DE102009044876A1 - Use of functional elements with diamond coating on intermediate layers on steel substrates as functional elements with protective coating against cavitation erosion - Google Patents

Use of functional elements with diamond coating on intermediate layers on steel substrates as functional elements with protective coating against cavitation erosion Download PDF

Info

Publication number
DE102009044876A1
DE102009044876A1 DE102009044876A DE102009044876A DE102009044876A1 DE 102009044876 A1 DE102009044876 A1 DE 102009044876A1 DE 102009044876 A DE102009044876 A DE 102009044876A DE 102009044876 A DE102009044876 A DE 102009044876A DE 102009044876 A1 DE102009044876 A1 DE 102009044876A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
functional element
substrate
layer
diamond
steel
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.)
Ceased
Application number
DE102009044876A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102009044876A8 (en
Inventor
Christoph Dr. Jung
Reinhard Dipl.-Ing. Sobotta
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.)
Elma Schmidbauer De GmbH
Original Assignee
Elmar Hans Schmidbauer & Co KG GmbH
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 Elmar Hans Schmidbauer & Co KG GmbH filed Critical Elmar Hans Schmidbauer & Co KG GmbH
Priority to DE102009044876A priority Critical patent/DE102009044876A1/en
Priority to PCT/IB2010/003240 priority patent/WO2011073767A2/en
Publication of DE102009044876A1 publication Critical patent/DE102009044876A1/en
Publication of DE102009044876A8 publication Critical patent/DE102009044876A8/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06BMETHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B3/00Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf die Verwendung eines mehrschichtigen Funktionselements (1) mit einer Oberflächenbeschichtung, wobei das Funktionselement (1) aus einem Stahlsubstrat (1a) und die Oberflächenbeschichtung aus einem zumindest zum Teil das Substrat (1a) abdeckendem Schichtelement besteht, wobei das Schichtelement zumindest eine mit dem Substrat verbundene Zwischenschicht (1b) und abschließend eine mit der äußersten der Zwischenschichten verbundene Diamantschicht (1c) umfasst, als Schutzbeschichtung gegen Kavitationserosion.The invention relates to the use of a multilayer functional element (1) with a surface coating, wherein the functional element (1) consists of a steel substrate (1a) and the surface coating consists of a layer element at least partially covering the substrate (1a), the layer element at least an intermediate layer (1b) connected to the substrate and finally comprising a diamond layer (1c) bonded to the outermost one of the intermediate layers, as a protective coating against cavitation erosion.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verwendung eines mehrschichtigen Funktionselements mit einer Oberflächenbeschichtung, wobei das Funktionselement aus einem Stahlsubstrat und mit einer das Substrat abdeckenden Mehrfachschicht besteht. Die Mehrfachschicht weist zumindest eine mit dem Stahlsubstrat auch chemisch verbundene Zwischenschicht z. B. aus Titanbornitrid (TiBN) oder Chromkarbiden (Cr3C2, Cr23C6) und darauf abschließend eine mit der äußersten der Zwischenschichten auch chemisch verbundene Diamantschicht auf.The invention relates to a use of a multilayer functional element with a surface coating, wherein the functional element consists of a steel substrate and with a multi-layer covering the substrate. The multilayer has at least one chemically bonded to the steel substrate intermediate layer z. Example of titanium boron nitride (TiBN) or chromium carbides (Cr 3 C 2 , Cr 23 C 6 ) and then on with the outermost of the intermediate layers and chemically bonded diamond layer.

Stand der TechnikState of the art

Ultraschall – insbesondere Leistungsultraschall – eingekoppelt über ultraschallabstrahlende Oberflächen in Flüssigkeiten, kann u. a. dazu verwendet werden, in diesen Flüssigkeiten befindliche Objekte mit Ultraschall und ultraschallinduzierter transienter Kavitation zu beaufschlagen und so deren Oberflächen zu bearbeiten – z. B. zu reinigen, zu entgraten, aufzurauhen oder auch gezielt zu schädigen bzw. sogar zu desintegrieren.Ultrasound - especially power ultrasound - coupled via ultrasound radiating surfaces in liquids, may u. a. be used to apply to these objects located objects with ultrasound and ultrasound-induced transient cavitation and thus to edit their surfaces -. B. to clean, deburr, roughen or deliberately damage or even disintegrate.

Entsprechende Reinigungssysteme bestehen in der Regel aus wannenartigen Ausbildungen, wobei entweder Flächenbereiche (Boden, Seitenwände) der wannenartigen Ausbildungen oder besondere Teilflächen der Wannen (darin eingeschweißte oder mittels Dichtrahmen darin eingeschraubte Schwingplatten) direkt an ihren Aussenflächen angebrachte aktive Ultraschallwandler oder in darin eingehängten Tauchschwingern enthaltene aktive Ultraschallwandler aufweisen. Die Ultraschallwandler wandeln hochfrequente elektrische oder magnetische Wechselfelder in mechanische Schwingungen um, die über die Funktionselemente, also die genannten Flächenbereiche und besonderen Teilflächen der wannenartigen Ausbildung oder der Tauchschwinger, als ultraschallabstrahlenden Oberfläche in die Flüssigkeit eingekoppelt und abgestrahlt werden.Corresponding cleaning systems generally consist of trough-like formations, either surface areas (bottom, side walls) of the trough-like formations or special partial surfaces of the troughs (welded therein or by means of sealing frame screwed therein vibration plates) directly attached to their outer surfaces active ultrasonic transducer or suspended therein immersion vibrators active Have ultrasound transducer. The ultrasonic transducers convert high-frequency electrical or magnetic alternating fields into mechanical oscillations, which are coupled into the liquid via the functional elements, that is to say the surface areas and special sub-areas of the trough-like formation or the immersion oscillator, as an ultrasound radiating surface.

Im Falle von Systemen mit sehr hoher einzukoppelnder Ultraschallintensität über kleine ultraschallabstrahlende Flächen – z. B. zur Desintegration von Objekten in der Flüssigkeit – werden die mechanischen Schwingungen der Ultraschallwandler vor ihrer Abstrahlung mittels eines Horns zu größeren Schwingungsamplituden des Funktionselements mit (gegenüber dem Ultraschallwandler) kleinerer ultraschallabstrahlender Oberfläche transformiert und von der kleineren Stirnfläche des Horns in die Flüssigkeit abgestrahlt. Das meist auswechselbare Endstück des Horns mit dem Funktionselement der ultraschallabstrahlenden Stirnfläche wird als Sonotrode bezeichnet. In allen drei Fällen – Bereich oder Teilfläche einer wannenartigen Ausbildung, Tauchschwinger und Sonotrode – werden die Ultraschallschwingungen durch die ultraschallabstrahlende Oberfläche des Funktionselementes in die Flüssigkeit eingekoppelt und abgestrahlt.In the case of systems with very high input ultrasonic intensity over small ultrasound radiating surfaces -. B. for disintegration of objects in the liquid - the mechanical vibrations of the ultrasonic transducers are transformed before their emission by means of a horn to larger vibration amplitudes of the functional element with (compared to the ultrasonic transducer) smaller ultrasound radiating surface and radiated from the smaller end face of the horn into the liquid. The most replaceable tail of the horn with the functional element of the ultrasound radiating end face is referred to as a sonotrode. In all three cases - area or partial area of a trough-like design, immersion oscillator and sonotrode - the ultrasonic vibrations are coupled into the liquid and emitted by the ultrasound radiating surface of the functional element.

