DE10060931A1 - Verfahren zur Erzeugung von Oberflächenölreservoirs auf beschichtetem Eisen - Google Patents

Verfahren zur Erzeugung von Oberflächenölreservoirs auf beschichtetem Eisen

Info

Publication number
DE10060931A1
DE10060931A1 DE10060931A DE10060931A DE10060931A1 DE 10060931 A1 DE10060931 A1 DE 10060931A1 DE 10060931 A DE10060931 A DE 10060931A DE 10060931 A DE10060931 A DE 10060931A DE 10060931 A1 DE10060931 A1 DE 10060931A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
coating
deposited
ductile iron
substrate
ductile
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE10060931A
Other languages
English (en)
Inventor
Robert E Hawbaker
Chuong Q Dam
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Inc
Original Assignee
Caterpillar Inc
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 Caterpillar Inc filed Critical Caterpillar Inc
Publication of DE10060931A1 publication Critical patent/DE10060931A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/028—Physical treatment to alter the texture of the substrate surface, e.g. grinding, polishing
    • 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
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/021—Cleaning or etching treatments
    • C23C14/022—Cleaning or etching treatments by means of bombardment with energetic particles or radiation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)

Abstract

Ein Prozess zur Vergrößerung der Schmierung von geschmierten Kontakten von duktilem Eisen sieht abrasives Strahlen bzw. Sandstrahlen und Plasmaätzen einer duktilen Eisenkomponente vor der Beschichtung vor. Eine abriebsbeständige Beschichtung oder Beschichtung mit niedriger Reibung wird dann auf dem Eisensubstrat geformt, und die daraus resultierende beschichtete Komponente hat eine größere Schmierung als entsprechende nicht gestrahlte und nicht beschichtete Komponenten.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Prozess zum abrasivem Bestrahlen und Plasmaätzen eines duktilen Eisensubstrates, um Oberflächenölreservoirs zu erzeugen, die dann beschichtet werden, um einen abnutzungsbeständi­ gen Eisenartikel vorzusehen.
Technischer Hintergrund
Es ist von Forschern auf dem Gebiet von ölgeschmierten Kontakten, wie beispielweise bei Zahnrädern und Rollen, erkannt worden, dass die Schmierung von ölgeschmierten Eisenkontakten durch PVD-Beschichtungen verbessert wird (PVD = Phyiscal Vapor Deposition = physikalische Dampfab­ lagerung). Abnutzungsbeständige PVD-Beschichtungen, die auf Oberflächen aufgebracht werden, können die Leistung durch Verringerung von Reibung und Abnutzung verbessern. Typischerweise wird die Ablagerung einer PVD-Beschichtung auf einem Eisensubstrat durch einen chemischen Reini­ gungsprozess erreicht, wie beispielsweise durch alkaline Ultraschallreinigung gefolgt durch Plasmaätzen und dann durch den Ablagerungsprozess. Typischerweise unterlaufen Eisenartikel, die relativ glatt oder frei von Abrieb oder Oxyden sind, keinem abbrasivem Bestrahlungsprozess vor der Beschichtung.
Es ist die Theorie gewesen, dass bei ölgeschmierten Kon­ takten Oberflächentextur- bzw. Oberflächenstrukturmerkma­ le, wie beispielsweise Nuten oder Kanäle, gehonte Ober­ flächen, die in Zylinderauskleidungen zu finden sind, als Schmiermittelreservoirs wirken können. Die Reservoirs sehen eine Schmierung für die Kontaktoberflächen in Situa­ tionen vor, die frei von irgendeiner Schmierung sein kön­ nen, beispielsweise während des Startes oder während ei­ ner Bewegung mit geringer Geschwindigkeit. Jedoch lehrt keine der Bezugsstellen des Standes der Technik einen Prozess zur Erzeugung von Oberflächenölsreservoirs auf einem Eisensubstrat zum Zwecke der Verbesserung der Schmierung noch wird dies vorgeschlagen.
Es ist seit langem wünschenswert gewesen, einen Prozess zur Schmierung von Eisenteilen zu verbessern. Es ist noch weiterhin wünschenswert gewesen, die obigen Ziele durch­ zuführen, ohne nachteilig das Eisenteil zu tempern bzw. zu härten.
