CN1733954A - 用于承受摩擦载荷的表面的铝合金 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对承受摩擦载荷的表面进行涂层的铝合金及制造涂层的方法，该铝合金具有铝基体(20)，在铝基体中填加有至少一个软相和一个硬相。软相和/或硬相基本上细分散地存在于铝基体(20)中，且至少80％，优选为90％的软相或软相颗粒(18)的平均直径最大为3μm。该铝合金通过气相沉积在载体(11)上制得。

Description

用于承受摩擦载荷的表面的铝合金
本发明涉及一种用于对承受摩擦载荷的表面进行涂层的铝合金，该铝合金具有铝基体，在铝基体中填加有至少一个软相和一个硬相。其中，硬相由第一元素组中的至少一种元素和/或第一元素组中元素的碳化物、硅化物、氮化物、硼化物构成，所述第一元素组包括铬、铁、钴、铜、锰、镍、钼、镁、铌、铂、钪、银、硅、钒、钨、锆元素；或由第一元素组中元素的金属间化合相和/或由铝与第一元素组中元素的金属间化合相构成；和软相由第二元素组中的至少一种元素构成，所述第二元素组包括银、铝、金、铋、碳(石墨)、钙、铜、铟、镁、铅、钯、铂、钪、锡、钇、锌和镧系元素，其中软相元素与硬相元素不同；本发明还涉及一种尤其用于滑动部件的、由一种铝合金制成的涂层；本发明还涉及一种复合材料，它由至少一个载体和设在其上面的表面层构成；本发明还涉及一种由至少一个载体和设在其上面的表面层制成复合材料的方法及铝合金用于制造滑动元件的滑动层或用于涂覆承受摩擦载荷的构件方面的应用。
对承受摩擦载荷的构件或表面的涂层要满足各种各样的要求。一方面，希望一种摩擦尽可能低的涂层，它相对较软和由此可与摩损产生的损耗和滑动件良好地匹配。另一方面，需具有足够高的机械稳定性和强度，以便可承受动态及静态的振动载荷并因此提高疲劳强度和使用寿命。例如发动机工业的发展朝着更高比功率的方向进行，以便特别地为适应越来越严格的废气排放标准而提高效率并因此提高内燃机的经济性和环境相容性。顺应这种发展，涉及到许多内燃发动机的组件，例如由于很高的扭转力矩和为了燃烧过程的优化而不断提高的点火压力，例如直喷涡轮柴油发动机的组件、承受高载荷的径向滑动轴承。传统的滑动轴承无法满足这样的载荷要求。借助这种发动机的高效喷射系统，喷射泵和它的测量仪表的部件或通过更高效率还有承受滑动负荷的其他构件如推杆，销钉或滚筒，也经受这种高负荷。对于这些组件经常使用铝合金，因为由此基本上在可取得的性能和化费的费用之间可达到良好的比例。
DE 36 31 029 C2公开了一种含锡的铝轴承合金和它用于双层轴承材料的应用。特别通过加入锡、硅和铅形成了一种在铝基体中沉积的锡-和铅合金颗粒的结构，这些颗粒与硅颗粒相邻沉积。由此，轴承材料应具有更好的性能，如更高的疲劳强度和抗腐蚀的更高可靠性。
DE 101 35 895 A1公开了一种铝合金，它含有铝-硅-铁三元素金属间化合物和硅颗粒作为硬颗粒。由此，在不降低疲劳强度情况下，改善了防阻塞性能。
US4,471,029A公开了一种铝基合金，它含有作为合金元素的硅及锡，其中大多数硅颗粒具有大于5μm的直径。疲劳强度及耐摩擦性由此被改善。
DE 43 12 537 C2公开了一种铝合金多层轴承，它具有支承层、中间层和轴承层，其中轴承层由含有锌-硅且韦氏硬度小于50的铝合金构成。由此达到了好的适应性及允许误差，以及高的疲劳强度。
本发明的目的在于，提供一种具有改善的摩擦性能的铝合金。
