AT510697A4

AT510697A4 - Bauteil mit einer adaptiven beschichtung

Info

Publication number: AT510697A4
Application number: ATA663/2011A
Authority: AT
Original assignee: High Tech Coatings Gmbh
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2012-06-15
Also published as: US20140109709A1; DE112012002019A5; AT510697B1; WO2012151603A1; DE112012002019B4; US9447861B2; CN103748384A; CN103748384B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil (2) mit einem Bauteilkörper (14) der eine Verzahnung (4) aufweist, wobei auf der Verzahnung (4) zumindest teilweise eine adaptive Beschichtung (6) aufgebracht ist, die eine Schichtdicke von zumindest 5 um aufweist.

Description

•I ΦΦ Φ ·# * ·* ι · » · « · · * * · • Φ Φ · · φ ·· φ φ · φ Φ φ Φ Φ ΦΦΦΦ Φ Φ ···· · · Φ Φ Φ * φΦΦ ΦΦ# ΦΦ ΦΦ φ φ* · ·· -1 -

Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einem Bauteilkörper der eine Verzahnung aufweist, sowie eine Baugruppe umfassend zumindest zwei Bauteile, die jeweils eine Verzahnung aufweisen, wobei die zumindest zwei Verzahnungen in kämmenden Eingriff miteinander steht.

Die Qualität der Verzahnung von Zahnrädern wird üblicherweise nach DIN 3963 in 12 Qualitätsstufen eingeteilt, wobei 1 die feinste und 12 die gröbste Verzahnungsqualität bezeichnet. Die Einteilung erfolgt nach dem Fertigungsverfahren, wobei die Veizahnung von Qualität 1-6 Zahnrädern gehöhnt, jene von Qualität 2-7 geschliffen, jene von Qualität 5-7 geschabt, jene von Qualität 5-9 wäizgefräst, wälzgehobeit oder wälzgestoßen, jene von Qualität 7-12 formgefräst oder formgestoßen und jene von Qualität 8-12 gestanzt, gepresst, gesintert oder gespritzt wird, wobei auch Kombinationen der Bearbeitungsverfahren durchgeführt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt kann eine hohe Verzahnungsqualität eines Zahnrades nur durch intensive Bearbeitung erreicht werden, woraus höhere Herstellungskosten resultieren.

Im Stand der Technik sind bereits Beschichtungen beschrieben, um das Zahnflankenspiel einer kämmenden Verzahnung einzustellen. Diese sind üblicherweise polymerbasiert aufgebaut und sind nach der Einlaufphase abgerieben, da ansonsten das gewünschte Zahnflankenspiel in der Dicke der Beschichtung - bzw. doppelten Beschichtung, wenn beide kämmenden Verzahnungen beschichtet sind - nicht hergestelit wird. Derartige Beschichtungen sind also nicht geeignet, um die Verzahnungsqualität zu verbessern.

Es ist die Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Zahnrad geringer Verzahnungsqualität ersetzbar für höhere Anforderungen zu gestalten.

Diese Aufgabe wird einerseits durch das eingangs genannte Bauteil und andererseits durch die Baugruppe gelöst, wobei auf der Verzahnung des Bauteils zumindest teilweise eine adaptive Beschichtung aufgebracht ist, die eine Schichtdicke von zumindest 5 pm N2009/31900 aufweist, und wobei zumindest eines der Bauteile der Baugruppe erfindungsgemäß ausgebildet ist.

Durch die Anordnung der adaptiven Beschichtung in der angegebenen Mindestschichtstärke wird erreicht, dass durch hauptsächlich plastische Verformung der Beschichtung der Traganteil der Verzahnung, d.h. der Anteil der tragenden Fläche während des kämmenden Eingriffs in eine Verzahnung eines weiteren Bauteils, vergrößert wird, wodurch die Flächenbelastung reduziert wird. Während der Verformung der Beschichtung, wodurch von den Rauhigkeitsspitzen Material in die Täler zwischen diesen Spitzen verbracht wird (beim Abscheiden der Beschichtung wird normalerweise die Unebenheit des Untergrundes nachgeformt) kann zudem eine Verfestigung der Beschichtung eintreten, wodurch ebenfalls eine Steigerung der mechanischen Belastbarkeit des Bauteils, d.h. der Verzahnung des Bauteils, erreicht werden kann. Zudem wird durch diese Verformung eine teilweise Einebnung der Oberflächenrauhigkeit erreicht Es ist also mit der Erfindung möglich, dass beispielsweise eine Verzahnung mit einer Qualität von 10 durch diese Beschichtung eine Qualität von 8 bis 6 erreicht, insbesondere hinsichtlich des Rundlauffehlers bzw. des Normmodulbereiches. Mit anderen Worten wird also die Makrogeometrie der Oberfläche der Verzahnung durch die Anordnung der adaptiven Beschichtung in der angegebenen Mindestschichtstärke deutlich verbessert. Die Bauteile selbst können daher mit einem kostengünstigeren Verfahren hergestellt werden, und sind durch Abscheidung der adaptiven Beschichtung auf der Verzahnung keine weiteren teuren Hartfeinbearbeitungen erforderlich, um die höhere Verzahnungsqualität zu erreichen. Die adaptive Beschichtung hat zudem den Vorteil, dass diese nur an extrem beanspruchten Bereichen der Verzahnung im Betrieb abrasiv verschleißt, also der „Einebnungseffekt“ über eine lange Betriebszeit des Bauteils erhalten bleibt. Durch die mit der adaptiven Beschichtung erreichte höhere Qualität der Verzahnung wird zudem ein verbessertes akustisches Verhalten der dieses Bauteil aufweisenden Baugruppe erreicht. Die Mindestschichtdicke der adaptiven Beschichtung wird bei unterschiedlichen Qualitäten von Verzahnungen an die jeweilige Qualität, d.h an die jeweils vorandenen Oberflächenrauhigkeiten, angepasst. Nachdem während der Beschichtung die Oberflächenrauhigkeit der Verzahnung auch auf die Beschichtung übertragen wird - es wird bevorzugt zumindest annähernd an jeder beschichteten Stelle die gleiche Schichtdicke erzeugt - sollte die spätere, durch Verformung der adaptiven Beschichtung erzeugte Tragschicht oberhalb der höchsten Rauhigkeitsspitze der Verzahnung verlaufen. N2009/31900 ·» *« · ·· · *» ««·«·· ······ * ♦ * · · * · · • Μ · ** -3-

Gegebenenfalls kann die Verzahnung des Bauteils vorkalibriert werden, beispielsweise durch weizen.

Bevorzugt wird die Schichtdicke der adaptiven Beschichtung ausgewähit aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 μητι und einer oberen Grenze von 100 μιη, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 12 pm und einer oberen Grenze von 30 μηη.

In der Baugruppe wird bevorzugt als zweites Bauteil mit einer Verzahnung, die mit der Verzahnung des erfindungsgemäßen Bauteils in kämmenden Eingriff steht, ein Bauteil mit einer höheren Qualität der Verzahnung verwendet, da diese Verzahnung als „Prägeverzahnung“ für die adaptive Beschichtung wirken kann, und somit die Qualität der Verzahnungen der Baugruppe insgesamt verbessert werden kann.

Gemäß einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die adaptive Beschichtung einen Härtegradienten mit zunehmender Härte von einer äußeren Beschichtungsoberfläche in Richtung auf den Bauteilkörper aufweist. Es wird damit erreicht, dass die adaptive Beschichtung an der äußeren Beschichtungsoberfläche, die im eingebauten Zustand des Bauteils einer weiteren Verzahnung eines weiteren Bauteils in kämmenden Eingriff steht, relativ weich ausgeführt werden kann, sodass die Umformung, d.h. Abflachung der Profilspitzen des Rauhigkeitsprofils rasch erfolgen kann, und zudem durch die größere Härte an der Grenzfläche zum Bauteilkörper eine bessere Haftung der Beschichtung an diesem erreicht wird. Darüber hinaus kann damit eine höhere Festigkeit der Beschichtung in unter der Beschichtungsoberfläche liegenden Schichten zur Verfügung gestellt werden, sodass deren mechanische Belastbarkeit im Betrieb verbessert werden kann. Durch die größere Härte an der Grenzfläche zum Bauteiikörper wird eine höhere Dauerfestigkeit erreicht.

Bevorzugt weist hierbei zur Verbesserung dieser Eigenschaften die adaptive Beschichtung an der äußeren Beschichtungsoberfläche eine Härte auf, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 40 und einer oberen Grenze von HV 500, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 200 und einer oberen Grenze von HV 300, bzw. gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante an der zweiten, der äußeren Beschichtungsoberfläche gegenüberliegenden, in Richtung auf den Bauteilkörper weisenden Oberfläche eine Härte auf, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 500 und einer oberen Grenze von HV 2000, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 800 und einer oberen Grenze von HV 1200. (Mikrohärte nach Martens, Prüfkraft 10 mN, s.u.) N2009/31900 • ·· -4-

Es ist möglich, dass die adaptive Beschichtung aus mehreren unterschiedlichen Teilschichten aufgebaut ist. Wenngleich dies nicht die bevorzugte Ausführung der Erfindung ist, da bevorzugt ein kontinuierlicher Übergang der Eigenschaften von der äußeren Beschichtungsoberfläche in Richtung auf den Bauteilkörper vorhanden ist, kann mit dieser Ausführung die Herstellung der adaptiven Beschichtung vereinfacht werden, da nacheinander Schichten mit unterschiedlicher Zusammensetzung auf dem Bauteilkörper abgeschieden werden können, wodurch sich der Regel- bzw. Steueraufwand während der Beschichtung verringern läßt. in der bevorzugten Ausführung ist die adaptive Beschichtung zumindest teilweise metallisch ausgefühlt. Im Vergleich zu polymeren Schichten wird damit eine höhere Standzeit der adaptiven Beschichtung erreicht. Zudem ist damit eine größere Variabilität in der Beschichtungszusammensetzung erreichbar, da für die vorgesehene Anwendung des Bauteils nur wenige Polymere in Frage kommen. Es kann also durch die zumindest teilweise metallische Ausführung der adaptiven Beschichtung auf unterschiedliche Beiastungsfälle des Bauteils besser Rücksicht genommen werden, sodass die Erfindung in einem breiteren Feld angewandt werden kann. Vorteilhaft ist dabei weiters, dass die adaptive Beschichtung damit eine bessere Wämeleitfähigkeit aufweist, sodass ungewünschte Phasenumwandlungen in der Beschichtung besser vermieden werden können, und damit die Beschichtung über einen längeren Zeitraum zumindest annähernd die ursprüngliche Phasenzusammensetzung aufweist, sodass deren Verhalten im Betrieb über einen längeren Zeitraum zumindest annähernd gleich bleibend ist.

Im Zuge von durchgeführten TesHferttte Erfindung hat sich herausgestellt, dass adaptive Beschichtungen besonders geeignet sind, wenn diese durch ein Mehrkomponentensystem gebildet sind, wobei zumindest eine Komponente ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Übergangsmetalle, Übergangsmetailnitride, Übergangsmetallcarbide, Übergangsmetalloxide sowie Mischungen daraus, wobei gemäß einer Ausführungsvariante dazu eine weitere Komponente des Mehrkomponentensystems ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend oder bestehend aus Sn, Mg, AI, In, Bi, Si, Ni, Ag, Gr und Fe. Insbesondere enthält die adaptive Beschichtung die Komponenten Ag und Cr oder CrN, wobei der Gehalt an Ag von der äußeren Beschichtungsoberfläche in Richtung auf den Bauteif-körper abnimmt, oder die Komponenten Cu, CuSn und Cr, wobei der Gehalt an CuSn von der äußeren Beschichtungsoberfläche in Richtung auf den Bauteilkörper abnimmt, oder die Komponenten Ag und Ti, wobei der Gehalt an Ag von der äußeren Beschichtungsoberfläche in Richtung auf den Bauteilkörper abnimmt. Weiters haben sich adaptive Be- N2009/31900 φ φ φ φφ φφφ φ® · · φ φ φ · φ φ φφφφ φ · φφφ* φ φ • ΦΦΦ φφφ φφφ φφ φφ φ φφ · φφ -5-schichtungen als vorteilhaft herausgestellt, die aus einer Kupferbronze oder einer Aluminiumbronze gebildet sind, die gegebenenfalls zumindest eine der Komponenten Chromnitrid, Fe, Cr, Ni, Ag enthalten. In Bezug auf die Nitride sei erwähnt, dass gemäß einer Ausführungsvariante diese nur in Übergangszonen vorliegen, ansonsten die Beschichtung allerdings nur metallische Komponenten aufweist. Vorteilhaft werden Systeme mit einer Mischungslücke im festen Zustand oder nicht mischbare Systeme eingesetzt. Insbesondere vorteilhaft ist dabei, wenn Komponenten bzw. Metalle mit kubisch flächenzentriertem Gitter eingesetzt werden, da sich diese hinsichtlich der plastischen Verformbarkeit besonders gut eignen.

Gemäß einer anderen Ausführungsvariante des Bauteils ist vorgesehen, dass die adaptive Beschichtung zumindest annähernd bzw. vollständig frei ist von abrasiven Partikeln, < also von Partikeln, die einen Abrieb an der mit der Verzahnung des Bauteils im kämmenden Eingriff stehenden Verzahnung eines weiteren Bauteils der Baugruppe hervorrufen würden. Es wird also damit die Erhöhung der Qualität hauptsächlich durch Umförmarbeit an der adaptiven Beschichtung selbst und nicht durch gezielten Materialabtrag im Bereich von kämmenden Verzahnungen erreicht, sodass das1 weitere Bauteil, also beispielsweise df» voran stehend beschriebene Bauteil mit der „Prägeverzahnung“ zumindest weitgehend unbeschädigt bleibt. Durch die Verhinderung des Materialabtrags wird der Schmutzeintrag in ein zur Schmierung der Verzahnung vorgesehenes Schmieröl verringert, sodass dieses länger verwendet werden kann. Nachdem das Schmieröl keine aus einem derartigen Abbrieb stammenden Verunreinigungen mit sich führt, kann in der Folge die adaptive Beschichtung an der äußeren Beschichtungsoberfläche härter ausgeführt sein, da keine Vorkehrung für die Einbettung dieser Schmutzpartikel in weiche Matrixbestandteile der Beschichtung vorgesehen werden müssen, wodurch wiederum die Belastbarkeit der adaptiven Beschichtung verbessert werden kann.

Zur Verbesserung der Haftung der adaptiven Beschichtung am Bauteilkörper kann zwischen der adaptiven Beschichtung und dem Bauteilkörper eine Haftvermittierschicht angeordnet sein.

Eine bessere öiaufnahme bzw. ein besseres Ölhaltevermögen der adaptiven Beschichtung, und damit einer Reduzierung des Abriebs wird erreicht, wenn die adaptive Beschichtung mit einer Porosität versehen wird, wobei die Porosität insbesondere zwischen 0,1 % und 15 %, vorzugsweise zwischen 5 % und 10 %, beträgt. Die Poren in der adaptiven N2009/31900 e · ·· • 44 e t* • · • · • · ♦ « ♦ « • ♦ • · • 9 ·♦ • e · · • · · 444 · * • «*·« * « * ♦ 4 • * e 4 · · 4 · ·· 4 · · 4 44 - 6 -

Schicht weisen dabei bevorzugt einen Durchmesser von maximal 3 μιη, insbesondere maximal 0,3 μιη, auf.

Es sei dazu angemerkt, dass die Beschichtung keine Poren im klassischen Sinn aufweist, sondern an den Korngrenzen der Beschichtung offene „Kanäle“ oder Bereiche existieren. Es wird damit auch das Einsaugen von Flüssigkeiten, wie z.B. Schmierölen ermöglicht.

In einer Ausführungsvariante dazu nimmt die Porosität von der äußeren Beschichtungsoberfläche in Richtung auf den Bauteilkörper ab. Mit anderen Worten wird ein Gradient der Porosität in der adaptiven Beschichtung ausgebildet. Es können damit einerseits das voranstehend beschriebene verbesserte Ölhaltevermögen und andererseits eine verbesserte Haftung der adaptiven Beschichtung am Bauteilkörper erreicht werden.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in schematisch vereinfachter Darstellung:

Fig. 1 eine aus zwei Zahnrädern bestehende Baugruppe mit miteinander kämmenden Verzahnungen in Seitenansicht;

Fig. 2 ein Ausschnitt aus»Oberflächenprofil eines mit einer adaptiven Beschichtung versehenen Bauteils;

Fig. 3 zwei Härteverläufe der adaptiven Beschichtung;

Fig. 4 eine Ausführungsvariante der Baugruppe in Seitenansicht; 4

Fig. 5 einen Vergleich des Geräuschverhaltens einer beschichteten Verzahnung mH einer unbeschichteten Verzahnung;

Fig. 6 einen Schnitt durch eine mehrschichtige adaptive Beschichtung;

Fig. 7 ein weiteres Beispiel eines Härteverlaufs einer adaptiven Beschichtung;

Fig. 8 ein anderes Beispiel eines Härteverlaufs einer adaptiven Beschichtung.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszaichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen N 2009/31900 ·* « *· • * «· -7- »· · ·**··· · • · · · · « • ·4 t Μ sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiclfftegii men mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10,

Fig. 1 zeigt eine Baugruppe 1 die einen Bauteil 2 sowie einen weiteren Bauteil 3 umfasst. Oer Bauteil 2 weist eine Verzahnung 4 in Form einer Stimverzahnung auf. Ebenso weist der Bauteil 3 eine Verzahnung 5 in Form einer Stimverzahnung auf. Die beiden Verzahnungen 4, 5 stehen im Betrieb der Bauteile 2, 3 in kämmenden Eingriff miteinander, so-dass also beispielsweise der Bauteil 2 vom Bauteil 3 angetrieben wird, wenn der Bauteil 3 mit einer nicht dargestellten Antriebsvorrichtung verbunden ist. Die Verzahnung 4 des Bauteils 2 ist stirnseitig mit einer adaptiven Beschichtung 6 versehen.

Die beiden Bauteile 2,3 sind als geradverzahnte Stimzahnräder ausgeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Stirnverzahnungen beschränkt. Generell kann die adaptive Beschichtung 6 auf alle bekannten Arten von, gegebenenfalls mit einer Höhen- und/oder Breitenballigkeit versehenen, Verzahnungen aufgebracht werden, also beispielsweise auch auf Schrägverzahnungen, etc.. Des Weiteren kann die adaptive Beschichtung 6 sowohl auf Außenverzahnungen als auch auf Innenverzahnungen aufgebracht werden.

Obwohl die Ausführung des Bauteils 2 als Zahnrad die bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung ist, können generell auch andere, eine Verzahnung aufweisende Bauteile mit der adaptiven Beschichtung 6 versehen werden, beispielsweise Zahnstangen.

Die Verzahnung 4 ist Stirnseite vorzugsweise über den gesamten Umfang mit der adaptiven Beschichtung 6 versehen. Es besteht im Rahmen der Erfindung aber auch die Möglichkeit, dass nur Teile der stirnseitigen Oberfläche der Verzahnung 4 beschichtet werden, also beispielsweise nur die Zahnflanken bzw. nur eine der Zahnflanken, beispielsweise wenn ein Betrieb des Zahnrades in beiden Drehrichtungen nicht vorgesehen ist, oder nur N2009/31900 ·· ·* · t» · ♦· • # » · » · · * » · • ·♦ · ♦ ♦ φ· · · · ·

• I · · ··«· » · ·♦·· # I ···· ··» * · · ·· ·· · «« · φφ -8- die Zahnköpfe oder nur die Zahngründe, wobei auch Mischvarianten daraus, also beispielsweise eine Beschichtung der Zahnflanken und der Zahnköpfe, möglich sind.

Die Verzahnung 5 des weiteren Bauteils 3 weist bei der dargestellten Ausführungsvariante der Erfindung keine adaptive Beschichtung 6 auf, insbesondere wenn dieser Bauteil 3 der angetriebene Bauteil 3 und der Bauteil 2 der vom Bauteil 3 getriebene Bauteil 2 ist, wie dies voranstehend beschrieben wurde. In diesem Fall weist die Verzahnung 5 des weiteren Bauteils 3 eine höhere Verzahnungsqualität auf als die Verzahnung 4 des Bauteils 2, sodass flriiuteil 3 im Betrieb der Baugruppe 1 als .Prägerad“ für die Verzahnung 4 des Bauteils 2 wirkt.

Es ist jedoch möglich, auch dessen Verzahnung 5 zumindest teilweise mit der adaptiven Beschichtung 6 zu versehen, wobei sich gegebenenfalls die Zusammensetzung bzw. das Eigenschaftsprofil dieser Beschichtung 6 von jener der Verzahnung 4 des Bauteils 3 unterscheiden kann, wenngleich beide Verzahnungen 4,5 auch dieselbe adaptive Beschichtung 6 mit demselben Eigenschaftsprofil aulweisen können. Auch bei dieser Ausführungsvariante ist es von Vorteil, wenn ggs weitere Bauteil 3 als .Prägerad“ wirkt, wozu wiederum dessen Verzahnung 5 die höhere Verzahnungsqualität der beiden Verzahnungen 4, 5 und/oder die adaptive Beschichtung 6 der Verzahnung 5 des weiteren Bauteils 3 zumindest im Außenbereich, also jenem Bereich der zur Anlage mit der Verzahnung 4 des Bauteils 2 gelangt, eine höhere Härte aufweisen kann, als die adaptive Beschichtung der Verzahnung des Bauteils 2.

Wie bereits voranstehend ausgeführt, ist es mit der adaptiven Beschichtung 6 möglich die Verzahnungsqualität der Verzahnung 4 des Bauteils 2 zu verbessern, indem sich diese adaptive Beschichtung bereits während der Einlaufphase der kämmenden Verzahnungen 4, 5 zumindest teilweise umformt. Dabei werden Oberflächenunregelmäßigkeiten derVer-' zahnung 4 des Bauteils 2 durch die Anpressung der Verzahnung 5 des weiteren Bauteils 3 zumindest teilweise ausgeglichen, also eingeebnet. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die beiden Bauteile 2, 3, also die beiden Zahnräder, einen fixen Achsabstand haben, sodass sich also keines der beiden Bauteile 2, 3 auf den jeweils anderen Bauteil 2, 3 zu bewegt

Zur Verdeutlichung dieses Effektes zeigt Fig. 2 einen schematischen Ausschnitt aus der Oberflächengeometrie der Verzahnung 4 mit einer darauf aufgebrachten adaptiven Beschichtung 6. Wie deutlich zu erkennen ist, weist die Makrogeometrie der Verzahnung 4 ein Rauhigkeitsprofil mit Erhebungen 7 und Vertiefungen 8 auf. Herstellungsbedingt, die N2009/31900 ·· Μ · ·· * ·· • · a · · ·#* ·« · φ φ φ «· · · ι · φ φ φ φ «·φ· · « ·#*· · · Φ Φ Φ Φ I · · ΦΦΦ φφ φφ φ · · φ φφ -9- gesamte Oberfläche der Verzahnung 4 wird zumindest annähernd mit einer gleichen Schichtdicke 9 beschichtet, überträgt sich diese Kontur der Makrogeometrie zumindest annähernd auf eine äußere Beschichtungsoberfläche 10 der adaptiven Beschichtung 6, die im Betrieb mit der Oberfläche der Verzahnung 5 des weiteren Bauteils 3, also des Gegenzahnrades, gelangt. Im Betrieb, also mit der Verzahnung 4 kämmenden Verzahnung 5 des weiteren Bauteils, wird durch die dabei übertragenen Kräfte das Material von Profilspitzen 11 der adaptiven Beschichtung 6 in, insbesondere benachbarte, Profiltäler 12 verbracht, sodass sich die Kontur an der äußeren Beschichtungsoberfläche 10 der adaptiven Beschichtung 6 zumindest annähernd einebnet und damit eine zumindest annähernd ebene äußere Tragschicht 13 entsteht, wie dies in Fig. 2 strichliert dargestellt ist. Aus diesem Grund ist es auch von Vorteil, wenn die Verzahnung 5 des weiteren Bauteils 3, also das, insbesondere angetriebene Gegenrad, eine höhere Verzahnungsqualität aufweist, als die Verzahnung 4, da diaiaf weitere Bauteil 3 als „Prägerad“ wirkt. Es sei jedoch erwähnt, dass die Ebenheit der äußeren Tragschicht 13 von der Verzahnungsqualität der Verzahnung 4 abhängig ist, es also durchaus möglich ist, dass diese Tragschicht 13 nach wie vor eine Profilierung aufweist, die jedoch geringer ist, als die ursprünglich Profilierung, wobei aber jedenfalls eine Verbesserung der Verzahnungsqualität erreicht wird. Beispielsweise kann aus einer Qualität 10 Verzahnung 2 mit Hilfe der adaptiven Beschichtung 6 im Einlauf eine Qualität 6 Verzahnung 2 mit deutlich günstigeren Herstellungskosten erreicht werden. Nach erfolgter Verformung der adaptiven Beschichtung 6, wirkt der harte Untergrund das Bauteils 2, oder der in diesem Bereich liegenden härteren Schichten der adaptiven Beschichtung 6, sowie die gegebenenfalls erfolgte Verfestigung der Beschichtung durch die plastische Verformung, wie dies imiüchfolgenden noch näher erläutert wird, einer weiteren Verformung entgegen.

Neben der Verbringung von Material aus den Profilspitzen 11 in die Profiltäler 12 besteht auch die Möglichkeit, dass die Profilspitzen 11 zumindest teilweise komprimiert werden, wenn die adaptive Beschichtung 6 mit einer Porosität hergestellt ist, wobei durch diese Porosität gleichzeitig ein besseres Ölhaltevemnögen der adaptiven Beschichtung 6 erreicht wird. Vorzugsweise beträgt die Porosität dabei zwischen 0,1 % und 25 %, insbesondere zwischen 5 % und 15 %, was bedeutet, dass zwischen 0,1 % und 25 %, insbesondere zwischen 5 % und 15 %, freies Porenvolumen in der adaptiven Beschichtung 6 vorhanden ist, wobei insbesondere zumindest großteils, d.h. bis zu einem Anteil von mindestens 20 % offene Poren vorhanden sind, bezogen auf das gesamte Porenvolumen der adaptiven Beschichtung 6. Es ist dabei weiters von Vorteil, wenn die Poren in der adapti- N2009/31900 ·« Μ I ·· * ·· • » * * « · ι » ι « • β · ·«· ·* · · * · • · » · ·**· * · ·*·· · · t * » * * » I · « Μ ·* * ·· · ·♦ -10- ven Beschichtung 6 einen Durchmesser von maximal 1 μιη, insbesondere maximal 0,3 μm1 aufweisen. Um die Haftung der adaptiven Beschichtung 6 bzw. die Festigkeit der adaptiven Beschichtung 6 insgesamt trotz Porosität zu verbessern, ist es von Vorteil, wenn die Porosität von der äußeren Beschichtungsoberfläche 10 in Richtung auf einen Bauteilkörper 14 des Bauteils 2 abnimmt. Beispielsweise kann dabei die Porosität auch, von einem Wert von 30 % an der äußeren Beschichtungsoberfläche 10 auf einen Wert von 0 % an der Grenzfläche zu dem darunter liegenden Bauteilkörper 14 - bzw. einer Zwischenschicht zwischen der adaptiven Beschichtung 6 und dem Bauteilkörper 14 -stetig, beispielsweise linear oder exponentiell, oder schrittweise, beispielsweise in Schritten von 20 %, d.h. 20 % von z.B. 30 % Porosität, abnehmen. Hergestellt werden kann die Porosität in der adaptiven Beschichtung 6 durch Abscheidung der Beschichtung 6 bei tiefen Temperaturen, beispielsweise einer Temperatur zwischen 40 °C und 200 eC, und/oder einem hohen Druck, beispielsweise einem Druck ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,001 mbar und einer oberen Grenze von 0,1 mbar, wobei auch Temperaturgradienten und/oder Druckgradienten verwendbar sind. Ein Porositätsgradient wird beispielsweise erhalten, wenn die Temperatur während der Abscheidung sinkt und/oder der Druck steigt oder wenn die Bias-Spannung während der Abscheidung erhöht wird. Zudem ist es von Vorteil, wenn bei der Schichtherstellung ein kleines Verhältnis zwischen Abscheidetemperatur T und Schmelztemperatur TS eingestellt wird, insbesondere im Bereich von 0,03 bis 0,3 (Temperaturen in K) um speziell die Beweglichkeit der Teilchen an der Oberfläche {Oberflächendiffusion) und auch die Volumsdiffusionsfähigkeit der Teilchen zu reduzieren. Für die Ausbildung der beschriebenen Tragschicht 13 wird die adaptive Beschichtung 6 in einer Schichtdicke 9 von zumindest 5 pm abgeschieden. Die Schichtdicke 9 richtet sich aber letztendlich nach der zu beschichtenden Verzahnungsqualität der Verzahnung 4. Beispielsweise wird bei einer Qualität 7 Verzahnung 2, die einen Rundlauffehier zwischen 20 pm und 25 pm bei einem Durchmesser von 70 mm aufweist, eine Schichtdicke 9 von zumindest 7 pm, insbesondere eine Schichtdicke 9 ausgewählt aus einem Bereich zwischen 7 pm und 15 pm, verwendet. Bevorzugt bildet sich die Tragschicht 13 jedoch um zumindest 0,5 pm, insbesondere zumindest 2 pm, oberhalb der höchsten Spitze 7 des Oberfiächenprofils der Verzahnung 4 aus. Aus diesem Grund werden Schichtdicken 9 bevorzugt, die ausgewählt sind aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 12 pm und einer oberen Grenze von 20 pm, insebsondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 pm und einer oberen Grenze von 50 pm. N2009/31900

Bevorzugt ist die adaptive Beschichtung 6 zumindest teilweise metallisch, d.h. da* zumindest einzelne Komponenten des vorzugsweise eingesetzten Mehrkomponentensystems durch Metalle oder Metalllegierungen gebildet sind. Prinzipiell sind aber auch polymere Werkstoffe als adaptive Beschichtung 6 einsetzbar, wie z.B. PA) oder PEEK.

Zumindest eine Komponente des Mehrkomponentensystem ist ausgewähit ist aus einer Gruppe umfassend Übergangsmetalle, Übergangsmetallnitride, Übergangsmetallcarbide, Übergangsmetalfoxide sowie Mischungen daraus. Der Anteil dieser Komponente an der adaptiven Beschichtung 6 beträgt zwischen 5 Gew.-% und 60 Gew.-%, insbesondere zwischen 10 Gew.-% und 40 Gew.-%. Bevorzugt liegt diese Komponente partikulär vor mit einer Partikelgröße von maximal 3 pm, insbesondere mit einer Partikelgröße zwischen 0,5 pm und 1,5 pm. Von Vorteil ist dabei, wenn die Nitride, Carbide bzw. Oxide nur oder hauptsächlich, d.h. im Ausmaß von mindestens 95 %, bezogen auf den Gesamtanteil an diesen Komponenten, im Übergangsbereich zwischen der Beschichtung 6 auf das Zahnrad bzw. das Bauteil 2 angeordnet sind.

Eine weitere Komponente des Mehrkomponentensystems ist bevorzugt ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Sn, Mg, AI, In, Bi, Si, Ni, Ag, Cr und Fe wobei deren Anteil an der adaptiven Beschichtung 6 zwischen 20 Gew.-% und 80 Gew.-%, insbesondere zwischen 35 Gew.-% und 55 Gew.-%, beträgt. Die Partikelgröße dieser weiteren Komponente beträgt maximal 4 pm, insbesondere weist diese Komponente eine Partikelgröße zwischen 1 pm und 2 pm auf.

Die adaptive Beschichtung 6 enthält gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante die Komponenten Ag und Cr oder CrN, wobei der Gehalt an Ag von der äußeren Beschichtungsoberfläche in Richtung auf den Bauteilkörper abnimmt. Dabei kann der Anteil an Ag zwischen 100 Gew.-% und 0 Gew.-% betragen. Den Rest bildet Cr oder CrN.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante die adaptive Beschichtung 6 weist diese die Komponenten Sn und Cr auf, wobei der Gehalt an Sn von der äußeren Beschichtungsoberfläche in Richtung auf den Bauteilkörper abnimmt. Dabei kann der Anteil an Sn zwischen 100 Gew.-% und 0 Gew.-% betragen. Den Rest bildet Cr.

Es hat sich auch eine adaptive Beschichtung 6 als vorteilhaft herausgestellt, die die Komponenten Ag, Sn und Ti enthält, wobei der Gehalt an Ag von der äußeren Beschichtungsoberfläche in Richtung auf den Bauteilkörper abnimmt. Dabei kann der Anteil an Ag zwischen 100 Gew.-% und 0 Gew.-% betragen. Den Rest bildet Ti und AI. N2009/31900 - 12-

Bevorzugt werden auch adaptive Beschichtungen 6, die aus einer Kupferbronze oder einer Aluminiumbronze gebildet sind, gegebenenfalls mit einem Anteil an Cr. Der Anteil an Cu an der Kupferbronze kann dabei zwischen 98 Gew.-% und 60 Gew.-%, jener des Sn zwischen 0 Gew.-% und 12 Gew.-% betragen, bzw. kann der Anteil an AI an der Aluminiumbronze zwischen 0,01 Gew.-% und 20 Gew.-%, jener des Sn zwischen 0 Gew.-% und 12 Gew.-% betragen. Sofern Cr enthalten ist, beträgt dessen Anteil zwischen 0,1 Gew.-% und 80 Gew.-%.

Bevorzugte Zusammensetzungen der adaptiven Beschichtung 6 sind aus folgender Tabelle 1 zu entnehmen. Sämtliche Angaben zur Zusammensetzung sind in Gew.-% zu verstehen. Die Werte sind als Mittelwerte über die gesamte Schichtdicke zu verstehen, wenn in der Beschichtung 6 Konzentrationsgradienten von einzelnen Bestandteilen ausgebildet werden. Die Nummern 6 und 7 geben jeweils ein Beispiel wieder mit derartigen Konzentrationsgradienten, wobei in der letzten Spalte der Tabelle 1 dazu die jeweilige Schichttiefe, bezogen auf die Gesamtschichtdicke, in der die jeweiligen Konzentrationen gemessen wurden, angegeben ist.

Tabelle 1: Zusammensetzung der adaptiven Beschichtung 6

Bsp. Nr. Ag Cr CrN Sn Ti AI Cu Schichttiefe [%1 1 58 40 2 2 62 30 2 6 3 40 2 58 4 20 2 78 5 10 2 4 8 76 6 100 5 6 47,5 50 2,5 20 6 85,5 10 4,5 30 N2009/31900 -13- ·· ♦ •····φ 7 10 80 9,5 1 0,5 5 7 66,5 30 3,5 20 7 90 5 5 30

In der bevorzugten Ausführung der adaptiven Beschichtung 6 weist diese einen Härtegradienten mit zunehmender Härte von der äußeren Beschichtungsoberfläche 10 in Richtung auf den Bauteilkörper 14 auf. Dabei kann die adaptive Beschichtung 6 an der äußeren Beschichtungsoberfläche 10 eine Härte aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 40 und einer oberen Grenze von HV 500, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 200 und einer oberen Grenze von HV 300. An der zweiten, der äußeren Beschichtungsoberfläche 10 gegenüberliegenden, in Richtung auf den Bauteilkörper 14 weisenden Oberfläche weist die adaptive Beschichtung vorzugsweise eine Härte auf, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 500 und einer oberen Grenze von HV 2000, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 800 und einer oberen Grenze von HV 1200.

In Fig. 3 sind dazu zwei Verläufe 15, 16 schematisch dargestellt. Aufgetragen ist dabei auf der Abszisse die Schichdicke 9, ausgehend von der Oberfläche der Verzahnung 2 in Richtung auf die äußere Beschichtungsoberfläche, und auf der Ordinate die Martenshärte umgerechnet in HV, gemessen mit einem Fischerscope*H100 (Härtemessung nach DIN EN ISO 14577, Vickersdiamant pyramidenförmig, Prüfkraft 10 mN, sechs Einzelmessun-gen pro Härtewert). Eine horizontale Linie 16 bezeichnet die Härte von Stahl.

Als plastische Härte wird die Universalhärte ohne Berücksichtigung des elastischen Verfomnungsanteils bezeichnet.

Der Verlauf 15 zeigt die bevorzugte Variante der Erfindung. Die Härte nimmt dabei nicht stufenweise ab, wie beim Verlauf 16, sondern stetig, wobei der Verlauf 15 linear oder bevorzugt einer Exponentialfunktion folgt.

Beispiele für Härteverläufe, gemessen an unterschiedlichen Schichttiefen der adaptiven Beschichtung 6, ausgehend von der Oberfläche der Verzahnung 4, bzw. gegebenenfalls einer Zwischenschicht zwischen dieser Oberfläche und der adaptiven Beschichtung 6, N20O9/31900

• ·♦·♦ I -14- sind in Tabelle 2 angegeben, wobei sich die Beispielnummem auf die Tabelle 1 beziehen. Der erste Wert je Zelle bezieht sich auf die Härte nach HV entsprechend den voranstehenden Ausführungen, der zweite Wert nach dem Schrägstrich gibt jeweils die Schichtdicke der Einzelschicht wieder, in der gemessen wurde. Die gesamte Schichtdicke der adaptiven Beschichtung 6 ergibt sich dabei jeweils aus der Summe der Werte nach dem Schrägstrich innerhalb einer Zeile. Beispielsweise weist die Beschichtung 6 nach Beispiel 1 eine Gesamtschichtdicke von 20 pm auf.Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit wurden die Härtewerte auf ganze 50-er Werte auf- oder abgerundet.

Tabelle 2: Härteverläufe

Bsp. Nr. Schichtdicke in pm S1 S2 S3 S4 S5 1 1200/1 800/8 550/5 400/3 300/3 2 1500/2 800/7 300/7 3 2000/1 1000/2 700/8 400/4 200/3 4 1500/1 600/10 300/4 5 1500/2 800/4 500/4 200/2 100/2 6 1000/3 600/4 300/3 100/2 60/2

In der bevorzugten Ausführung besteht die äußere Beschichtungsoberfläche 10 ausschließlich aus der jeweiligen weicheren Komponente des Mehrkomponentensystems, also beispielsweise aus Ag oder Sn. Gegebenenfalls kann jedoch ein Anteil von maximal 30 Gew.*% an der jeweiligen härteren Komponente, also beispielsweise von Cr, CrN, oder Ti, vorhanden sein, um damit eine Härteanpassung zu erreichen.

Die Abscheidung der adaptiven Beschichtung 6 auf der Verzahnung 4 des Bauteils 2 kann mit unterschiedlichsten Verfahren erfolgen, beispielsweise galvanisch durch verschiedene Bäder mit unterschiedlichen Materialien wie Ni und Sn, Cu oder auch Ag und Sn, Ag und N2009/31900 -15- • · ·· · * * · » » • · · * * · · < · « ♦ * · ··« t· t * # · • · · ······ *·«*»# ·

Cu, etc., NiP Schichten mit verschiedenen Phosphorgehalten oder und Dispersionseinlagerungen (Teflon, hexagonales Bornitrid, Siliziumcarbid, etc ), durch PVD-Verfahren wie Sputtern, durch Spritzen, etc. mit verschiedenen Targets in kreisförmiger Anordnung von zwei, vier, sechs, acht, zehn, etc. Targets mit den gewünschten Materialien, zum Beispiel Target 1 Cr, Target 2 Ag, Target 3 Cr, Target 4 Sn, Sputtern in Inline Systemen als Durchlaufanlage mit genau aufeinander abgestimmten Targets in den einzelnen Stationen. Ebenso sind auch Kombinationen verschiedener PVD Verfahren, wie Elektronenstrahlverdampfen aus verschiedenen Quellen wie Chrom und Silber möglich. Auch bei den Spritzverfahren sind unterschiedliche Materialien gleichzeitig oder nacheinander abscheidbar.

Ein Härtegradient kann beispielsweise durch Variation der Zusammensetzung, der Struktur, der Korngröße und/oder Porositäten, oder durch Zugabe von Nitriden, ausgebildet werden.

In einer einfachen Ausführungsvariante kann der Härtegradient durch eine mehrschichtige Ausbildung der adaptiven Beschichtung 6 mit mehreren unterschiedlichen Teilschichten erzeugt werden, wobei sich die Teilschichten hinsichtlich ihrer Zusammensetzung unterscheiden.

Zur Erzielung des Härtegradienten kann die Zusammensetzung der adaptiven Beschichtung 6 über die Schichtdicke 9 auch derart variieren, dass eine Minoritätskomponente an der äußeren Beschichtungsoberfläche 10 zur Majoritätskomponente an der anderen, auf den Bauteilkörper 14 weisenden Oberfläche wird, und dass eine weitere Komponente des Mehrkomponentensystems genau den umgekehrten Verlauf einnimmt, also von der Majoritäitskomponente zur Minoritätskomponente wird. Mit anderen Worten besteht also die Möglichkeit, dass die die Matrix bildende Komponente an einer Oberfläche durch die weitere Komponente an der anderen Oberfläche der adaptiven Beschichtung 6 ersetzt wird, sodass also die Matrix über die Schichdicke 9 auf eine andere Matrix wechselt, beispieslweise von CrAg30 auf AgCr20. Durch die Rotationsgeschwindigkeit und/oder die Temperatur am Substrat kann dabei eine durchgängige Muitiiayerstruktur weitestgehend vermieden werden.

Bevorzugt ist die adaptive Beschichtung 6 aus voranstehend genannten Gründen frei von abrasiven Partikeln. Ν2009Ώ1900 -16- • * -16- • * • · * · · » * * ····· » • · * · ···* · · ··** φ f • · « I *·« ) t · ·· * · I« t ··

Zur Erhöhung der Haftfestigkeit der adaptiven Beschichtung 6 an der Verzahnung 4 des Bauteils 2, kann zwischen diesem und der adaptiven Beschichtung 6 eine Haftvermittlerschicht angeordnet sein, beispielsweise aus Cr, Ti, CrN, TiN,. Eine Verbesserung der Haftfestigkeit kann aber auch durch die Ausbildung von Diffusionsverbindung an der Grenzfläche zwischen dem Bauteilkörper 14 und der adaptiven Beschichtung erreicht werden, indem das Bauteil beispielsweise nach dem Beschichten einer Wärmebehandlung unterzogen wird, beispielsweise bei 200 °C für 24 h. Vorzugsweise enthalten dazu das Bauteil 2 und/oder die adaptive Beschichtung Chrom und/oder Titan.

Der Voliständiglkeit halber ist in Fig. 4 eine Ausführungsvariante der Baugruppe 1 dargestellt. Diese weist neben dem Bauteil 2 und dem weiteren Bauteil 3 einen dritten Bauteil 18 auf, wobei der weitere Bauteil 3 wiederum die höchste Verzahnungsqualität von den drei Bauteilen 2, 3,18 aufweist. Beispielsweise kann die Erfindung im Bereich von Nockenwellenzahnrädern oder Ausgleichswellenzahnrädem angewandt werden.

In Fig. 5 ist das Geräuschverhalten als Verlauf des Summenpegels (Abszisse, in db) eines Zahnrades mit einer beschichteten Verzahnung (Verlauf 19) im Vergleich zu einem unbeschichteten Zahnrad (Verlauf 20) im Drehzahlbereich zwischen 0 und 3000 Umdrehungen pro Minute (Abszisse) dargestellt. Die Fig. 6 und 7 (Schichtdicke in pm) zeigen dazu ein Schliffbild der adaptiven Beschichtung 6 bzw. den dazu korrespondierenden Härteverlauf. Die Härtewerte sind in folgender Tabelle 3 zusammengefasst.

Als Gegenrad wurde für die Messung des Geräuschverhaltens yurrie ein Zahnrad aus Stahl verwendet. Es ist aus Fig. 5 deutliche erkennbar, dass das mit der erfindungsgemäßen Beschichtung 6 versehene Zahnrad eine geringere Geräuschentwicklung aufweist, als das unbeschichtete Zahnrad, insbesondere im unteren Drehzahlbereich.

Tabelle 3: Beispielhaftes Schrchtsystem

Schicht Bezugszeichen Dicke Härte Material Material (Gew.-%) in Fig. 6 N2009/31900 -17- »· · t · * «·«· « · ♦·♦· · Φ 9 · # · 9 9 9 9 9 «« · 9» 9 9« pm HV 1 2 1 2 1 21 0,5 700 Cr 100 2 22 3 1700 CrN 100 3 23 7 620 Cr Ag 60 40 4 24 12 370 Cr Ag 30 70 5 25 16 140 Cr Ag 5 95

Die adaptive Beschichtung 6 wurde auf einen Stahlzahnrad als Träger aufgebracht. Aus Fig. Θ sind die Einzeischichten deutlich erkennbar. Hergestellt wurde diese Beschichtung mit folgenden Verfahrensparametern (vier Targets jeweils um 90 ° versetzt, Target 1 Cr, Target 2 Ag, Target 3 Cr, Target 4 Ag):

Schicht Druck Chrom Leistung Silber Leistung Gaseinlass Ar N2 Rotationsgeschwindigkeit SH Teile mbar KW KW sccm sccm U/min U/min 1 0,001 5 0 70 0 3 0,5 2 0,001 5 0 70 20 3 0,5 3 0,001 5 2 70 0 3 0,5 4 0,001 5 8 70 0 3 0,5 5 0,001 3 10 70 0 3 0,5

Substrathalter mit Zweifach- oder Dreifachrotation abhängig von der Größe der Teile, Rotation von 3 U/min bis 20 U/min. Anordnung der Targets in Unbaianced Mode.

Beschichtungsablauf: N2009/31900 -18- ψψ ·· · + φ φ »* • · » « # · · ♦ φ · • » · * · · »t φ φ φ · • φ φ · φφφφ f φ ···· φ φ - Beschichtung von beiden Chrom Targets um eine Cr Verbindungsschicht von 0,5pm zu erzeugen - Kontinuierlicher Übergang zu CrN innerhalb von 50 nm durch Stickstoffeinlass mit OEM Kontrolle dann konstante Abscheidung 2,5 μπι CrN. - Kontinuierlich Reduktion von Stickstoff auf 0 sccm und Start der Abscheidung an den Silbertargets , 100 nm. - Abscheidung einer CrAg40 Schicht von ca. 4 Mm durch kontinuierliche konstante Abscheidung an allen 4 Targets (2 Chrom, 2 Silber) bei gleichzeitiger Rotation des Substrathalters. - Abscheidung einer AgCr30 Schicht von ca. 5 Mm durch kontinuierliche konstante Abscheidung an allen 4 Targets bei erhöhter Ag Abscheiderate durch größere Leistungsdichte bei gleichzeitiger Rotation des Substrathalters. - Abscheidung einer AgCr5 Schicht von 4 Mm durch kontinuierliche konstante Abscheidung an allen 4 Targets bei erhöhter Ag Abscheiderate und reduzierter Leistungsdichte an den Chrom Targets bei gleichzeitiger Rotation des Substrathafters.

Gegebenenfalls kann danach noch eine AgCrl Schicht von 2 - 5μηι durch kontinuierliche konstante Abscheidung an allen 4 Targets bei erhöhter Ag Abscheiderate und reduzierter Leistungsdichte an den Chrom Targets bei gleichzeitiger Rotation des Substrathalters abgeschieden werden.