Nachteile des Standes der TechnikDisadvantages of the prior art

Unter dem Begriff transiente Kavitation ist eine Bildung und eine chaotische Implosion von blasenartigen transienten Hohlräumen in Flüssigkeiten zu verstehen. Die transienten Blasen enthalten auch Flüssigkeitsdampf und in der umgebenden Flüssigkeit gelöste Gase.The term transient cavitation is understood to mean a formation and a chaotic implosion of bubble-like transient cavities in liquids. The transient bubbles also contain liquid vapor and gases dissolved in the surrounding liquid.

Die mittels Ultraschall oberhalb bestimmter Ultraschallintensitäten (Schwellenwerte der Ultraschallintensität für transiente ultraschallinduzierte Kavitation) erzeugten Blasen kollabieren chaotisch durch Einwirkung des äusseren und der positiven Schalldruckhalbwelle – es kommt zu Implosionen. Die dabei entstehenden lokalen Stosswellen und/oder Flüssigkeits-Mikrojets führen zur Beschädigung im Nahbereich, d. h. wenige Blasenradien von dem implodierenden Bläschen entfernt, befindlicher Oberflächen von Objekten. Es kommt zu einer Kavitationserosion der Objektoberflächen.The ultrasound above certain ultrasound intensities (thresholds of the ultrasound intensity for transient ultrasound-induced cavitation) bubbles collapse chaotically by the action of the external and the positive sound pressure half-wave - it comes to implosions. The resulting local shock waves and / or liquid microjets lead to damage in the vicinity, d. H. few bubble radii away from the imploding bubble, located surfaces of objects. There is a cavitation erosion of the object surfaces.

Zur Kavitationserosion von Objektoberflächen kommt es auch durch transiente Blasen, generiert durch von schnellen periodischen Bewegungen von Objekten in Flüssigkeiten hervorgerufene Wechseldrücke, so z. B. an Schiffspropellern oder Pumpenteilen.For cavitation erosion of object surfaces, it also comes through transient bubbles generated by rapid periodic movements of objects in liquids caused alternating pressures, such. B. on ship propellers or pump parts.

Auch an den Ultraschall in die Flüssigkeit abstrahlenden Flächen der Funktionselemente selbst entsteht eine ultraschallinduzierte Kavitationserosion. Diese Kavitationserosion bewirkt dort einen Verschleiss der Funktionselemente. Es handelt sich dabei meist um einen mit fortdauerndem Ultraschallbetrieb oberhalb der Intensitätsschwelle sich beschleunigenden Materialabtrag. Das führt dazu, dass die Funktionselemente nach einer entsprechenden Anwendungsdauer auszutauschen sind.Even ultrasound-induced cavitation erosion is produced on the surfaces of the functional elements themselves radiating into the liquid. This cavitation erosion causes there wear of the functional elements. These are usually a material removal that accelerates with continuous ultrasound operation above the intensity threshold. This leads to the fact that the functional elements are to be exchanged after a corresponding period of use.

Um dem Verschleiss durch Kavitationserosion entgegen zu wirken, sind aus dem Stand der Technik verschiedene Ansätze bekannt. Beschichtungen und Materialien mit verbesserter Kavitationserosionsfestigkeit stehen zur Auswahl: spezielle Edelstähle, beispielsweise Duplexstähle oder hochfeste Materialien, beispielsweise TiAlV-Legierungen. Hartchrom- und andere Beschichtungen auf Stählen konnten die Kavitationserosion verzögern, jedoch nicht verhindern.In order to counteract the wear caused by cavitation erosion, various approaches are known from the prior art. Coatings and materials with improved cavitation erosion resistance are available: special stainless steels, for example duplex steels or high-strength materials, for example TiAlV alloys. Hard chromium and other coatings on steels could delay but not prevent cavitation erosion.

Das Problem bisheriger bekannter Beschichtungen ist, dass deren Haftung auf dem Substrat unter den Bedingungen des Ultraschallbetriebes mit transienter Kavitation in der Flüssigkeit nicht ausreicht.The problem of previous known coatings is that their adhesion to the substrate under the conditions of ultrasonic operation with transient cavitation in the liquid is not sufficient.

Es kommt zu mikroskopischen Rissen und in deren Folge zu Abplatzungen der Beschichtungen, die wiederum Angriffsflächen für die weitere Zerstörungen der Beschichtungen durch die Kavitationserosion bieten. Treten mikroskopisch feine Risse und geringe Abplatzungen erst einmal auf, so kann der sich beschleunigende weitere Materialabtrag durch Kavitationserosion nicht mehr verhindert werden.This results in microscopic cracks and, as a result, spalling of the coatings, which in turn provide attack surfaces for the further destruction of the coatings due to cavitation erosion. If microscopically fine cracks and small spalling occur, the accelerating material removal due to cavitation erosion can no longer be prevented.

Ein Ansatz aus dem Stand der Technik ( DE 40 41 365 A1 ) ( FR 2 670 690 A1 ) sieht vor, die zur Flüssigkeit hinweisende Substratoberfläche mit einer Diamantschicht zu versehen. Auch eine Diamantschicht erweist sich als anfällig, wenn sie nicht ausreichend auf dem Substrat haftet. Wie aus K. Kellermann, J. C. Bareiss, S. M. Rosiwal and R. F. Singer: Advanced Engineering Materials, Seite 657, 10 (2008) und J. C. Bareiss, G. Hackl, N. Popovska, S. M. Rosiwal, R. F. Singer: Surface and Coatings Technology, Seite 718, 201 (2006) bekannt und weiter unten zusammenfassend dargelegt, lassen sich ohne Zwischenschichten mit bestimmten Eigenschaften keine fest haftenden Diamantschichten auf Stahlsubstrate aufbringen und das Material der Stahlsubstrate muss dafür bei Abkühlung aus Temperaturbereichen, wie sie für eine chemisch mit der Zwischenschicht verbundene Diamantbeschichtung benötigt werden, eine expansive γ → α-Phasenumwandlung durchlaufen. Daher findet die Ausführungsidee gemäss der DE 40 41 365 A1 sowie der FR 2 670 690 A1 mit auf nicht näher spezifizierten Stahlsubstraten aufgebrachter Diamantschicht ohne angepasste Zwischenschicht bisher keine erfolgreiche Anwendung.An approach from the prior art ( DE 40 41 365 A1 ) ( FR 2 670 690 A1 ) provides for the surface of the substrate facing the liquid to be provided with a diamond layer. Even a diamond layer proves to be vulnerable if it does not adhere sufficiently to the substrate. How out K. Kellermann, JC Bareiss, SM Rosiwal and RF Singer: Advanced Engineering Materials, page 657, 10 (2008) and JC Bareiss, G. Hackl, N. Popovska, SM Rosiwal, RF Singer: Surface and Coatings Technology, page 718, 201 (2006) Known and summarized below, can be applied without intermediate layers with certain properties no adherent diamond layers on steel substrates and the material of the steel substrates for cooling on temperature ranges, as they are required for a chemically bonded to the intermediate layer, an expansive γ → undergo α-phase transformation. Therefore, the design idea according to DE 40 41 365 A1 and FR 2 670 690 A1 with diamond layer applied to unspecified steel substrates without matched intermediate layer has hitherto been unsuccessful.