本发明的该目的将分别独立地通过开头所述的铝合金及一种由此形成的涂层、一种包括由本发明涂层形成的表面层的复合材料及一种开头所述的方法来达到，其中，铝合金中的软相和/或硬相基本上精细地分布存在于铝基体中，且软相或软相颗粒的至少80％，优选至少90％的平均直径最大为3μm；在该方法中，通过在载体上气相沉积制得本发明的铝合金作为表面层。本发明的优点是，能够提供一种铝合金，其结构使得用此涂层的构件具有高摩擦适应性并同时具有静态和动态作用下的高机械承载能力。软相颗粒具有很小的平均直径并精细地分布在铝基体中。这种精细的分布使得通过改变的组织结构形成连贯的软相晶格变得困难，而这种晶格对由合金组成的涂层的结构强度有负面影响。此外具有高的对腐蚀磨损的抗耐性、摩擦适应性及大量嵌入性。在已有技术的铝合金中，这些性能的实现目前只能伴随着机械性能严重变差且强度降低。软相元素的精细分布和小尺寸抑制了铝基体的弱化，由此，提高强度的硬相的作用可充分发挥。通过低含量的具有大于3μm的平均直径的软相颗粒，例如涂层的结构强度和滑动性能不会产生不利影响。通过本发明涂层由气相沉积制得，用本发明铝合金涂层的构件无需进行复杂和因此昂贵的后处理，就能实现硬相及软相的精细分布和同时具有小的平均颗粒尺寸，而不再需要像已有技术那样通过加入元素例如锶来改善分散。通过同样达到的近似球状或通过无尖棱或尖棒的形状，抗腐蚀性能被改善，此外，除抗拉强度和断裂延伸率外，铝基体的韧性也被提高。总之，提高了相对标准轴承的研磨极限载荷并同时提高了耐磨强度，甚至在高轴承负荷以及很高的气蚀稳定性下。此外，本发明涂层在简单几何体，如滑动轴承上的涂覆比常规方法如对浇铸和轧制带材压片更简化。涂层也可以简单方式涂覆在几何形状复杂的构件或结构体上。此外，对于很小的结构，也能可靠涂覆。多层涂层的制造也可花费很少。总之，可提供很好的层性能，且层厚度也能准确满足要求。
按照铝合金的拓展形式，其中软相或软相颗粒的平均直径最大为2μm，尤其最大为1μm；或者，其中软相或软相颗粒的平均直径在200nm至700nm，尤其是350nm至550nm的范围之间，以有利的方式实现了涂层良好的摩擦适应性可被进一步提高，且保持高的强度。
通过硬相或硬相颗粒的至少90％，优选至少95％具有比软相颗粒小的平均直径，可达到涂层的高强度，因为通过硬相颗粒的均匀精细的分布，铝基体的局部弱化借助大的凝结块被抑制。
通过硬相或硬相颗粒的平均直径为软相或软相颗粒的平均直径的最大50％，尤其是最大25％，可通过在此达到的合金机械性能的进一步改善，达到轴承更长的使用寿命及更高的承载能力。
根据一种拓展形式，其中软相的含量在15重量％至45重量之间，优选是20重量％至40重量％之间，可具有以下优点，即工作时启动阶段中达到好的滑动性能和对滑动件的高匹配性。此外，合金或由合金组成的涂层具有高的防摩擦性能，由此可明显提高例如滑动轴承的使用寿命。
根据一种变化形式，其中软相的含量在23重量％至28重量％之间，匹配性及滑动性方面的性能可优化并可保持耐摩擦性能与可实现的强度之间好的比例关系。
按照拓展形式，硬相的含量可在1.5重量％至40重量％之间的范围内，或在2重量％至20重量％之间的范围内，尤其在2.5重量％至17重量％之间的范围内。由此达到以下优点，即合金或涂层的机械性能在一宽范围内可满足要求，和从而特别是涂层的耐磨性和结构强度可在一宽范围内调整。在此可形成铝化物或金属化合物，它通过其小球形状增强基体。
硬相也可由硅构成和/或硅在合金中的含量在3重量％至13.5重量％之间的范围内，尤其在4重量％至11.5重量％之间的范围内，或硅在合金中的含量在7.5重量％至8.5重量％之间的范围内，由此具有以下优点，即借助硬的硅颗粒，可改善其疲劳性能及抗阻塞性能和耐磨性。硅颗粒或硅粒子磨光滑动件的边棱、毛刺及表面，由此对腐蚀摩擦的耐久性被提高。借助类似共晶体的组成，形成硅颗粒的精细分布，由此对合金或涂层的韧性和强度产生正面影响。
硬相也可至少由铜形成，且铜含量在0.5重量％至10重量％之间的范围内，尤其在1重量％至7重量％之间的范围内，因为由此通过混晶硬化可达到更高的强度并提高疲劳强度。
通过合金由24重量％至26重量％的锡、7重量％至8重量％的硅和余量的铝及不可避免的杂质组成，所提供的合金在摩擦适应性和由此达到的承受机械载荷性方面具有良好确定的性能特征。
硬相含量可小于或等于软相含量，由此可避免由于硬度过高而引起的合金脆化。
按照涂层的一种拓展形式，涂层厚度也可在5μm至40μm之间的范围内，优选是在10μm至25μm之间的范围内。由此，厚度可针对所出现的载荷而确定和因此可实现材料的最佳利用。
按照复合材料的拓展形式，其中在载体和表面层之间形成一附加层，作为扩散阻碍层和/或粘附层，对于不同的层结构，如为稳定目的而设置的钢支承层，这两层原子的彼此扩散被有效地抑制并可实现本发明涂层的良好粘附。
附加层的厚度可在0.5μm至5μm，优选是1μm至3μm之间的范围内，由此可达到层彼此间的高粘附强度，或依照涂层元素形成一足够大的扩散阻挡层。
按照一扩展形式，其中附加层由纯金属和/或由第一或第二元素组的元素组成的二元或三元合金构成，具有以下优点，即可达到清楚定义的性能并保持扩散系数尽可能低。
通过方法的拓展形式，其中在载体和表面层之间首先沉积一附加层作为在载体上的扩散阻碍层或粘附层，实现的优点是改善本发明涂层如在作为载体的金属支承层上的粘附性并抑制原子从本发明涂层到支承层或反向扩散。
气相沉积可借助PVD方法进行，由此可达到待涂层构件温度载荷相对较低的优点，由此，尤其薄壁构件可没有构件弯曲地被涂覆。
按照一拓展形式，其中PVD方法按照一种溅射方法，如直流磁控管溅射方法进行，具有以下优点，即达到高的沉积速率，由此可节省时间和节约成本，此外，借助所设定的电压形成平面化效应，由此获得好的层表面质量。
按照一拓展形式，其中工艺温度低于软相熔点的90％，具有以下优点，即抑制了软相颗粒的完全熔融并同时达到颗粒在低基底载荷下的高粘附力。
如果选择沉积速率大于0.1μm，则具有以下优点，即获得高的层质量，同时实现足够快速并因此是经济的层制造。
通过采用氩气作为溅射气体，可经济地进行溅射过程。
本发明还包括用铝合金制造滑动元件，如滑动轴承、滑行环或衬套的滑动层或涂覆承受摩擦载荷的构件，如轴或连杆的应用。
为了更好地理解，将参照下面的图示对本发明进一步解释。
在各个简化示意图中：
图1表示溅涂装置的结构示意图。
图2表示铝合金颗粒的频率及分布示意图。
图3表示一种可能的铝合金涂层显微照片。
要说明记录的是，在不同描述的实施方案中，同样的部件用相同的符号或相同的构件符号，其中在整个说明书中包含的公开内容根据含义可以转用到具有相同符号或构件符号的相同部件。还有，在说明书中所选的位置说明，例如上面，下面，侧面等，是基于直接描述和说明的附图，并在位置变化时根据含义转用到新的位置。此外，来自所示意和所描述的不同实施例的单个特征或特征组合可表示本身独立的本发明或根据本发明的解决方案。
图1示出了溅涂装置1的结构示意图。本发明铝合金的良好的性能，尤其是它的小的颗粒度及其分布意外地可通过气相沉积法来达到。
本发明可以采用CVD法或PVD法进行沉积。
在CVD(化学气相沉积)方法中，涂层材料通过进行化学反应直接在要涂覆的部件表面上由气态物质形成。
影响沉积速率及涂层组成和结构的几个参数是气体气氛的组成、要涂覆部件的温度、涂覆气体的流速及涂覆持续时间。
CVD方法具有以下优点，即也可以涂覆几何形状复杂的构型或物体或载体。
在PVD方法中，本发明的合金通过物理过程被转化成气相并通过冷凝被沉积在基底表面上。涂层由来自等离子体的离子和中性粒子形成并通过利用电子束或电弧或通过阴极溅射发生蒸发而使合金加入等离子体。
在阴极溅射方法中，离子2在一个相应电源3的高频电场中被加速并转向靶电极或靶子4。靶子4在该方法中同时也是阴极。
