Beschichtung (4) mittels der mechanischen Oberflächenbehandlung ausgebildet werden, und wobei die Oberflächenstruktur (3) der Beschichtung (4) mit einer Spitzenzahl RPc von höchstens 160 mm-1 ausgebildet wird. 1 . A method for producing a sliding surface (1) on a machine element (2), wherein the sliding surface (1) of the machine element (2) is provided for sliding contact with at least one further machine element, wherein first at least partially a coating (4) on a surface of the machine element (2) is applied, after which at least partially a surface structure (3) for increasing the robustness and fatigue strength by means of a mechanical surface treatment on the coating (4) is formed, wherein the surface structure (3) has a plurality of recesses (7 ) formed by removing microparticles (8) from the coating (4) by the mechanical surface treatment, and wherein the surface structure (3) of the coating (4) is formed with a peak number RPc of at most 160 mm -1 .
2. Verfahren nach Anspruch 2, 2. The method according to claim 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) durch ein PVD- oder PACVD- oder CVD-Verfahren zumindest teilweise auf die Oberfläche des Maschinenelements (2) aufgebracht wird. characterized in that the coating (4) is at least partially applied to the surface of the machine element (2) by a PVD or PACVD or CVD process.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 3. The method according to any one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur (3) mittels Bürsten auf der Beschichtung (4) ausgebildet wird. characterized in that the surface structure (3) is formed by means of brushes on the coating (4).
4. Maschinenelement (2), umfassend eine Gleitfläche (1 ), die für einen gleitenden Kontakt mit mindestens einem weiteren Maschinenelement vorgesehen ist, wobei die Gleitfläche (1 ) zumindest teilweise eine Beschichtung (4) und zumindest teilweise eine Oberflächenstruktur (3) auf der Beschichtung (4) aufweist, wobei die Oberflächenstruktur (3) eine Vielzahl von Vertiefungen (7) umfasst, die durch ein Entfernen von Mikropartikeln aus der Beschichtung (4) mittels einer mechanischen Oberflächenbehandlung ausgebildet sind, und wobei die Oberflächenstruktur (3) der Beschichtung (4) eine Spitzenzahl RPc von höchstens 160 mm-1 aufweist. 4. Machine element (2), comprising a sliding surface (1), which is provided for sliding contact with at least one further machine element, wherein the sliding surface (1) at least partially a coating (4) and at least partially a surface structure (3) on the Coating (4), wherein the surface structure (3) comprises a plurality of depressions (7) which are formed by removing microparticles from the coating (4) by means of a mechanical surface treatment, and wherein the surface structure (3) of the coating ( 4) has a peak number RPc of at most 160 mm -1 .
5. Maschinenelement (2) nach Anspruch 4, 5. Machine element (2) according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) zumindest teilweise aus amorphem Kohlenstoff ausgebildet ist. characterized in that the coating (4) is formed at least partially of amorphous carbon.
6. Maschinenelement (2) nach einem der Ansprüche 4 bis 5, 6. Machine element (2) according to one of claims 4 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (4) zumindest teilweise aus tetra- edrischem wasserstofffreiem amorphem Kohlenstoff ausgebildet ist. characterized in that the coating (4) is formed at least partially from tetrahedral hydrogen-free amorphous carbon.
7. Maschinenelement (2) nach Anspruch 4 bis 6, 7. machine element (2) according to claim 4 to 6,
dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenelement (2) als Tassenstößel ausgebildet ist. characterized in that the machine element (2) is designed as a bucket tappet.
PCT/DE2018/100320 2017-06-30 2018-04-09 Method for producing a sliding surface WO2019001608A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017114622.9A DE102017114622A1 (en) 2017-06-30 2017-06-30 Method for producing a sliding surface
DE102017114622.9 2017-06-30

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019001608A1 true WO2019001608A1 (en) 2019-01-03

Family

ID=62044444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/DE2018/100320 WO2019001608A1 (en) 2017-06-30 2018-04-09 Method for producing a sliding surface

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017114622A1 (en)
WO (1) WO2019001608A1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004041235A1 (en) * 2004-08-26 2006-03-02 Ina-Schaeffler Kg Wear resistant coating and method of making same
DE102011003254A1 (en) * 2011-01-27 2012-08-02 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Sliding element, in particular piston ring, with a coating and method for producing a sliding element
DE102011076410A1 (en) 2011-05-24 2012-11-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG machine element

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004041235A1 (en) * 2004-08-26 2006-03-02 Ina-Schaeffler Kg Wear resistant coating and method of making same
DE102011003254A1 (en) * 2011-01-27 2012-08-02 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Sliding element, in particular piston ring, with a coating and method for producing a sliding element
DE102011076410A1 (en) 2011-05-24 2012-11-29 Schaeffler Technologies AG & Co. KG machine element

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017114622A1 (en) 2019-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2689166B1 (en) Method for producing piston rings
DE102007055575B4 (en) Raceway element of a roller bearing
WO2012159780A1 (en) Machine element
EP1711642B1 (en) Ferrous layer for a sliding surface, in particular for cylinder running surfaces on engine blocks, applied by means of thermal spraying
EP1634978A1 (en) Wear resistant coating and process of its manufacture
DE102007007961B4 (en) piston ring
WO2006021275A1 (en) Wear-resistant coating and method for producing the same
EP2825682B1 (en) Piston ring with chromium solid particle wear-prevention layer and corrosion-resistant flank surface
WO2007031160A1 (en) Bearing arrangement
DE102014220990A1 (en) Repair procedure for cylindrical surfaces
WO2019001608A1 (en) Method for producing a sliding surface
EP3245391B1 (en) Method for producing a sliding contact and sliding contact
DE102011122415A1 (en) Combination tool and method for producing a surface structure with undercuts in a surface of a workpiece
DE102016210507A1 (en) Method for producing a sliding surface on a machine element and machine element
KR20200020779A (en) Mechanical systems comprising shafts coupled to bearings and methods of manufacturing such systems
DE102011109071A1 (en) Pipe Forging Process with Urformed Hollow Block
DE102009030683A1 (en) Production of a cylinder crankcase for a combustion engine comprises cylinder faces which are compressed before being coated
WO2018224073A1 (en) Method for producing a sliding surface
DE102017120884A1 (en) Roller tappet for an internal combustion engine
DE102016013932A1 (en) Method for processing a running surface of a cylinder liner for an internal combustion engine
EP1563185A1 (en) Surface of the polygon or plunger foot of a pump
DE102009018407A1 (en) Assembled camshaft manufacturing method for internal combustion engine, involves shrinking cam by cooling under formation of press fit on shaft pipe, and evenly rolling lateral area of opening before heat shrinking
EP3129519A1 (en) Tribological system with reduced counter body wear
DE10316919A1 (en) Repair method for overhauling a motor vehicle's engine component, has bonding agent and plasma spray coating applied to defective piston surface which is subsequently worked at set value
DE102017101907B4 (en) Manufacturing method for a sliding camshaft

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18719428

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18719428

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1