Aus K. Kellermann, J. C. Bareiss, S. M. Rosiwal and R. F. Singer: Advanced Engineering Materials, Seite 657, 10 (2008) ist die Verbindung eines Stahlsubstrates über bei hohen Temperaturen auf das Substrat aufgebrachte und zum Teil eindiffundierte Chromkarbid-Zwischenschichten (Cr3C2, Cr23C6) mit einer mittels CVD-ähnlicher Beschichtung aufgebrachten Diamantschicht bekannt. Die Abkürzung CVD steht für Chemical Vapor Deposition und bezeichnet die Abscheidung einer festen, amorphen, poly- oder monokristallinen Schicht auf einem Substrat aus der Gasphase.Out K. Kellermann, JC Bareiss, SM Rosiwal and RF Singer: Advanced Engineering Materials, page 657, 10 (2008) is the connection of a steel substrate on at high temperatures applied to the substrate and partially diffused chromium carbide intermediate layers (Cr 3 C 2 , Cr 23 C 6 ) with a CVD-like coating applied diamond layer known. The abbreviation CVD stands for Chemical Vapor Deposition and refers to the deposition of a solid, amorphous, polycrystalline or monocrystalline layer on a substrate from the gas phase.

Unter dem Titel ”Well Adherent Diamond Coatings on Steel Substrates” wird gezeigt, dass in einem definierten Temperaturbereich oberhalb der α → γ Phasenumwandlung des Stahlsubstrates Diamant in einem CVD-Prozess vermittelt über die genannte Zwischenschicht auf Stahl mit guter Haftung aufgebracht werden kann. Durch die Volumenzunahme des Stahls bei der Rückumwandlung γ → α beim Abkühlen wird die geringere thermische Kontraktion des Diamantes beim Abkühlen wenigstens teilweise kompensiert und so bleibt die bei hohen Temperaturen durch kovalente Bindung zwischen Diamant- und Chromkarbid-Zwischenschicht erzeugte chemische Haftung erhalten. Mit dieser Wahl der Temperatur für die CVD-ähnliche Diamantbeschichtung wurden stabile Diamantschichtdicken im einstelligem μm-Bereich aufgebracht. Mit diesem Verfahren können die sich bei CVD-Beschichtung ausbildenden kovalenten chemischen Bindungen zwischen den Chromkarbiden und Diamant einerseits sowie die Verankerung der Chromkarbid-Zwischenschicht mit dem in das Stahlsubstrat eindiffundierten Chrom andererseits für die Haftung der Diamantschicht genutzt werden. Die Diamantschicht selbst stellt so die erwünschte, gut haftende und sehr harte Oberfläche bereit.Under the title "Well Adherent Diamond Coatings on Steel Substrates", it is shown that in a defined temperature range above the α → γ phase transformation of the steel substrate, diamond can be deposited on steel with good adhesion in a CVD process mediated by said intermediate layer. The increase in volume of the steel in the back transformation γ → α during cooling at least partially compensates for the lower thermal contraction of the diamond during cooling, and thus the chemical adhesion produced at high temperatures by covalent bonding between diamond and chromium carbide interlayers is maintained. With this choice of temperature for the CVD-like diamond coating, stable diamond layer thicknesses in the single-digit μm range were applied. With this method, the covalent chemical bonds between the chromium carbides and diamond formed during CVD coating on the one hand and the anchoring of the intermediate chromium carbide layer with the chromium diffused into the steel substrate on the other hand can be used for the adhesion of the diamond layer. The diamond layer itself provides the desired, well-adhering and very hard surface.

In J. C. Bareiss, G. Hackl, N. Popovska, S. M. Rosiwal, R. F. Singer: Surface and Coatings Technology, Seite 718, 201 (2006) ist das Aufbringen einer Diamantschicht mittels CVD-Verfahren auf einer Titanbornitrid (TiBN)-Zwischenschicht auf Stahlsubstraten am Beispiel von 41Cr4 im oben beschriebenen Temperaturbereich wieder oberhalb der α → γ Phasenumwandlung dargestellt. Die Kombination mit einer TiBN-Zwischenschicht geringer Schichtdicke von ca. 6 μm und einer darauf CVD-abgeschiedenen Diamantschicht von 3.5 μm bewirkt eine ausgezeichnet haftende Diamantschicht, die im Vergleich zum Stand der Technik für ultraschallabstrahlende Flächen wesentlich bessere mechanische Eigenschaften, insbesondere eine große Härte aufweist.In JC Bareiss, G. Hackl, N. Popovska, SM Rosiwal, RF Singer: Surface and Coatings Technology, page 718, 201 (2006) For example, the deposition of a diamond layer on a titanium boron nitride (TiBN) interlayer on steel substrates is shown by CVD on the example of 41Cr4 in the temperature range described above, again above the α → γ phase transformation. The combination with a TiBN interlayer of small layer thickness of about 6 .mu.m and a subsequent CVD-deposited diamond layer of 3.5 .mu.m causes an excellent adhering diamond layer, which has much better mechanical properties, in particular a high hardness compared to the prior art for ultrasound radiating surfaces ,

Auch hier bleiben die bei den Temperaturen oberhalb der α → γ Phasenumwandlung mittels CVD-Diamantabscheidung erzeugten kovalenten chemischen Bindungen zwischen dem Bornitrid und Diamant bei der Abkühlung erhalten, da durch die Volumenzunahme des Stahls bei der Rückumwandlung γ → α beim Abkühlen die geringere thermische Kontraktion des Diamants im Vergleich zum Stahlsubstrat beim Abkühlen wenigstens teilweise kompensiert wird. Andererseits ist die TiBN-Schicht durch die Eindiffusion von B und N in das Substrat über kovalente chemische Bindungen mit den dort gebildeten Verbindungen FeB, Fe2B, Fe4N auch mit dem Stahlsubstrat fest verankert.Here, too, the covalent chemical bonds between the boron nitride and diamond produced at temperatures above the α → γ phase transformation between the boron nitride and diamond during cooling remain, since the increase in volume of the steel during the back transformation γ → α during cooling results in the lower thermal contraction of the Diamants compared to the steel substrate is at least partially compensated for cooling. On the other hand, by the diffusion of B and N into the substrate, the TiBN layer is also firmly anchored to the steel substrate via covalent chemical bonds with the compounds FeB, Fe 2 B, Fe 4 N formed there.

Neben der besonderen Haftung der so mittels Chromkarbid- oder Titanbornitrid-Zwischenschichten aufgebrachten Diamantschichten erfüllen die Zwischenschichten in beiden Fällen auch die Funktion als Diffusionsbarriere gegen die Ausdiffusion von Eisen aus und von Kohlenstoff in das Stahlsubstrat, die bekanntermassen beide sonst die Eisen-katalysierten Ausbildung von schlecht haftenden Graphitschichten auf der Stahlsubstrat-Oberfläche fördern. Auf diesen lässt sich zwar eine Diamantschicht abscheiden, sie haftet mit der Graphit-Zwischenschicht jedoch nicht ausreichend auf dem Stahlsubstrat.In addition to the particular adhesion of the diamond layers thus applied by means of chromium carbide or titanium boron nitride intermediate layers, the intermediate layers in both cases also fulfill the function of a diffusion barrier against the outdiffusion of iron from and carbon into the steel substrate, both of which are otherwise known to be poor in iron-catalyzed formation promote adhering graphite layers on the steel substrate surface. Although a diamond layer can be deposited thereon, it does not sufficiently adhere to the steel substrate with the intermediate graphite layer.

Ferner besitzen beide Zwischenschichten thermische Ausdehnungskoeffizienten zwischen denen z. B. martensitischer Stahlsubstrate (~12 × 10–6 K–1) und dem des Diamanten ((1 – 5) × 10–6 K–1) zwischen Raum- und CVD-Prozesstemperatur. Furthermore, both intermediate layers have thermal expansion coefficients between those z. Martensitic steel substrates (~ 12 × 10 -6 K -1 ) and that of diamond ((1-5) × 10 -6 K -1 ) between space and CVD process temperature.

Die Entwicklung beider zuvor beschriebenen Mehrfachschichten ist jeweils mit dem Ziel erfolgt, mechanisch abriebfeste Stahloberflächen mit geringer Reibung ausschliesslich für Werkzeuge zur mechanischen Oberflächenbearbeitung bereitzustellen. Daher ist der Einsatz einer solchen Mehrfachschicht auf die Materialbearbeitung, nämlich Kontakt Werkzeug, Werkstück, beschränkt.The development of the above-described multiple layers has always been carried out with the aim of providing mechanically abrasion-resistant steel surfaces with low friction exclusively for tools for mechanical surface treatment. Therefore, the use of such a multi-layer on the material processing, namely contact tool, workpiece is limited.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Daher besteht die Aufgabe der Erfindung darin, Funktionselemente mit einer Oberfläche bereitzustellen, die zumindest bei hinreichend guter Ausführung der Beschichtung keinen Abtrag durch insbesondere ultraschallinduzierte Kavitationserosion erfährt und die zugleich mechanisch, statisch und dynamisch als insbesondere ultraschallabstrahlende Fläche in Flüssigkeiten hinreichend belastbar ist.Therefore, the object of the invention is to provide functional elements with a surface that at least with sufficiently good design of the coating no erosion by particular ultrasound-induced cavitation erosion experiences and at the same time mechanically, statically and dynamically as particular ultrasound radiating surface in liquids is sufficiently resilient.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Erfindungsgemäss wird die Aufgabe gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Zweckmässige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention the object is achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die Lösung besteht somit darin, ein mehrschichtiges Funktionselement mit einer Oberflächenbeschichtung bereitzustellen und anzuwenden wobei das Funktionselement ein Stahlsubstrat aufweist und auf dem Stahlsubstrat mindestens eine mittels CVD- oder ähnlichen Verfahren aufgebrachte, mit ihm auch chemisch verbundene Zwischenschicht und eine weitere Schicht, die mit der Zwischenschicht ebenfalls chemisch verbunden ist, vorgesehen ist – nämlich eine Diamantschicht. Mit diesem mehrschichtigen Funktionselement kann eine Kavitationserosion beispielsweise eine ultraschallinduzierte Kavitation verringert oder sogar vermieden werden. Damit ist ein wesentlicher Vorteil verbunden, dass die Funktionselemente als ultraschallabstrahlende Flächen, die diese Struktur der Mehrfachschichtung aufweisen, eine wesentlich längere Betriebsdauer und damit verbunden eine höhere Standzeit aufweisen.The solution is therefore to provide a multi-layered functional element with a surface coating and apply the functional element comprises a steel substrate and on the steel substrate at least one applied by means of CVD or similar methods, with him chemically bonded intermediate layer and another layer with the intermediate layer is also chemically connected, is provided - namely a diamond layer. With this multilayer functional element, cavitation erosion, for example, an ultrasound-induced cavitation can be reduced or even avoided. This has a significant advantage that the functional elements have as ultrasound radiating surfaces having this structure of the multilayer, a much longer service life and, associated with a longer service life.

Die Verwendung eines solchen Funktionselements ist vielfältig. Eine besondere vorteilhafte Anwendung der Erfindung besteht darin, das Funktionselement oder Gegenstände, die diese Mehrfachschichtung, nämlich ein Stahlsubstrat mit einer Zwischenschicht z. B. aus Titanbornitrid oder Chromkarbiden und einer darauf aufgebrachten Diamantschicht in den Bereichen einzusetzen, in denen Kavitationserosionen entstehen.The use of such a functional element is diverse. A particular advantageous application of the invention is the functional element or objects that this multilayer, namely a steel substrate with an intermediate layer z. Example of titanium boron nitride or chromium carbides and a diamond layer applied thereto in the areas where cavitation erosions arise.

Die Verwendung eines solchen Funktionselementes auf der Grundlage eines Substrates mit einer entsprechenden Zwischenschicht und einer weiteren der Flüssigkeit zugewandten Schicht, nämlich einer Diamantschicht, erfährt nur einen geringen oder sogar gar keinen Abtrag, beispielsweise durch ultraschallinduzierte Kavitationserosion. Zugleich ist diese Mehrfachschicht auf einem Substrat mechanisch, statisch und dynamisch hinreichend belastbar für Leistungsschallanwendungen mit transienter Kavitation in Flüssigkeiten, darunter auch in wässrigen Lösungen.The use of such a functional element on the basis of a substrate with a corresponding intermediate layer and a further layer facing the liquid, namely a diamond layer, undergoes little or no removal, for example by ultrasound-induced cavitation erosion. At the same time, this multiple layer on a substrate is mechanically, statically and dynamically sufficiently loadable for power-noise applications with transient cavitation in liquids, including in aqueous solutions.

In einer besonderen Ausgestaltung handelt es sich bei dem Substratmaterial um einen schweissbaren, nichtrostenden martensitischen kohlenstoffhaltigen Chromstahl mit γ → α-Phasenumwandlung bei Abkühlung aus dem Temperaturbereich der Diamantbeschichtung. Für Flächenbereiche (Boden, Seiten-Flächen) oder Teilflächen von wannenartigen Ausbildungen (darin eingeschweißten oder mittels Dichtrahmen darin eingeschraubten Schwingplatten) kann hierzu auch ein entsprechendes Stahlblech vorgesehen sein. Beispielsweise kann das Stahlsubstratmaterial ein Chromstahlblech der Werkstoff-Nr. 1.4116 bzw. der Bezeichnung DIN EN X50 CrMoV15 sein.In a particular embodiment, the substrate material is a weldable, non-rusting martensitic carbonaceous chromium steel with γ → α-phase transformation on cooling from the temperature range of the diamond coating. For surface areas (bottom, side surfaces) or partial surfaces of trough-like formations (therein welded or by means of sealing frame screwed therein vibration plates) may be provided for this purpose, a corresponding steel sheet. For example, the steel substrate material may be a chrome steel sheet of material no. 1.4116 or the designation DIN EN X50 CrMoV15 be.

Wesentlich für die gewollte Eigenschaft, insbesondere um der ultraschallinduzierten Kavitationserosion entgegenzuwirken, ist die Haftung der Diamantschicht, zumindest mittelbar in Bezug auf das Substrat. Dem dienen einmal die Aufbringung der Zwischenschicht mittels CVD-Verfahren und die Aufbringung der Diamantschicht mittels CVD- oder CVD-ähnlichem Verfahren durch die mit dieser Art der Beschichtung ermöglichte Ausbildung kovalenter chemischer Bindungen zu in das Stahlsubstrat eindiffundierten und dort verankerten Produkten der CVD (Cr3C2, Cr23C6 bzw. FeB, Fe2B, Fe4N).Essential for the desired property, in particular in order to counteract ultrasound-induced cavitation erosion, is the adhesion of the diamond layer, at least indirectly with respect to the substrate. Serve once the application of the intermediate layer by means of CVD method and the application of the diamond layer by CVD or CVD-like method by the formation of covalent chemical bonds with this type of coating allowed to be diffused into the steel substrate and anchored there products of CVD (Cr 3 C 2 , Cr 23 C 6 or FeB, Fe 2 B, Fe 4 N).

Darüber hinaus zusätzliche Massnahmen zur Haftungsverbesserung der Zwischenschichten auf dem Stahlsubstrat und der Diamantschicht auf der Zwischenschicht angewandt (Aufrauhung der Stahloberfläche vor dem Aufbringen der Zwischenschicht, ultraschallunterstütztes Einschießen von Diamantkristalliten in die TiBN-Zwischenschicht vor der Diamantbeschichtung).In addition, additional measures were taken to improve the adhesion of the intermediate layers on the steel substrate and the diamond layer on the intermediate layer (roughening of the steel surface prior to the application of the intermediate layer, ultrasonically assisted injection of diamond crystallites into the TiBN intermediate layer before the diamond coating).

Um die Verwendung des Stahlsubstrates, insbesondere für Schwingplatten in Ultraschallreinigungswannen zu ermöglichen, ist vorgesehen, nichtrostendes schweißbares Chromstahlblech zu verwenden.In order to enable the use of the steel substrate, in particular for vibrating plates in ultrasonic cleaning pans, it is intended to use stainless weldable chrome steel sheet.

Schwingplatten benötigen einen Dichtrahmen, mit dem sie mit wannenartigen Ausbildungen verschraubt werden können. Daher ist es notwendig, den Rahmen, der mit Bohrungen zur Verschraubung versehen ist, an das Stahlsubstrat anzuschweissen, um dessen flüssigkeitsdichtes Verbinden mit einer Reinigungswanne zu ermöglichen. Swing plates require a sealing frame, with which they can be screwed with trough-like designs. Therefore, it is necessary to weld the frame, which is provided with screw holes, to the steel substrate to enable its fluid-tight connection with a cleaning trough.

Weitere Verwendungen sehen vor, das Stahlsubstrat, mit einer zumindest die ultraschallabstrahlende Fläche abdeckenden Mehrfachbeschichtung aus einer Kombination von Titanbornitrid- oder Chromkarbid-Zwischenschicht mit darauf aufgebrachter Diamantschicht als sogenannte Sonotrode zu verwenden. Dabei ist das Horn als Stahlsubstrat ausgebildet. Die Stirnseite ist die ultraschallabstrahlende Fläche der Mehrfachbeschichtung.Further uses envisage using the steel substrate as a so-called sonotrode with a multiple coating covering at least the ultrasound radiating surface and made of a combination of a titanium boron nitride or chromium carbide intermediate layer with a diamond layer applied thereon. The horn is designed as a steel substrate. The front side is the ultrasound radiating surface of the multiple coating.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, den Zeichnungen sowie den Ansprüchen hervor.Further advantageous embodiments will become apparent from the following description of an embodiment, the drawings and the claims.

Zeichnungendrawings

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Seitenansicht auf ein Teil eines Funktionselements zusammen mit einem Ultraschallwandler sowie ein Teil der schematisch angedeuteten Flüssigkeit; 1 a schematic side view of a part of a functional element together with an ultrasonic transducer and a part of the schematically indicated liquid;

2 eine vergrösserte Darstellung der Ausgestaltung des Funktionselements gemäss 1 und gemäss 3, bestehend aus dem Substrat, der Zwischen- und Diamantschicht; 2 an enlarged view of the embodiment of the functional element according to 1 and according to 3 consisting of the substrate, the intermediate and diamond layers;

3 eine schematische Ansicht eines Ultraschall-Horns, dessen in die zu beschallende Flüssigkeit eintauchender, häufig auswechselbar gestalteter Teil auch als Sonotrode bezeichnet wird, mit dem Substrat, der Zwischen- und der Diamantschicht gemäss den 1 und 2. 3 a schematic view of an ultrasonic horn whose immersed in the liquid to be sonicated, often replaceable shaped part is also referred to as a sonotrode, with the substrate, the intermediate and the diamond layer according to the 1 and 2 ,

Beschreibung eines AusführungsbeispielsDescription of an embodiment

In 1 und 3 ist ein Funktionselement 1 dargestellt. Das Funktionselement 1 dient dazu, den von einem Ultraschallwandler 2, der unmittelbar mit dem Funktionselement 1 verbunden ist, erzeugten Schall in eine auf der dem Ultraschallwandler 2 abgewandten Seite des Funktionselements 1 vorhandene Flüssigkeit 4 einzukoppeln. Der eingekoppelte Schall (dargestellt schematisch in der Form von Schallausbreitungslinien 5) breitet sich innerhalb der Flüssigkeit 4 aus. Oberhalb bestimmter Ultraschallintensitäten (Schwellenwerte der Ultraschallintensität für transiente ultraschallinduzierte Kavitation) wird in der Flüssigkeit 4, auch nahe der schallabstrahlenden Oberfläche transiente Kavitation erzeugt (dargestellt durch Bläschen 6), die für die Kavitationserosion an dieser Oberfläche auf der der Flüssigkeit 4 zugewandten Seite verantwortlich ist.In 1 and 3 is a functional element 1 shown. The functional element 1 is used to that of an ultrasonic transducer 2 that is directly related to the functional element 1 connected, generated sound in one on the ultrasonic transducer 2 opposite side of the functional element 1 existing liquid 4 couple. The coupled sound (represented schematically in the form of sound propagation lines 5 ) spreads within the fluid 4 out. Above certain ultrasound intensities (thresholds of ultrasound intensity for transient ultrasound-induced cavitation) is present in the fluid 4 , also generates transient cavitation near the sound-radiating surface (represented by bubbles 6 ), which is responsible for the cavitation erosion at this surface on the liquid 4 facing side is responsible.

Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Funktionselement 1 an der Stirnseite eines Horns 3 bzw. einer Sonotrode angeordnet. Das in der Regel auswechselbare Horn ist mit dem Ultraschallschwinger 2 gekoppelt. Der eingekoppelte Schall breitet sich, wie in 1 bereits beschrieben, aus.At the in 3 illustrated embodiment is the functional element 1 at the front of a horn 3 or a sonotrode arranged. The usually replaceable horn is with the ultrasonic transducer 2 coupled. The coupled sound spreads, as in 1 already described.

In 2 ist eine vergrösserte Darstellung der erfindungsgemässen Ausgestaltung des Funktionselements 1 gezeigt. Das Funktionselement 1 besteht aus dem Stahlsubstrat 1a und mindestens zwei Schichten, nämlich einer Zwischenschicht 1b und einer weiteren Schicht, nämlich einer Diamantschicht 1c.In 2 is an enlarged view of the inventive design of the functional element 1 shown. The functional element 1 consists of the steel substrate 1a and at least two layers, namely an intermediate layer 1b and another layer, namely a diamond layer 1c ,

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Substrat 1a ein nichtrostender martensitischer Chromstahl mit γ → α-Phasenumwandlung bei Abkühlung aus dem Temperaturbereich der Diamantbeschichtung, der vorzugsweise schweissbar ist.In the embodiment shown here, the substrate 1a a stainless martensitic chromium steel with γ → α phase transformation on cooling from the temperature range of the diamond coating, which is preferably weldable.

Dieses dargestellte Funktionselement 1 mit Ultraschallwandlern 2 wird an einem gerahmten Ausschnitt am Boden oder an den Seitenwänden einer Wanne eingesetzt und mit diesem unter Heranziehung von Dichtungen verschraubt. Dazu weist das Funktionselement 1 auch seinerseits einen umbauten Rahmen auf. Um einen solchen Rahmen vorzusehen, ist es notwendig, dass Substrat 1a schweissbar ist, damit entsprechend ein Rahmen mit Gewindebohrungen daran dicht fixierbar ist.This illustrated functional element 1 with ultrasonic transducers 2 is inserted into a framed recess on the bottom or side walls of a tub and bolted to it using gaskets. For this purpose, the functional element 1 also on his part an enclosed frame. To provide such a framework, it is necessary that substrate 1a is weldable, so that accordingly a frame with threaded holes can be tightly fixed.

Auf der zur Flüssigkeit hinweisenden Seite ist die Diamantschicht 1c vorgesehen. Diese Diamantschicht 1c ist eine sehr harte Schicht, die unmittelbar in Kontakt mit der Flüssigkeit 4 steht. Sie ist selbst von derart hoher Festigkeit und haftet so gut, dass die Stosswellen und Mikro-Flüssigkeitsjets der Mikro-Implosionen, welche die Bläschen 6 beispielsweise bei ultraschallinduzierter transienter Kavitation herbeiführen, keine Schäden an dieser Schicht 1c also weder Risse noch deren Ablösung herbeiführen. Dies ist unter anderem darin begründet, dass diese Schicht 1c eine chemische und mechanische Verbindung mit der Zwischenschicht 1b eingeht, wobei die Zwischenschicht 1b aus Titanbornitrid (TiBN) besteht.On the side facing the liquid is the diamond layer 1c intended. This diamond layer 1c is a very hard layer that is in direct contact with the liquid 4 stands. It is itself of such high strength and adheres so well that the shockwaves and micro-liquid jets of the micro-implosions, which are the bubbles 6 For example, in ultrasound-induced transient cavitation bring about, no damage to this layer 1c so cause neither cracks nor their replacement. This is partly due to the fact that this layer 1c a chemical and mechanical connection with the intermediate layer 1b enters, with the intermediate layer 1b Titanium boron nitride (TiBN).

Diese Schicht 1b, die durch CVD-Abscheidung auf dem Substrat 1a herstellbar ist, ist auch ein thermische Spannungen ausgleichendes Bindeglied zwischen dem Substrat 1a und der Diamantschicht 1c und vermeidet so, dass Schäden durch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten (Risse, Abplatzungen) von Stahlsubstrat 1a und Diamantschicht 1c entstehen.This layer 1b by CVD deposition on the substrate 1a is producible, is also a thermal stress balancing link between the substrate 1a and the diamond layer 1c and thus avoids damage by the different thermal expansion coefficients (Cracks, spalling) of steel substrate 1a and diamond layer 1c arise.

Vorzugsweise besteht das Substrat 1a aus Chromstahlblech, zum Beispiel ein Stoff mit der Wirkstoff-Nr.: 1.4116 ( DIN EN X50 CrMoV15 ). Jedoch ist es auch vorstellbar, dass andere kohlenstoffhaltige martensitische Chromstähle mit γ → α-Phasenumwandlung bei Abkühlung aus dem Temperaturbereich der Diamantbeschichtung verwendbar sind. Die Stahlarten unterscheiden sich dann auch hinsichtlich ihrer Schweissbarkeit.Preferably, the substrate is made 1a of chromium steel sheet, for example a substance with the active substance number: 1.4116 ( DIN EN X50 CrMoV15 ). However, it is also conceivable that other carbonaceous martensitic chromium steels with γ → α phase transformation when cooled from the temperature range of the diamond coating can be used. The steel types differ in terms of their weldability.