Keine der Bezugsstellen lehrt Oberflächenölreservoirs in der Oberfläche des Eisens zum Zwecke der Verbesserung der Ölfilmdicke, des Reibungskoeffizienten, von Kontaktspan­ nungen und Kontakttemperaturen, die ein Pitting und die Fressbeständigkeit beeinflussen, noch wird dies vorge­ schlagen.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein Prozess zur Vergrößerung der Schmierung von geschmierten Eisenkontakten offenbart. Der Prozess sieht die folgenden Schritte vor. Eine Eisenkomponente mit einem duktilen bzw. verformbaren Eisensubstrat wird vorgesehen. Die Oberfläche des duktilen Eisensubstrates wird abrassiv be­ strahlt und plasmageätzt, um Oberflächenölreservoirs zu erzeugen. Es wird dann eine Beschichtung auf dem duktilen Eisensubstrat durch einen Ablagerungsprozess geformt.
Gemäß eines weiteren Aspektes der vorliegenden Erfindung wird ein duktiler Eisenartikel mit verbesserten Schmier­ charakteristiken offenbart. Der Artikel weist ein dukti­ les Eisensubstrat mit Oberflächenölreservoirs und einer darauf abgelagerten PVD-Beschichtung auf.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
Ein duktiles Eisensubstrat wird zunächst vorbereitet. Das duktile Eisensubstrat wird dann von abrasiver Bestrahlung und durch Plasmaätzen gereinigt. Das abrasive Bestrahlen bzw. Sandstrahlen ist in der Technik wohlbekannt. Abras­ sive Materialien werden beispielsweise aus den folgenden Stoffen ausgewählt: Aluminiumoxid, Glaskugeln, Stahlguss­ schrot und Gusseisenschrot. Im bevorzugten Ausführungs­ beispiel ist das abrassive Material Aluminiumoxid mit ei­ ner Partikelgröße im Bereich von ungefähr drei Mikrome­ tern bis ungefähr 300 Mikrometern, vorzugsweise im Be­ reich von ungefähr drei bis sieben Mikrometern. Nach der Reinigung des duktilen Eisensubstrates durch abrasives Strahlen werden Oberflächenölreservoirs oder Taschen auf der Oberfläche des Eisenartikels aufgrund der bevorzugten Abrasion bzw. des Abriebs, d. h. einer Erosion, der Gra­ phitmodule erzeugt, die in der duktilen Eisenmikrostruk­ tur vorhanden sind.
Dann wird das duktile Eisensubstrat vor der Beschichtung plasmageätzt. Plasmaätztechniken sind dem Fachmann wohl­ bekannt.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Prozess wei­ ter den Schritt der Ablagerung einer abriebbeständigen Beschichtung oder einer Beschichtung mit niedriger Rei­ bung auf dem Substrat auf, und zwar durch PVD-Techniken (PVD = Phyiscal Vapor Deposition) wie beispielsweise durch Lichtbogenverdampfung oder Magnetron-Sputtern. Es wird als innerhalb des Umfangs der Erfindung angesehen, dass andere Ablagerungstechniken verwendet werden können, um die Beschichtung zu erzeugen.
Die bevorzugte Beschichtung ist diamantenartiger Kohlen­ stoff (DLC = diamond-like-carbon) da er eine verbesserte Leistung bei der Grenzschmierung vorsieht, während er den Reibkoeffizienten des geschmierten Kontaktes beibehält oder verringert. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die Beschichtung eine Dicke von wünschenswerterweise nicht mehr als ungefähr 25 Mikrometern und hat vorzugs­ weise eine Dicke im Bereich von ungefähr zwischen drei und sieben Mikrometern. Eine Beschichtungsdicke von mehr als 25 Mikrometern ist nicht wünschenswert, da die Be­ schichtung Restspannungen entwickeln kann, die hoch genug sind, um die Beschichtung vom Substrat zu trennen.
Industrielle Anwendbarkeit
Artikel, die gemäß dem obigen Prozess geformt werden, sind insbesondere nützlich als Zahnräder, Rollen und ähn­ liche Artikel, die ölgeschmierte Kontakte verwenden, oder die in Gleitkontakt sind. Weiterhin ergibt das Vorsehen von solchen einzigartigen Oberfälchenölreservoirs dieser Erfindung dem daraus resultierenden Artikel eine verbes­ serte Service-Lebensdauer. Es spart auch Material ein und verringert die Herstellkosten.
Andere Aspekte, Ziele und Vorteile der Erfindung können aus einem Studium der Offenbarung und der beigefügten An­ sprüche erhalten werden.