Fig. 8 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiei eines Härteverlaufs innerhalb des Schichtsystems der adaptiven Beschichtung 6 (Schichtdicke in pm). Die Härtewerte sind in Tabelle 4 zusammengefasst. Hergestellt wurde diese Beschichtung mit folgenden Verfahrensparametem:

Schicht Druck 1.4301 Leistung Silber Leistung Gaseinlass Ar N2 Rotationsgeschwindigkeit SH Teile mbar KW KW sccm sccm U/min U/min 1 0,001 10 0 70 0 3 0,5 N2008/31900 -19- • · · ····«* #····· · ·«·· « · t · · · ·« ·· · ·· v t· 2 0,001 10 0,9 70 15 3 0,5 3 0,001 10 5 70 8 3 0,5 4 0,008 9 9 70 0 3 0,5 5 0,008 3 12 70 0 3 0,5

Tabelle 4: Beispielhaftes Schichtsystem

Schicht Dicke Härte Material Material (Gew.-%) μητι HV 1 2 3 4 1 2 3 4 1 0,5 550 Fe Cr Ni Ag 74 18 9 2 3 900 Fe CrN Ni Ag 67 18 8 7 3 9 400 Fe CrN Ni Ag 37 12 4 47 4 12 300 Fe Cr Ni Ag 25 6 3 66 5 16 200 Fe Cr Ni Ag 7 2 1 90

Wie bereits erwähnt können beide Verzahnungen 4, 5 der Bauteile 2, 3 oder sämtlicher Bauteile 2, 3,18 einer Baugruppe 1 beschichtet sein, wobei auch unterschiedliche Beschichtungszusammensetzungen der adaptiven Beschichtung 6 für die Bauteiel 2, 3, 18 verwendet werden können. Beispielsweise kann die Verzahnung 4 des Bauteils 2 mit Cr/Ag und die Verzahnung 5 des Bauteils 3 mit Cr/Cu beschichtet sein. Generell gilt dabei, dass eine harte Beschichtung 6 des Bauteils 2 und eine im Vergleich dazu weichere Beschichtung 6 des Bauteils 3 kombiniert werden, wobei zumindest die beiden äußeren Schichten, die miteinander in Kontakt stehen, diese relativen Härte aufwersen, der darunter liegende Schichtaufbau, sofern die adaptive Beschichtung 6 mehrschichtig ausgebildet ist, allerdings zumindest ähnlich sein kann. N2009/31900 -20- ·· »» # *« » ·· • ♦ · » · t » · · t • ♦ · * « » ····» + • · · · ···· * * ···· · ♦ • · · · * « Φ « « # ·· ·* t ·« · ti

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des Bauteils 2 und der Baugruppe 1, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.

Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1 bis 8 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Bauteils 2 und der Baugruppe 1 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden. N2009/31900 * i $ -u- «· II « *» I «« • II * · I»*· ·«- • · I it · ·* · · · * • · * »·«··# ·«*··» * » · « · II» I · · Μ · · I ·* * «*

Bezugszeichenaufstellung 1 Baugruppe 2 Bauteil 3 Bauteil 4 Verzahnung 5 Verzahnung 6 Beschichtung 7 Erhebung 8 Vertiefung 9 Schichtdicke 10 Beschichtungsoberfläche 11 Profilspitze 12 Profiltal 13 Tragschicht 14 Bauteilkörper 15 Verlauf 16 Verlauf 17 Linie 18 Bauteil 19 Verlauf 20 Verlauf 21 Schicht 22 Schicht 23 Schicht 24 Schicht 25 Schicht N2009/31900

Claims

-1 - ·· Μ « ff · ·· f ff ff * · · · f • t t fff ··«·· f • · · · ff ff · · ff ff f f f f » f f · f «·· f* ff f ff f ff Patentansprüche 1. Bauteil (2) mit einem Bauteilkörper (14) der eine Verzahnung (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Verzahnung (4) zumindest teilweise eine adaptive Beschichtung (6) aufgebracht ist, die eine Schichtdicke von zumindest 5 pm aufweist.
2. Bauteil (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) einen Härtegradienten mit zunehmender Härte von einer äußeren Be* Schichtungsoberfläche (10) in Richtung auf den Bauteilkörper (14) aufweist.
3. Bauteil (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) an der äußeren Beschichtungsoberfläche (10) eine Härte aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 40 und einer oberen Grenze von HV 500.
4. Bauteil (2) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) an einer zweiten, der äußeren Beschichtungsoberfläche (10) gegenüberliegenden, in Richtung auf den Bauteilkörper (14) weisenden Oberfläche eine Härte aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 500 und einer oberen Grenze von HV 2000.
5. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) aus mehreren unterschiedlichen Teilschichten aufgebaut ist.
6. Bauteil (2) nach der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) zumindest teilweise metallisch ist.
7. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) durch ein Mehrkomponentensystem gebildet ist, wobei zu- N2009/31900 -2- • e · ·· · mindest eine Komponente ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Übergangsmetalle, Übergangsmetallnitride, Übergangsmetallcarbide, Übergangsmetalloxide sowie Mischungen daraus.
8. Bauteil (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Komponente des Mehrkomponentensystems ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Sn, Mg, AI, Bi, ln, Si, Ni, Ag, Cr, Fe. Θ. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) die Hauptkomponenten Ag und Cr oder CrN enthält, wobei der Gehalt an Ag von der äußeren Beschichtungsoberfläche (10) in Richtung auf den Bauteilkörper (14) abnimmt.
10. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) die Komponenten Sn und Cr enthält, wobei der Gehalt an Sn von der äußeren Beschichtungsoberfläche (10) in Richtung auf den Bauteilkörper (14) abnimmt.
11. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) die Komponenten Ag und Ti enthält, wobei der Gehalt an Ag von der äußeren Beschichtungsoberfläche (10) in Richtung auf den Bauteilkörper (14) abnimmt.
12. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) aus einer Kupferbronze oder einer Aluminiumbronze gebildet ist.
13. Bauteil (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupferbronze oder die Aluminiumbronze zumindest eine der Komponenten Chromnitrid, Fe, Cr, Ni, Ag enthält. N2009/31900 *a ·· * ·· · ·« **·«* ««· e « • i · # · · t· » · • · · I »*·« * t ··** » · • » ft · ft · * · t · ft» ft* · ft* · «ft -3-
14. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) zumindest annähernd bzw. vollständig frei ist von abrasiven Partikeln.
15. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der adaptiven Beschichtung (6) und dem Bauteilkörper (14) eine Haftvermittlerschicht angeordnet ist.
16. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) eine Porosität zwischen 01 % und 15 % aufweist.
17. Bauteil (2) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren in der adaptiven Schicht einen Durchmesser von maximal 3 pm aufweisen.
18. Bauteil (2) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität von der äußeren Beschichtungsoberfläche (10) in Richtung auf den Bauteilkörper (14) abnimmt.
19. Baugruppe (1) umfassend zumindest zwei Bauteile (2, 3), die jeweils eine Verzahnung (4, 5) aufweisen, wobei die zumindest zwei Verzahnungen (4, 5) in kämmenden Eingriff miteinander stehen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Bauteile (2, 3) entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 18 gebildet ist. High Tech Coatings GmbH durch Anwälte BÜraer & Partner Rechtsanwalt GmbH N2009/31900