Erfindungsgemäss ist somit ein mehrschichtiges Funktionselement bereitgestellt worden, das zur Einkopplung von Leistungsultraschall in eine Flüssigkeit geeignet ist und das mit fehlerfrei aufgebrachten Beschichtungen die Eigenschaften aufweist, der Kavitationserosion zu widerstehen und gleichzeitig aber die Bedingungen an das tragende Substrat derartiger Funktionselemente, wie sie bereits aus dem Stand der Technik bekannt sind (schweissbar und montierbar an den entsprechenden wannenartigen Ausgestaltungen), erfüllt.According to the invention, a multi-layer functional element has thus been provided which is suitable for coupling power ultrasound into a liquid and which has the properties with correctly applied coatings of resisting cavitation erosion and, at the same time, the conditions on the supporting substrate of such functional elements as already disclosed in US Pat State of the art are known (weldable and mountable to the corresponding trough-like configurations), met.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Funktionselement mit OberflächenbeschichtungFunctional element with surface coating
1a1a
Substratsubstratum
1b1b
Zwischenschichtinterlayer
1c1c
Diamantschichtdiamond layer
22
Ultraschallwandlerultrasound transducer
33
Hornhorn
44
Flüssigkeitliquid
55
SchallausbreitungslinienSound propagation lines
66
Bläschenvesicle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 4041365 A1 [0012] DE 4041365 A1 [0012]
  • FR 2670690 A1 [0012] FR 2670690 A1 [0012]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • K. Kellermann, J. C. Bareiss, S. M. Rosiwal and R. F. Singer: Advanced Engineering Materials, Seite 657, 10 (2008) [0012] K. Kellermann, JC Bareiss, SM Rosiwal and RF Singer: Advanced Engineering Materials, page 657, 10 (2008) [0012]
  • J. C. Bareiss, G. Hackl, N. Popovska, S. M. Rosiwal, R. F. Singer: Surface and Coatings Technology, Seite 718, 201 (2006) [0012] JC Bareiss, G. Hackl, N. Popovska, SM Rosiwal, RF Singer: Surface and Coatings Technology, page 718, 201 (2006) [0012]
  • K. Kellermann, J. C. Bareiss, S. M. Rosiwal and R. F. Singer: Advanced Engineering Materials, Seite 657, 10 (2008) [0013] K. Kellermann, JC Bareiss, SM Rosiwal and RF Singer: Advanced Engineering Materials, page 657, 10 (2008) [0013]
  • J. C. Bareiss, G. Hackl, N. Popovska, S. M. Rosiwal, R. F. Singer: Surface and Coatings Technology, Seite 718, 201 (2006) [0015] JC Bareiss, G. Hackl, N. Popovska, SM Rosiwal, RF Singer: Surface and Coatings Technology, page 718, 201 (2006) [0015]
  • DIN EN X50 CrMoV15 [0025] DIN EN X50 CrMoV15 [0025]
  • DIN EN X50 CrMoV15 [0043] DIN EN X50 CrMoV15 [0043]

Claims (9)

Verwendung eines mehrschichtigen Funktionselements (1) mit einer Oberflächenbeschichtung, wobei das Funktionselement (1) aus einem Stahlsubstrat (1a) und die Oberflächenbeschichtung aus einem zumindest zum Teil das Substrat (1a) abdeckendem Schichtelement besteht, wobei das Schichtelement zumindest eine mit dem Substrat verbundene Zwischenschicht (1b) und abschließend eine mit der äußersten der Zwischenschichten verbundene Diamantschicht (1c) umfasst, als Schutzbeschichtung gegen Kavitationserosion.Use of a multilayer functional element ( 1 ) with a surface coating, wherein the functional element ( 1 ) of a steel substrate ( 1a ) and the surface coating of at least a part of the substrate ( 1a ), wherein the layer element comprises at least one intermediate layer ( 1b ) and finally a diamond layer bonded to the outermost of the intermediate layers ( 1c ) as a protective coating against cavitation erosion. Verwendung des Funktionselements (1) mit der Oberflächenbeschichtung nach Anspruch 1 als ultraschallabstrahlende Oberfläche.Use of the functional element ( 1 ) with the surface coating according to claim 1 as an ultrasound radiating surface. Verwendung des Funktionselements (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (1b) aus Titanbornitrid besteht.Use of the functional element ( 1 ) according to claim 1 or claim 2, characterized in that the intermediate layer ( 1b ) consists of titanium boron nitride. Verwendung des Funktionselements nach einen der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantschicht (1c) auf der der Flüssigkeit (4) zugewandten Seite vorgesehen ist, wobei die Einkopplung des Ultraschalls von der der Diamantschicht (1c) abgewandten Seite des Substrats in die Flüssigkeit erfolgt.Use of the functional element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the diamond layer ( 1c ) on the liquid ( 4 ) side facing, wherein the coupling of the ultrasound of the diamond layer ( 1c ) facing away from the substrate into the liquid. Verwendung des Funktionselements nach mindestens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Funktionselement (1) Teil einer Sonotrode ist, wobei die Oberflächenbeschichtung auf der ultraschallabstrahlenden Stirnseite der Sonotrode angeordnet ist.Use of the functional element according to at least one of the preceding claims, characterized in that the functional element ( 1 ) Is part of a sonotrode, wherein the surface coating is arranged on the ultrasound radiating end face of the sonotrode. Verwendung des Funktionselements nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1a) aus Stahl besteht.Use of the functional element according to claim 1, characterized in that the substrate ( 1a ) consists of steel. Verwendung des Funktionselementes nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1a) aus einem Stahl mit γ → α-Phasenumwandlung bei Abkühlung aus dem Temperaturbereich der Diamantbeschichtung besteht.Use of the functional element according to claim 6, characterized in that the substrate ( 1a ) consists of a steel with γ → α-phase transformation on cooling from the temperature range of the diamond coating. Verwendung des Funktionselements nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1a) aus martensitischem Chromstahl mit γ → α-Phasenumwandlung bei Abkühlung aus dem Temperaturbereich der Diamantbeschichtung besteht.Use of the functional element according to claim 6, characterized in that the substrate ( 1a ) consists of martensitic chromium steel with γ → α phase transformation on cooling from the temperature range of the diamond coating. Verwendung eines Funktionselements (1) gemäss Anspruch 6 für einen Tauchschwinger.Use of a functional element ( 1 ) according to claim 6 for a submersible.
DE102009044876A 2009-12-14 2009-12-14 Use of functional elements with diamond coating on intermediate layers on steel substrates as functional elements with protective coating against cavitation erosion Ceased DE102009044876A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009044876A DE102009044876A1 (en) 2009-12-14 2009-12-14 Use of functional elements with diamond coating on intermediate layers on steel substrates as functional elements with protective coating against cavitation erosion
PCT/IB2010/003240 WO2011073767A2 (en) 2009-12-14 2010-12-14 Device and use of functional elements having a diamond coating on intermediate layers on steel substrates as functional elements having a protective coating against cavitation erosion

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009044876A DE102009044876A1 (en) 2009-12-14 2009-12-14 Use of functional elements with diamond coating on intermediate layers on steel substrates as functional elements with protective coating against cavitation erosion

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102009044876A1 true DE102009044876A1 (en) 2011-06-16
DE102009044876A8 DE102009044876A8 (en) 2011-11-17

Family

ID=43992514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102009044876A Ceased DE102009044876A1 (en) 2009-12-14 2009-12-14 Use of functional elements with diamond coating on intermediate layers on steel substrates as functional elements with protective coating against cavitation erosion

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102009044876A1 (en)
WO (1) WO2011073767A2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016169800A1 (en) * 2015-04-24 2016-10-27 Weber Ultrasonics Gmbh Device and method for deburring components by means of ultrasound
CN112522701A (en) * 2020-11-26 2021-03-19 太仓史密斯理查森精密制造有限公司 Defoaming type surface treatment process for chaplet

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2670690A1 (en) 1990-12-20 1992-06-26 Bandelin Electronic Gmbh Co Kg SONOTRODE WITH CAVITATION PROTECTION LAYER.
EP1358363B1 (en) * 2000-12-29 2008-07-16 Lam Research Corporation Diamond coatings on reactor wall and method of manufacturing thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61139696A (en) * 1984-12-10 1986-06-26 Fuji Photo Film Co Ltd Prevention of ultrasonic erosion
JPH02233184A (en) * 1989-03-03 1990-09-14 Brother Ind Ltd Ultrasonic vibrator
AU646266B2 (en) * 1990-09-27 1994-02-17 General Electric Company CVD diamond coated ultrasonic probe tips

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2670690A1 (en) 1990-12-20 1992-06-26 Bandelin Electronic Gmbh Co Kg SONOTRODE WITH CAVITATION PROTECTION LAYER.
DE4041365A1 (en) 1990-12-20 1992-07-02 Bandelin Electronic Gmbh & Co SONOTRODE WITH CAVITATION PROTECTIVE LAYER
EP1358363B1 (en) * 2000-12-29 2008-07-16 Lam Research Corporation Diamond coatings on reactor wall and method of manufacturing thereof

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DIN EN X50 CrMoV15
J. C. Bareiss, G. Hackl, N. Popovska, S. M. Rosiwal, R. F. Singer: Surface and Coatings Technology, Seite 718, 201 (2006)
K. Kellermann, J. C. Bareiss, S. M. Rosiwal and R. F. Singer: Advanced Engineering Materials, Seite 657, 10 (2008)
Surface & Coatings Technology 201 (2006) S. 718-723 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016169800A1 (en) * 2015-04-24 2016-10-27 Weber Ultrasonics Gmbh Device and method for deburring components by means of ultrasound
CN107666970A (en) * 2015-04-24 2018-02-06 韦伯超声波股份公司 The apparatus and method of component burr are removed with ultrasonic wave
TWI669186B (en) * 2015-04-24 2019-08-21 德商韋伯超聲波股份有限公司 Device and method for deburring components by means of ultrasound
CN112522701A (en) * 2020-11-26 2021-03-19 太仓史密斯理查森精密制造有限公司 Defoaming type surface treatment process for chaplet
CN112522701B (en) * 2020-11-26 2022-10-21 太仓史密斯理查森精密制造有限公司 Defoaming type surface treatment process for chaplet

Also Published As

Publication number Publication date
WO2011073767A3 (en) 2011-11-17
WO2011073767A2 (en) 2011-06-23
DE102009044876A8 (en) 2011-11-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Man et al. Laser surface alloying of NiCrSiB on Al6061 aluminium alloy
Krella et al. Influence of the substrate hardness on the cavitation erosion resistance of TiN coating
Sun et al. Improvement of surface resistance to cavitation corrosion of nickel aluminum bronze by electropulsing-assisted ultrasonic surface rolling process
EP1861855A1 (en) First wall components for a fusion reactor
WO2007140931A1 (en) Coated body and method for its production
DE102009044876A1 (en) Use of functional elements with diamond coating on intermediate layers on steel substrates as functional elements with protective coating against cavitation erosion
DE3437488A1 (en) SOUND TRANSMITTER
DE4041365A1 (en) SONOTRODE WITH CAVITATION PROTECTIVE LAYER
DE102011004503A1 (en) Chemically roughening a surface of an aluminum component provided with a coating by thermal spraying
DE102006033372B4 (en) Ultrasonic actuator for cleaning objects
Hasegawa et al. Corrosion behavior of ultrafine grained austenitic stainless steel
EP2032275A1 (en) Method for removing a protective coating from a component
Matsuoka et al. Effect of multifunction cavitation using phosphoric acid on fatigue and surface properties of AZ31 magnesium alloy
DE19536312C1 (en) Prodn. of multilayered coating with defect-free bore holes used for turbine blades
CN103128081A (en) Method of cleaning sediment in inner cavity of blade by no-liquid energy gathered ultrasonic wave
EP2709771B1 (en) Resonator for the distribution and partial transformation of longitudinal vibrations and method for treating at least one fluid by means of a resonator according to the invention
EP3604107A1 (en) Fixing of a plastic window
EP1997939B1 (en) Hydraulic cylinders and manufacturing method
EP0340624A2 (en) Electroacoustic transducer
EP0552696B1 (en) Ultrasound generating apparatus
Dearnley et al. Corrosion and wear response of Cr–B coated 316L austenitic stainless steel
EP0321380A1 (en) Surface emitting ultrasonic waves with an extended lifespan
DE102013107347A1 (en) design element
WO2019048109A1 (en) Tank with an inner container and an outer casing, and method for producing the tank
DE102013211139A1 (en) Method for producing a component assembly and component assembly

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: ELMA HANS SCHMIDBAUER GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: ELMA HANS SCHMIDBAUER GMBH & CO. KG, 78224 SINGEN, DE

Effective date: 20110804

Owner name: ELMA SCHMIDBAUER GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: ELMA HANS SCHMIDBAUER GMBH & CO. KG, 78224 SINGEN, DE

Effective date: 20110804

R082 Change of representative

Representative=s name: WOLFGANG HEISEL, 78464 KONSTANZ, DE

Representative=s name: HEISEL, WOLFGANG, DIPL.-ING., DE

Effective date: 20110804

Representative=s name: WOLFGANG HEISEL, DE

Effective date: 20110804

Representative=s name: PATENTANWAELTE BEHRMANN WAGNER PARTNERSCHAFTSG, DE

Effective date: 20110804

R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: HEISEL, WOLFGANG, DIPL.-ING., DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: ELMA SCHMIDBAUER GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: ELMA HANS SCHMIDBAUER GMBH & CO. KG, 78224 SINGEN, DE

Effective date: 20150126

R082 Change of representative

Representative=s name: HEISEL, WOLFGANG, DIPL.-ING., DE

Effective date: 20150126

Representative=s name: PATENTANWAELTE BEHRMANN WAGNER PARTNERSCHAFTSG, DE

Effective date: 20150126

R016 Response to examination communication
R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE BEHRMANN WAGNER PARTNERSCHAFTSG, DE

R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee
R003 Refusal decision now final