Claims (13)

1. Verfahren zum Formen von Oberflächenölreservoirs auf einem duktilen Eisensubstrat, dass folgendes auf­ weist:
Vorbereitung eines Eisensubstrates;
Abrasives Bestrahlen bzw. Sandstrahlen des Eisen­ substrates, auf dem eine Beschichtung abzulagern ist;
Plasmaätzen des Eisensubstrates, auf dem die Be­ schichtung abzulagern ist; und
Ablagerung einer Beschichtung auf dem Substrat durch einen Ablagerungs- bzw. Depositionsprozess.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das abrasive Strah­ len bzw. Sandstrahlen ein abrasives Material auf­ weist, das aus folgenden ausgewählt wurde: Aluminiumoxid, Glaskugeln, Stahlgussschrot und Guss­ eisenschrot.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das abrasive Mate­ rial Aluminiumoxid ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das abrasive Mate­ rial eine Partikelgröße im Bereich von ungefähr drei Mikrometern bis ungefähr 300 Mikrometern hat.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung durch PVD bzw. physikalische Dampfablagerung abgela­ gert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Beschichtung durch Lichtbogenverdampfung abgelagert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Beschichtung durch Magnetron-Sputtern abgelagert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Beschichtung eine Dicke im Bereich von ungefähr einem Mikrometer bis ungefähr 25 Mikrometern hat.
9. Duktiler Eisenartikel mit verbesserten Grenz­ schmiercharakteristiken, der folgendes aufweist:
ein duktiles Eisensubstrat, wobei das duktile Eisen­ substrat Oberflächenölreservoirs hat;
eine Beschichtung, die auf dem duktilen Eisen­ substrat abgelagert ist, wobei die Beschichtung eine Dicke von nicht mehr als ungefähr 25 Mikrometern hat.
10. Duktiler Eisenartikel mit verbesserten Grenz­ schmiercharakteristiken, wobei die Beschichtung durch physische Dampfablagerung bzw. PVD abgelagert wird.
11. Duktiler Eisenartikel mit verbesserten Grenz­ schmiercharakteristiken nach Anspruch 10, wobei die Beschichtung durch Lichtbogenverdampfung abgelagert wird.
12. Duktiler Eisenartikel mit verbesserten Grenz­ schmiercharakteristiken nach Anspruch 10, wobei die Beschichtung durch Magnetron-Sputtern abgelagert wird.
13. Duktiler Eisenartikel mit verbesserten Grenz­ schmiercharakteristiken nach Anspruch 10, wobei die Beschichtung eine Dicke im Bereich von ungefähr ei­ nem Mikrometer bis ungefähr 25 Mikrometern hat.
DE10060931A 1999-12-17 2000-12-07 Verfahren zur Erzeugung von Oberflächenölreservoirs auf beschichtetem Eisen Withdrawn DE10060931A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/465,846 US6478933B1 (en) 1999-12-17 1999-12-17 Method for creating surface oil reservoirs on coated iron

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE10060931A1 true DE10060931A1 (de) 2001-06-28

Family

ID=23849404

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10060931A Withdrawn DE10060931A1 (de) 1999-12-17 2000-12-07 Verfahren zur Erzeugung von Oberflächenölreservoirs auf beschichtetem Eisen

Country Status (3)

Country Link
US (1) US6478933B1 (de)
DE (1) DE10060931A1 (de)
FR (1) FR2802610A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011087667A1 (de) 2011-12-02 2013-06-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Oberflächenbehandlung einer DLC-Schicht (Diamond-Like Carbon) und Bauteil mit einer DLC-Schicht hergestellt nach dem Verfahren

