DE10006151A1 - System mit einem Träger und einer Hartstoffbeschichtung - Google Patents

System mit einem Träger und einer Hartstoffbeschichtung

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Heinz Busch
Udo Grabowy
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    • 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
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60B—VEHICLE WHEELS; CASTORS; AXLES FOR WHEELS OR CASTORS; INCREASING WHEEL ADHESION
    • B60B17/00—Wheels characterised by rail-engaging elements
    • B60B17/0006—Construction of wheel bodies, e.g. disc wheels

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Abstract

Das System besteht aus einer Felge (1), Radfelge (1), Rad (1) oder Radreifen (1) und einer Hartstoffschicht (2). DOLLAR A Die Beschichtung befindet sich vorzugsweise auf dem kreisförmigen Teilbereich (Ring) der Felge, Radfelge, Rad oder Radreifen, der mit einer Bremsvorrichtung (3) in Kontakt kommt. DOLLAR A Der Verschleiß, der durch die Reibwirkung der Bremsvorrichtung entsteht, wird durch die Beschichtung stark vermindert. Des weiteren bleibt das optische Erscheinungsbild erhalten. DOLLAR A Die Beschichtung (2) kann auf einem metallischen Werkstoff sowie auf einem Faserverbundstoff aufgebracht werden. Die Felge, Radfelge, das Rad oder der Radreifen kann in Fahrzeugen aller Art eingesetzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein System mit einem Substrat als Träger und einer auf das Substrat aufgebrachten Beschichtung, eine Felge, Radfelge, ein Rad oder Radreifen, insbesondere Fahrradreifenfelge, umfassend ein derartiges System bzw. Beschichtung, hergestellt durch ein Verfahren der Dünnschichttechnologie.
Systeme mit einem Substrat als Träger und auf das Substrat aufgebrachten Beschichtung sind in vielen Bereichen der Technik, beispielsweise Werkzeugveredelung, bekannt.
Zum Aufbringen der Beschichtung auf einen Substratträger ist eine Vielzahl an Verfahren bekannt. Diesbezüglich wird auf folgende Druckschrift verwiesen, dessen Offenbarungsgehalt in die vorliegende Anmeldung vollumfänglich mit aufgenommen wird.
  • 1. Lexikon "Elektronik und Mikroelektronik", Dieter Sautter und Hans Weinerth, VDI Verlag 1990, S. 804-807).
Eines der bekannten Verfahren ist das Aufsputtern. Durch den Sputterprozess selbst werden die zu beschichtenden Träger auf relativ geringe Temperaturen aufgeheizt.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes System anzugeben, dass sich durch seine hohe Verschleißfestigkeit in Sinne von Reibfestigkeit und Widerstandsfestigkeit gegenüber Witterungseinflüssen auszeichnet. Gleichzeitig werden die optischen Eigenschaften nachhaltig verbessert, sodass das System auch bei hoher Beanspruchung sein Erscheinungsbild beibehält.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass bei einem System mit Substrat als Träger und einer auf das Substrat aufgebrachten Beschichtung die Beschichtung eine Härte von 850 HV übersteigt.
Bevorzugt umfasst die Beschichtung ein oder mehrere der nachfolgenden Elemente: Titan(Ti), Stickstoff(N), Phosphor(P), Aluminium(Al), Silizium(Si), Germanium(Ge), Eisen(Fe), Nickel(Ni), Wolfram(W), Chrom(Cr), Zirkon(Zr) oder eine Kombination dieser Elemente.
Die Schichtdicken der erfindungsgemäßen Beschichtung liegen zwischen 1 nm und 50 µm, wobei bevorzugt zur Erlangung genannter Eigenschaften Schichtdicken von 1- 10 µm eingesetzt werden können.
Ein Beschichtungsverfahren wird bevorzugt mit einem Prozessgas aus Ar, N oder Ar- N hergestellt.
Als Träger für die Beschichtung werden bevorzugt Materialien für Felgen, insbesondere Fahrradfelgen, Radfelgen, Räder oder Radreifen aus Stahl, Aluminium, Magnesium und Legierungen die diese Elemente enthalten, sowie Faserverbundstoffe, die Kohlenstoff enthalten, verwandt.
Das erfindungsgemäße Beschichtungssystem findet bevorzugt als Fahrradfelge, bevorzugt auf Alu-Felgen, Verwendung, wobei als Beschichtungsverfahren bevorzugt das Sputterverfahren eingesetzt wird.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft an einer beschichteten Fahrradfelge beschrieben werden.
Dargestellt ist der Ausschnitt einer Fahrradfelge (1). Ein Teilbereich der Felge ist kreisförmig mit der Hartstoffschicht (2) beschichtet.
Die Beschichtungsstärke ist nicht maßstäblich eingezeichnet, sie beträgt vorzugsweise 1-10 µm.
Die Bremsvorrichtung (3) ist skizziert.
Die Beschichtung (2) aus beispielsweise Titannitrid (TiN) kann durch sputtern aus einem Titantarget durch Zugabe von N2 als Prozessgas hergestellt werden.
Die Härte dieser Schicht beträgt dabei 2500 HV. Sie kann ebenfalls mehrschichtig aufgebracht werden.
Die Bremsvorrichtung greift senkrecht zur Felge auf der Beschichtung an. Damit wird vermieden, dass das Trägermaterial Verschleiß ausgesetzt ist, der zu einer Beeinträchtigung des Erscheinungsbildes, Verminderung der Bremsleistung und Zerstörung der Felge führen kann.
Nicht dargestellt sind die Anwendungen und technischen Ausführungen für Rad, Radreifen und Radfelge.

Claims (9)

1. System mit
  • - einem Substrat als Träger
  • - einer auf das Substrat aufgebrachten Beschichtung dadurch gekennzeichnet, dass
  • - die Beschichtung mindestens die Härte 850 HV aufweist.
2. System nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung eines oder mehrerer der nachfolgenden Elemente umfasst: Titan(Ti), Stickstoff(N), Phosphor(P), Aluminium(Al), Silizium(Si), Germanium(Ge), Eisen(Fe), Nickel(Ni), Wolfram(W), Chrom(Cr), Zirkon(Zr) oder eine Kombination dieser Elemente.
3. System gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichtdicke 1 nm-50 µm beträgt.
4. System gemäß den Ansprüchen nach 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass Beschichtung in einem PVD, PECVD oder CVD Verfahren aufgebracht ist.
5. Verfahren gemäß den Ansprüchen nach 1-3, dadurch gekennzeichnet, die Beschichtung eine Sputterbeschichtung ist.
6. Felgen, insbesondere Fahrradfelgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Felge ein System gemäß den Ansprüchen 1-5 umfasst
7. Radfelgen, dadurch gekennzeichnet, dass die Radfelge ein System gemäß den Ansprüchen 1-5 umfasst
8. Räder, insbesondere Räder für Schienenfahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass das Rad ein System gemäß den Ansprüchen 1-5 umfasst
9. Radreifen, insbesondere Radreifen für Schienefahrzeuge, dadurch gekennzeichnet, dass der Radreifen ein System gemäß den Ansprüchen 1-5 umfasst
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