作为离子2的源，使用的是电离惰性气体或等离子体5。被加速的离子2撞击时打在靶子4上，原子6从靶材的表面出来并以高速向基底7方向移动并在那里沉积成为涂层8。
在所有的方法中，当然可以对所涂覆的层通过在涂覆的同时进行热处理而进行致密化处理。
基底7不局限于图1中所示出的片状，而是按照本发明可使用由其变换的形状，如轴承半轴瓦或全轴瓦，例如它们也可围绕相应形成的靶子4而设置。
按照本发明，涂层8可形成复合材料10的表面层9。
基底7可构成复合材料10的载体11。载体11例如可由钢层或近似的合适材料形成。载体11也可由多层的金属基底7构成，
也可以的是(图1中未示出)，在表面层9和载体11之间设置一个例如构成为扩散阻碍层或粘附层的附加层，例如由铅铜或纯金属构成的层。
作为可能的轴承结构的例子，对于大量可能性的代表可提到含有AlSn25Si7.5摩擦层的轴承。载体11可由一个钢支承壳和一个CuPb20Sn2轴承金属层构成。作为附加层，设置一个Ni中间层作为扩散阻碍层和粘附层。在Ni层上涂覆本发明的涂层8作为表面层9。
对于轴承金属层应注意，在本发明范围内，它可含有铅地构成，如含10重量％的Pb和10重量％的Sn的铜，也可有利地用本发明铝合金不含铅，例如以铜锡合金或铜锌合金的形式。
可以设置多个通道12，由此例如导入溅射气体或借此形成真空。
可采用直流磁控管溅射方法，在该方法中，采用压力为5×10-3毫巴的氩气作为溅射气体。
影响沉积速率、涂层组成及结构的重要参数是蒸发速率、反应气体分压、基底电压、辅助阳极电压、涂覆温度。
涂层良好的性能例如也可在约0.75微米/分钟的涂覆速率及155度的涂覆温度下获得。
试验表明，用本发明的AlSn25Si7.5溅射层与标准的AlSn20Cu溅射轴承相比，其摩擦极限负荷提高了约30％，而对于100MPa以上的特定轴承载荷，耐磨强度大大提高。
图2示意出了铝合金颗粒的频率及分布。
表示的是本发明铝合金的硬相或软相出现一定颗粒度的频率的示意曲线13。
与此比较，曲线14示出了已有技术的相应合金的硬相或软相出现一定颗粒度的频率的示意曲线。
应指出，概念“颗粒”和对其延伸和分布的说明一般可转用到软相或硬相，尤其是金属间化合相，并可根据相应的含义转移。
概念“软相”描述了这样的颗粒，它们赋予本发明的合金或涂层8以对外来物体好的匹配性和可嵌入性，并且与特别负责用于高机械稳定性和疲劳强度的硬相相比，具有明显更低的硬度。硬相在此则具有比纯铝基体更高的硬度，或者说导致基体硬度的提高。
近似地可认为，两曲线13，14满足正态分布，因为与平均值的偏差满足大量彼此独立的随机变量。
本发明铝合金的优点是，与已有技术的合金相比，它具有小的平均颗粒度。
中线15对于已有技术的可比铝合金来说会移向更大颗粒或颗粒度。
按照本发明，软相颗粒的至少80％，优选至少90％具有最大为3μm的平均直径。
中线16根据假设的正态分布位于下面。
在本发明铝合金的有利实施形式中，软相或软相颗粒的至少80％，优选至少90％具有最大为2μm，尤其最大为1μm的平均直径。
在这种情况下应注意，图1中示出的曲线13或14反映的仅仅是一统计过程的结果，其曲线仅仅在足够大的、求值所基于的所有情况下才与测量结果一致。据此，实际曲线中可能有偏差或不对称的情况。
如果软相或软相颗粒的平均直径在200nm至700nm，尤其在350nm至550nm的范围内，平均颗粒度与从已有技术所公开的合金的差别变大。借助该小的颗粒度，还可进一步改善铝合金的性能特性。
此外还表示的是，本发明铝合金颗粒度的频率分布比已有技术中的铝合金的分布更窄。借助这种狭窄的曲线13，可获得涂层8的均匀结构，由此，涂层在关系到所能承受的动态及静态载荷的机械性能方面被改善。由此同样涂层8的特性值可重复，由此在更苛刻的规定下可减少废品量。
当在本发明的有利实施形式中硬相颗粒的至少90％，优选至少95％具有比软相颗粒小的平均直径时，曲线13基本上也适合于分散在铝基体中的硬相颗粒。
尽管为达到好的摩擦适应性而有高的软相含量，但由于本发明铝合金的软相或硬相的颗粒度小，涂层8获得高的机械承载能力。此外，产生了单一硬相，如硅具有应力集中小的优点。
涂层8达到了高的硬度并同时避免了脆化现象，由此，与已有技术公开的合金相比，在机械性能方面具有优点。
涂层8可具有115HV0.001和150HV0.001范围之间，尤其是120HV0.001和145HV0.001范围之间的硬度，由此，该涂层达到了尤其抗高静态载荷的高强度和高机械稳定性。
下表示出了铝合金的几种实施方案，其中以重量％计的数值按基于铝合金理解。
  Sn   Si   Cu   Mn  Mg   Cr   Co   Zr   Zn   Fe   Ni   Al
  1   18,5   0,2   1,5   0,15  -   -   0,25   -   -   -   0,75   Rest
  2   18   7,5   -   0,35  -   -   0,5   -   -   0,6   0,65   Rest
  3   25   7,5   -   -  -   -   -   -   -   -   -   Rest
  4   24,5   7,5   -   -  -   -   -   -   -   0,15   -   Rest
  5   30   7,5   -   -  -   -   -   -   -   0,15   -   Rest
  6   24,5   14,5   -   -  -   -   -   -   -   0,15   -   Rest
  7   30   14,5   -   -  -   -   -   -   -   0,15   -   Rest
  8   24,5   -   1,2   0,5  -   0,1   0,1   0,1   -   0,15   -   Rest
  9   23   ＜0,2   1,1   0,4  -   0,05   0,05   0,05   -   0,05   -   Rest
  10   27   ＜0,2   1,85   0,8  -   0,15   0,15   0,15   -   0,25   -   Rest
  11   25   1,5   1,0   -   1,0 -   -   0,1   4,5   -   -   Rest
  12   25   12   0,5   -   1,0 -   -   -   -   -   -   Rest
  13   25   7,5   1   -   1 -   -   -   -   -   1   Rest
  14   25   3,5   1   -   1 -   -   -   -   -   1   Rest
  15   24,5   -   1,2   0,5   - -   0,1   0,1   -   0,15   -   Rest
  Sn   Si   Cu   Ca   Au   W   V   Ag   Sc   Nb   Mo   Al
  16   15   10   1,1   -   -   1,5   -   -   0,5   1   -   Rest
  17   40   -   2,5   -   -   2   -   -   2   1,34   0,45   Rest
  18   18,5   2,2   0,95   -   -   1,1   -   -   3,4   2   -   Rest
  19   22   -   4   -   -   -   -   0,55   1   3,4   -   Rest
  20   21,3   -   2,2   -   -   -   -   1,2   -   1   -   Rest
  21   31,5   -   2,2   15,1   -   -   1,5   -   -   -   -   Rest
  22   17   -   -   -   -   -   2,21   2   3,75   0,45   -   Rest
  23   19   3,4   -   -   -   -   2,2   1,1   1   1,1   -   Rest
  24   22   8   -   -   -   -   3   0,9   0,25   0,75   -   Rest
  25   23,5   11   -   -   -   -   2,4   0,8   0,21   -   -   Rest
  26   25   4,5   -   -   -   -   0,45   1   1   -   -   Rest
  27   26   -   -   -   1,21   1,23   -   -   -   -   -   Rest
  28   21,5   -   -   2,4   -   -   -   -   -   -   -   Rest
  29   22   -   2,3   -   0,35   -   -   -   -   3,4   -   Rest
  30   35   -   3,7   -   -   -   2,5   1,15   -   -   1,75   Rest
  31   41   -   5,6   -   -   -   2,3   -   -   2,45   3,2   Rest
  32   28   -   2,5   -   -   2,4   -   -   -   1   0,9   Rest
  33   28   4,5   -   1   -   0,65   -   -   4,4   1   -   Rest
上表中“Rest”表示余量。
下面摘录出表中列出的几种合金的几个有利性能。
编号3，4：AlSi基体的组成接近共晶体，因此得到了尤其细微粒结构，因此它具有好的机械性能。
编号6：同样的细微粒结构，比3或4有改善的耐摩擦性能。
编号9：低的软相含量，良好的机械性能。
编号10：良好的基体强度。
编号11：高的基体强度，自硬化效应。
编号12：通过MgSi相产生的硬化效应。
上述铝合金仅仅作为其它在本说明书中不能悉数示出的众多合金的例子示出，这样做是为了不使本说明书的范围过于庞杂，并不被视为对本发明的保护范围构成限制。本领域的专业人员基于具体的教导能够制备出含有其他元素组合在上述界限内的铝合金并且这些组成不被保护范围所排除。特别地，这还涉及到所要求的元素组合，在上述表中没有对它们给出实施例，例如Bi，C，In，Pb，Pd，Pt，Y，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu，它们能够本身或相互之间或与其他在权利要求书或上述表中所列的元素组合在权利要求书中给出的含量范围内存在于本发明的合金中。
按照本发明，软相含量可在15重量％至45重量％，尤其在20重量％至40重量％之间的范围内，由此可降低腐蚀倾向。
硬相也可由硅构成，且其在合金中的含量在3重量％至13.5重量％，尤其在4重量％至11.5重量％之间的范围内。通过加入硅，耐磨损性和疲劳强度被提高。硅分散存在于铝基体中并可借助其高硬度起到增强铝基体的作用，同时由于硅的高热稳定性，即使在高温载荷作用下也能起到其作用。
按照本发明，合金中含有的硬相含量可在1.5重量％至40重量％范围之间或2重量％至20重量％范围之间，尤其是2.5重量％至17重量％范围之间，并由第一元素组中元素和/或第一元素组中元素的碳化物、硅化物、氮化物、硼化物构成或由铝与第一元素组中的元素的金属间化合相构成或由第一元素组元素形成的金属间化合相构成，所述第一元素组包括铬、铁、钴、铜、锰、镍、钼、镁、铌、铂、钪、银、硅、钒、钨、锆元素。
通过形成金属间化合相，提高了机械性能，如强度或疲劳强度。
按照本发明，也可向铝合金中加入第一元素组的多个元素，由此可有针对性地调整其性能。
如铜和镁可起到增强基体的作用，而不会使材料的脆性变坏，还提高了疲劳强度。
铬、锰、钴和铁可提高硬度并由此通过与铝形成金属间化合相而提高机械强度。
锰除可提高硬度外，还可增强耐腐蚀性。
通过加入锆和/或镍可形成金属间化合物，这可改善涂层的疲劳强度。
图3示出了一个由可能的铝合金制成的涂层8的显微照片17。其中作为软相含有锡；而作为硬相基本上含有硅。
如果含有约7.5重量％的硅、18重量％的锡和几种其它元素如锰、铁、钴和镍，不过它们的总含量低于2重量％，则图3的结论可被忽略。
从显微照片17可以看出，无论软相颗粒18(中等亮度)还是硬相颗粒19(亮区)是细分散且基本上球状位于铝基体20(暗区)。凝结体含量低并因此没有导致涂层8的性能变坏。
总之，由此本发明涂层8在机械及摩擦性能方面具有上述优点。
从图3下边处可见显微图17的放大比例。
实施例给出了合金和涂层8可能的实施形式，其中在此应注意，本发明不局限于这些特别示出的实施形式，而是各实施形式彼此大量的不同组合也是可能的，这些方式的可能性基于对技术贸易的知识通过具体的发明都在该技术领域中实践的专业人员的能力之内。通过组合所示意和描述的实施形式的各个细节而可行的所有可想到的实施方式也一起包含在保护范围之内。
按照规定，最后要注意的是，为了更好地理解涂层8和溅射装置1的结构，它们或其构件有时未按比例地和/或被放大或缩小示意。
独立的本发明解决方案所基于的任务可从说明书中得到。
首先，在附图1，2和3中具体示意的实施方案构成了独立的本发明解决方案。与此有关的本发明任务可从这些附图的详细描述中得到。
代码明细表
1溅射装置
2离子
3电源
4靶子
5等离子体
6原子
7基底
8涂层
9表面层
10复合材料
11载体
12通道
13曲线
14曲线
15中线
16中线
17显微照片
18软相颗粒
19硬相颗粒
20铝基体。

Claims (29)

1.一种用于对承受摩擦载荷的表面进行涂层的铝合金，该铝合金具有铝基体(20)，在铝基体中填加有至少一个软相和一个硬相，其中硬相由第一元素组中的至少一种元素和/或该第一元素组中的元素的碳化物、硅化物、氮化物、硼化物构成，所述第一元素组包括铬、铁、钴、铜、锰、镍、钼、镁、铌、铂、钪、银、硅、钒、钨、锆元素；或由第一元素组中元素的金属间化合相和/或由铝与第一元素组中元素的金属间化合相构成，软相由第二元素组中的至少一种元素构成，所述第二元素组包括银、铝、金、铋、碳(石墨)、钙、铜、铟、镁、铅、钯、铂、钪、锡、钇、锌和镧系元素，其中，软相元素与硬相元素不同，其特征是，软相和/或硬相基本上精细分散存在于铝基体(20)中，且至少80％，优选至少90％的软相或软相颗粒(18)的平均直径最大为3μm。
2.按照权利要求1所述的铝合金，其特征是，软相或软相颗粒(18)的平均直径最大为2μm，尤其最大为1μm。
3.按照权利要求1所述的铝合金，其特征是，软相或软相颗粒(18)的平均直径在200nm至700nm，尤其是350nm至550nm的范围之间。
4.按照权利要求1至3之任一项所述的铝合金，其特征是，至少90％，优选至少95％的硬相或硬相颗粒(19)具有比软相颗粒(18)小的平均直径。
5.按照权利要求4所述的铝合金，其特征是，硬相或硬相颗粒(19)的平均直径最大为软相或软相颗粒(18)的平均直径的50％，优选是最大为25％。
6.按照权利要求1至5之任一项所述的铝合金，其特征是，软相的含量在15重量％至45重量之间，优选是20重量％至40重量％之间。
7.按照权利要求1至5之任一项所述的铝合金，其特征是，软相的含量在23重量％至28重量％之间。
8.按照上述权利要求之任一项所述的铝合金，其特征是，硬相的含量在1.5重量％至40重量％之间。
9.按照上述权利要求之任一项所述的铝合金，其特征是，硬相的含量在2重量％至20重量％之间，优选是2.5重量％至17重量％之间。
10.按照上述权利要求之任一项所述的铝合金，其特征是，硬相由硅构成，和/或硅在合金中的含量在3重量％至13.5重量％之间，优选是4重量％至11.5重量％之间。
11.按照上述权利要求之任一项所述的铝合金，其特征是，硅在合金中的含量在7.5重量％至8.5重量％之间。
12.按照上述权利要求之任一项所述的铝合金，其特征是，硬相至少由铜构成，和铜的含量在0.5重量％至10重量％之间，优选是1重量％至7重量％之间。
13.按照上述权利要求之任一项所述的铝合金，其特征是，合金由24重量％至26重量％的锡、7重量％至8重量％的硅和余量铝及不可避免的杂质构成。
14.按照上述权利要求之任一项所述的铝合金，其特征是，硬相含量小于或等于软相含量。
15.由铝合金构成的涂层(8)，尤其是用于滑动部件的涂层，其特征是，形成按照上述权利要求之任一项或多项的铝合金。
16.按照权利要求15所述的涂层(8)，其特征是，涂层(8)的厚度在5μm至40μm，优选是10μm至25μm之间的范围内。
17.由至少一个载体(11)和设置在其上面的表面层(9)构成的复合材料(10)，其特征是，表面层(9)由权利要求15或16所述的涂层(8)构成。
18.按照权利要求17所述的复合材料(10)，其特征是，在载体(11)和表面层(9)之间形成一附加层，作为扩散阻碍层和/或粘附层。
19.按照权利要求17或18所述的复合材料(10)，其特征是，附加层的厚度在0.5μm至5μm，优选是1μm至3μm之间的范围内。
20.按照权利要求18或19所述的复合材料(10)，其特征是，附加层由纯金属和/或由第一或第二元素组的元素的二元或三元合金构成。
21.制造由至少一个载体(11)和设置在其上面的表面层(9)构成的复合材料(10)的方法，其特征是，作为表面层(9)，通过在载体(11)上气相沉积而制得权利要求1至14之任一项所述的铝合金。
22.按照权利要求21所述的方法，其特征是，在载体(11)和表面层(9)之间首先在载体(11)上沉积一附加层作为扩散阻碍层或粘附层。
23.按照权利要求21或22所述的方法，其特征是，气相沉积借助PVD方法进行。
24.按照权利要求23所述的方法，其特征是，PVD方法按照溅射方法，尤其直流磁控管溅射方法进行。
25.按照权利要求21至24之任一项所述的方法，其特征是，涂覆温度低于软相熔点的90％。
26.按照权利要求21至25之任一项所述的方法，其特征是，沉积速率选择为大于0.1μm/min。
27.按照权利要求21至26之任一项所述的方法，其特征是，采用氩气作为溅射气体。
28.按照权利要求1至14之任一项所述的铝合金用于制造滑动部件，如滑动轴承、滑行环或衬套的滑动层的应用。
29.按照权利要求1至14之任一项所述的铝合金用于涂覆承受摩擦载荷的构件，如轴或连杆的应用。
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