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK1646477T3 (da) 2003-05-30 2009-08-03 Rem Technologies Finfærdigbehandling af store planetgearsystemer
JP5352877B2 (ja) * 2008-11-28 2013-11-27 神奈川県 Ｄｌｃコーティング部材及びその製造方法
JP6101668B2 (ja) * 2014-11-19 2017-03-22 マコー株式会社 被鍛造部材の表面処理方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB723236A (en) 1951-01-17 1955-02-02 Metro Cutanit Ltd Process for producing a hard and wear-resistant surface on ferrous bodies
US2968555A (en) 1958-01-13 1961-01-17 Gen Motors Corp Treatment of metal surfaces
US4232912A (en) 1978-12-11 1980-11-11 Dresser Industries, Inc. Earth boring bit with gridded ferrous bearing surface
US4312900A (en) 1980-06-09 1982-01-26 Ford Motor Company Method of treating sliding metal contact surfaces
DE3601319A1 (de) 1985-01-18 1986-07-24 Mazda Motor Corp., Hiroshima Verfahren zum ausbilden einer abriebfesten gleitflaeche
JPS6286198A (ja) 1985-10-11 1987-04-20 Suzuki Motor Co Ltd 内燃機関のシリンダ−
JPS63153259A (ja) 1986-12-17 1988-06-25 Toyota Central Res & Dev Lab Inc 鉄または鉄合金材料の表面処理方法
DE3824261C1 (en) * 1988-07-16 1989-03-23 Adam Opel Ag, 6090 Ruesselsheim, De Method for producing recesses, serving to receive lubricant, on workpiece surfaces
JPH0726088B2 (ja) 1988-12-23 1995-03-22 三菱電機株式会社 高摩擦摺動材
JP2607055B2 (ja) 1992-08-14 1997-05-07 ヒューズ・エアクラフト・カンパニー 炭素質材料上に窒化チタンを形成するための表面処理および蒸着方法
US5346600A (en) * 1992-08-14 1994-09-13 Hughes Aircraft Company Plasma-enhanced magnetron-sputtered deposition of materials
WO1996015284A1 (en) * 1994-11-09 1996-05-23 Cametoid Advanced Technologies Inc. Method of producing reactive element modified-aluminide diffusion coatings
US6296942B1 (en) * 1999-04-15 2001-10-02 General Electric Company Silicon based substrate with calcium aluminosilicate environmental/thermal barrier layer

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011087667A1 (de) 2011-12-02 2013-06-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Oberflächenbehandlung einer DLC-Schicht (Diamond-Like Carbon) und Bauteil mit einer DLC-Schicht hergestellt nach dem Verfahren

Also Published As

Publication number Publication date
US6478933B1 (en) 2002-11-12
FR2802610A1 (fr) 2001-06-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0858518B1 (de) Verfahren zum herstellen einer gleitfläche auf einer leichtmetallegierung
US2640002A (en) Cladding metal
CA2210061A1 (en) Method of preparing and coating aluminum cylinger bores
DE112011101699T5 (de) Strukturierte Beschichtung auf einer Oberfläche einer Komponente
US3574658A (en) Dry-lubricated surface and method of producing such surfaces
WO2011125657A1 (ja) 耐食性に優れた被覆物品の製造方法および被覆物品
US3063763A (en) Chromium bearing surface
DE10060931A1 (de) Verfahren zur Erzeugung von Oberflächenölreservoirs auf beschichtetem Eisen
EP0770698B1 (de) Verfahren zum Herstellen einer Gleitfläche auf einem metallischen Werkstück
DE102011053079A1 (de) Korrosionsbeständige Steigrohrspanner und Verfahren für deren Herstellung
KR101862526B1 (ko) 다이캐스트용 피복 금형의 제조 방법
DE102011004503A1 (de) Verfahren zur Aufrauung der Oberfläche eines Aluminium-Bauteils
USRE23861E (en) Cladding metal
US3443985A (en) Metal plating by a wet mechanical process
DE102017113184A1 (de) Oberflächenstruktur, die verbesserte Haftung thermischer Sprühbeschichtung bereitstellt
US1923790A (en) Chromium plated article and method of making the same
US3251711A (en) Methods of mechanically plating metal objects with copper and alloys thereof
JPS61166962A (ja) 耐摩耗性に優れた摺動部材の製造方法
DE19523550A1 (de) PVD-Hartstoffbeschichtung
EP3555339A1 (de) Verfahren zum beschichten eines metallischen bauteils mit einer verschleissschutzschicht, metallisches bauteil sowie kraftstoffeinspritzsystem
US2558286A (en) Method of making frictional bearing surfaces
US861558A (en) Process of finishing the surfaces of rolls, dies, &c.
Yamaki et al. Wear Resistant DLC Coatings for Soft Metallic Materials
DE102008052342A1 (de) Verfahren zur Bearbeitung einer Laufbahnschicht sowie Laufbahn eines Verbrennungsmotors
WO2022049667A1 (ja) 溶射被膜及び該溶射被膜の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee