DE102016003036A1 - Method for coating a substrate, coating for a substrate and sliding element - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats (3) vorgeschalgen, wobei auf dem Substrat (3) eine erste Schicht (5) aus amorphem Kohlenstoff angeordnet wird, und wobei auf der ersten Schicht (5) Nanopartikel (7) angeordnet werden.A method is proposed for coating a substrate (3), wherein a first layer (5) of amorphous carbon is arranged on the substrate (3) and nanoparticles (7) are arranged on the first layer (5).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats, eine Beschichtung für ein Substrat und ein Gleitelement mit einer solchen Beschichtung.The invention relates to a method for coating a substrate, a coating for a substrate and a sliding element with such a coating.
Aus der europäischen Patentanmeldung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats, eine Beschichtung für ein Substrat und ein Gleitelement, insbesondere mit einer solchen Beschichtung, zu schaffen, wobei die genannten Nachteile nicht auftreten.The invention has for its object to provide a method for coating a substrate, a coating for a substrate and a sliding element, in particular with such a coating, wherein said disadvantages do not occur.
Die Aufgabe wird gelöst, indem die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche geschaffen werden. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by providing the subject matters of the independent claims. Advantageous embodiments emerge from the subclaims.
Die Aufgabe wird insbesondere gelöst, indem ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats geschaffen wird, bei welchem auf dem Substrat eine erste Schicht aus amorphem Kohlenstoff angeordnet wird. Auf der ersten Schicht werden Nanopartikel angeordnet. Dabei haben Nanopartikel insbesondere die Eigenschaft, sich an Defektstellen, insbesondere Korngrenzen, Löchern, Mikrorissen, Liniendefekten, Pinholes, oder dergleichen zu sammeln, was auch als Nukleation bezeichnet wird. Auf diese Weise stellen die Nanopartikel gerade dort einen Schutz für die erste Schicht bereit, wo diese in besonderer Weise Korrosions- und/oder Degradierungseffekten ausgesetzt ist. Die Nanopartikel auf der ersten Schicht können somit dazu beitragen, die erste Schicht gegenüber Korrosion und/oder Degradierung und damit auch verstärktem Verschleiß – insbesondere in einer motorölhaltigen Umgebung – zu schützen. Zugleich bleiben die günstigen Eigenschaften der ersten Schicht aus amorphem Kohlenstoff mit Bezug auf eine Reibungsreduzierung und einen Verschleißschutz erhalten.The object is achieved in particular by providing a method for coating a substrate, in which a first layer of amorphous carbon is arranged on the substrate. Nanoparticles are arranged on the first layer. Nanoparticles in particular have the property of collecting at defect sites, in particular grain boundaries, holes, microcracks, line defects, pinholes, or the like, which is also referred to as nucleation. In this way, the nanoparticles provide protection there for the first layer, where it is particularly exposed to corrosion and / or degradation effects. The nanoparticles on the first layer can thus help to protect the first layer against corrosion and / or degradation and thus also increased wear - especially in a motor oil-containing environment. At the same time, the favorable properties of the first amorphous carbon layer with respect to friction reduction and wear protection are maintained.
Unter amorphem Kohlenstoff wird insbesondere DLC (Diamond-like Carbon) verstanden. Die erste Schicht ist also insbesondere als DLC-Beschichtung ausgebildet. Dabei ist DLC eine amorphe, diamantähnliche Kohlenstoff-Modifikation, die sich durch besondere Eigenschaften wie einen hohen Widerstand gegen abrasiven und adhäsiven Verschleiß, Schutz gegen Oberflächenzerrüttung, chemische Stabilität, gute Wärmeleitfähigkeit und mechanische Eigenschaften, insbesondere eine hohe Härte und einen hohen E-Modul, auszeichnet. Hohe Härten erhält man insbesondere für DLC-Schichtsysteme mit einem hohen Anteil an sp3-hybridisierten Kohlenstoffatomen, deren Stoffmengenanteil mehr als 60% beträgt. Dieser Stoff wird auch als tetraedrisch gebundener amorpher Kohlenstoff (ta-C) bezeichnet. Daneben werden jedoch auch DLC-Schichten verwendet, die einen geringeren Anteil an sp3-hybridisierten Kohlenstoffatomen aufweisen und weniger hart sind als die ta-C-Schichtsysteme, beispielsweise wasserstoffhaltige und/oder metallhaltige DLC-Systeme.Under amorphous carbon is in particular DLC (Diamond-like carbon) understood. The first layer is thus designed in particular as a DLC coating. DLC is an amorphous, diamond-like carbon modification characterized by special properties such as high resistance to abrasive and adhesive wear, protection against surface disruption, chemical stability, good thermal conductivity and mechanical properties, in particular a high hardness and a high modulus of elasticity. distinguished. High hardness is obtained especially for DLC layer systems with a high proportion of sp 3 -hybridized carbon atoms, the mole fraction is more than 60%. This substance is also called tetrahedral bound amorphous carbon (ta-C). In addition, however, DLC layers are used which have a lower proportion of sp 3 -hybridized carbon atoms and are less hard than the ta-C layer systems, such as hydrogen-containing and / or metal-containing DLC systems.
Die erste Schicht wird bevorzugt mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD – Chemical Vapour Deposition), plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung (PACVD – Plasma Assisted Chemical Vapour Deposition), physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD – Physical Vapour Deposition), oder Atomlagenabscheidung (ALD – Atomic Layer Deposition) auf das Substrat aufgebracht. Vorzugsweise wird die erste Schicht mit einer Schichtdicke von mindestens 0,2 μm bis höchstens 15 μm, vorzugsweise von mindestens 0,5 μm bis höchstens 10 μm, aufgebracht. Die erste Schicht gewährleistet insbesondere eine hohe Härte und einen niedrigen Reibungskoeffizient.The first layer is preferably deposited by chemical vapor deposition (CVD), Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition (PACVD), Physical Vapor Deposition (PVDD), or atomic layer deposition (ALD) Substrate applied. The first layer is preferably applied with a layer thickness of at least 0.2 μm to at most 15 μm, preferably of at least 0.5 μm to at most 10 μm. In particular, the first layer ensures high hardness and a low coefficient of friction.
Unter einem Nanopartikel wird insbesondere ein Atom- oder Molekülverband, insbesondere ein Cluster, ein Kristall, ein Quasikristall, oder dergleichen verstanden, welcher Abmessungen auf der Nanometerskala aufweist. Dabei ergeben sich bei Abmessungen solcher Partikel auf der Nanometerskala insbesondere Eigenschaften, die weder den einzelnen Atomen und/oder Molekülen, noch dem entsprechenden Bulkmaterial eigen sind.A nanoparticle is understood as meaning in particular an atom or molecular structure, in particular a cluster, a crystal, a quasicrystal, or the like, which has dimensions on the nanometer scale. In particular, the dimensions of such particles on the nanometer scale result in properties which are intrinsic to neither the individual atoms and / or molecules nor the corresponding bulk material.
Bevorzugt werden auf der ersten Schicht Nanopartikel angeordnet, welche ein Edelmetall, insbesondere Gold, Platin, Palladium oder Ruthenium aufweisen, oder welche aus einem Edelmetall, insbesondere aus Edelmetallatomen, bevorzugt Gold, Platin, Palladium oder Ruthenium, bestehen. Die Nanopartikel können mittels physikalischer Gasphasenabscheidung, chemischer Gasphasenabscheidung, sanfter Deposition (Soff landing), oder mittels nasschemischer Methoden hergestellt werden. Bevorzugt werden auf der ersten Schicht Nanopartikel mit einer Größe von mindestens 0,2 nm bis höchstens 700 nm, bevorzugt von mindestens 0,5 nm bis höchstens 500 nm, angeordnet. Die Nanopartikel dienen insbesondere dem Korrosionsschutz der ersten Schicht, insbesondere indem sie sich im Bereich von Schichtdefekten anlagern, insbesondere dort nukleieren, wobei sie einen effektiven Korrosionsschutz für die erste Schicht gerade an besonders gefährdeten Stellen bereitstellen.Nanoparticles which comprise a noble metal, in particular gold, platinum, palladium or ruthenium, or which consist of a noble metal, in particular of noble metal atoms, preferably gold, platinum, palladium or ruthenium, are preferably arranged on the first layer. The nanoparticles can by physical vapor deposition, chemical vapor deposition, soft landing (Soff landing), or means wet chemical methods are produced. Nanoparticles having a size of at least 0.2 nm to at most 700 nm, preferably from at least 0.5 nm to at most 500 nm, are preferably arranged on the first layer. The nanoparticles are used in particular for the corrosion protection of the first layer, in particular by being deposited in the region of layer defects, in particular nucleating there, wherein they provide effective corrosion protection for the first layer especially at particularly vulnerable sites.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf die Nanopartikel eine zweite Schicht als Schutzschicht aufgebracht wird. Dabei ist es insbesondere möglich, dass die Nanopartikel in die zweite Schutzschicht eingebettet werden. Diese Schutzschicht wirkt zusammen mit den Nanopartikeln quasi versiegelnd auf die Schichtdefekte der ersten Schicht und führt somit zu einem besonders effizienten Korrosions- und/oder Degradationsschutz.According to one embodiment of the invention, it is provided that a second layer is applied as a protective layer on the nanoparticles. In this case, it is possible in particular for the nanoparticles to be embedded in the second protective layer. This protective layer acts together with the nanoparticles quasi-sealing on the layer defects of the first layer and thus leads to a particularly efficient corrosion and / or degradation protection.
Vorzugsweise wird eine chemikalienbeständige Schutzschicht auf die Nanopartikel aufgebracht, wobei die Schutzschicht bevorzugt gegenüber Motoröl und insbesondere gegenüber Bestandteilen von Motoröl, inert ist. In diesem Fall reagiert die Schutzschicht selbst nicht mit dem Motoröl und verhindert – gemeinsam mit den Nanopartikeln – zugleich, dass das Motoröl oder seine Bestandteile an Defektstellen der ersten Schicht gelangen und diese dort korrodieren oder degradieren.Preferably, a chemical-resistant protective layer is applied to the nanoparticles, wherein the protective layer is preferably inert to engine oil and in particular to components of engine oil. In this case, the protective layer itself does not react with the engine oil and prevents - together with the nanoparticles - at the same time that the engine oil or its constituents reach defects of the first layer and corrode or degrade there.
Bevorzugt wird auf die Nanopartikel eine Schutzschicht aufgebracht, welche CrN, TiN, Al2O3 und/oder TaOx aufweist, oder aus einem der genannten Materialien besteht. Die zweite Schicht wird vorzugsweise mit einer Dicke von mindestens 0,1 nm bis höchstens 100 nm, besonders bevorzugt mit einer Dicke von mindestens 0,2 nm bis höchstens 50 nm, aufgebracht.Preferably, a protective layer is applied to the nanoparticles, which comprises CrN, TiN, Al 2 O 3 and / or TaO x , or consists of one of said materials. The second layer is preferably applied with a thickness of at least 0.1 nm to at most 100 nm, particularly preferably with a thickness of at least 0.2 nm to at most 50 nm.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Substrat und der ersten Schicht eine Haftschicht angeordnet wird. Die Haftschicht vermittelt dabei zwischen dem Substrat und der ersten Schicht und verbessert insbesondere die Haftung der ersten Schicht auf dem Substrat. Bevorzugt wird eine Haftschicht verwendet, welche Chrom oder CrN aufweist, oder aus Chrom oder CrN besteht. Die Haftschicht kann mittels chemischer Gasphasenabscheidung, plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung, physikalischer Gasphasenabscheidung, und/oder Atomlagenabscheidung hergestellt werden.According to one embodiment of the invention, it is provided that an adhesive layer is arranged between the substrate and the first layer. The adhesive layer mediates between the substrate and the first layer and in particular improves the adhesion of the first layer to the substrate. Preferably, an adhesive layer is used which comprises chromium or CrN, or consists of chromium or CrN. The adhesive layer may be made by chemical vapor deposition, plasma assisted chemical vapor deposition, physical vapor deposition, and / or atomic layer deposition.
Alternativ ist es aber auch möglich, dass die erste Schicht unmittelbar auf das Substrat – insbesondere ohne eine dazwischen angeordnete Haftschicht – aufgebracht wird.Alternatively, it is also possible for the first layer to be applied directly to the substrate, in particular without an adhesive layer arranged therebetween.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass als erste Schicht eine Schicht aufgebracht wird, die Wasserstoff aufweist. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die erste Schicht mit wenigstens einem Metall dotiert ist. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass die erste Schicht mit wenigstens einem Nichtmetall dotiert ist. Insbesondere kann die als DLC-Beschichtung ausgebildete erste Schicht Wasserstoff aufweisen und dem Typ a-C:H entsprechen. Die erste Schicht kann aber auch ein Metall aufweisen und vom Typ a-C:H:Me sein, wobei Me ein Metall ist, das bevorzugt ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Chrom, Wolfram und Titan. Die erste Schicht kann auch Wasserstoff aufweisen und vom Typ ta-C:H sein. Die erste Schicht kann auch mit einem Nichtmetall dotiert sein und vom Typ a-C:H:X sein, wobei X ein Nichtmetall ist, welches bevorzugt ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Silicium, Sauerstoff, Stickstoff und Bor. Alternativ ist es auch möglich, dass die erste Schicht eine DLC-Beschichtung ist, die wasserstofffrei und vom Typ ta-C oder vom Typ a-C ist.According to one embodiment of the invention, it is provided that a layer is applied as the first layer, which has hydrogen. Alternatively or additionally, it is possible for the first layer to be doped with at least one metal. Alternatively or additionally, it is possible that the first layer is doped with at least one non-metal. In particular, the first layer formed as a DLC coating may have hydrogen and correspond to the type a-C: H. However, the first layer may also comprise a metal and be of the type a-C: H: Me, where Me is a metal which is preferably selected from a group consisting of chromium, tungsten and titanium. The first layer may also have hydrogen and be of the ta-C: H type. The first layer may also be doped with a nonmetal and of the type aC: H: X, where X is a nonmetal, which is preferably selected from a group consisting of silicon, oxygen, nitrogen and boron. Alternatively, it is also possible the first layer is a DLC coating which is hydrogen-free and type ta-C or type aC.
Es zeigt sich also, dass die erste Schicht mit verschiedenen Wasserstoffgehalten und/oder verschiedenen Metalldotierungen hergestellt werden kann.It thus turns out that the first layer can be produced with different hydrogen contents and / or different metal dopings.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Schicht aus einer Lage hergestellt wird. Insbesondere kann die erste Schicht aus einer einzigen Schicht bestehen und bevorzugt in einem einzigen Beschichtungszyklus hergestellt werden.According to one embodiment of the invention, it is provided that the first layer is produced from a layer. In particular, the first layer may consist of a single layer and preferably be prepared in a single coating cycle.
Alternativ ist es möglich, dass die erste Schicht aus einer Mehrzahl von Lagen hergestellt wird. Insbesondere kann die erste Schicht dann eine Mehrzahl von Schichten aufweisen und/oder in einer Mehrzahl von Beschichtungszyklen hergestellt sein.Alternatively, it is possible that the first layer is made of a plurality of layers. In particular, the first layer may then have a plurality of layers and / or be produced in a plurality of coating cycles.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die zweite Schicht, also die Schutzschicht, mittels Atomlagenabscheidung hergestellt wird. Mit diesem Verfahren ist es möglich, besonders defektarme, insbesondere lochfreie Schichten herzustellen, was sich gerade in Kombination mit einer als DLC-Beschichtung ausgebildeten ersten Schicht bewährt hat. Die zweite Schicht kann nämlich so sehr effektiv die erste Schicht vor Korrosion und/oder Degradation schützen, weil sie – hier insbesondere zusammen mit den Nanopartikeln – deren Defekte versiegelt und dabei selbst nahezu defektfrei oder defektfrei ausgebildet ist.According to a development of the invention, it is provided that the second layer, ie the protective layer, is produced by means of atomic layer deposition. With this method, it is possible to produce particularly low-defect, in particular hole-free, layers, which has proven itself in combination with a first layer designed as a DLC coating. The second layer can namely effectively protect the first layer from corrosion and / or degradation because, in particular together with the nanoparticles, it seals its defects and thereby itself is designed to be virtually defect-free or defect-free.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem eine Beschichtung für ein Substrat geschaffen wird, welches eine erste, dem Substrat bestimmungsgemäß zugewandte Schicht aus amorphem Kohlenstoff und eine auf der ersten Schicht angeordnete Mehrzahl von Nanopartikeln aufweist. In Zusammenhang mit der Beschichtung ergeben sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden. Vorzugsweise ist die Beschichtung durch eine der zuvor beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens erhältlich oder hergestellt. Dass die erste Schicht aus amorphem Kohlenstoff, die bevorzugt als DLC-Beschichtung ausgebildet ist, dem Substrat bestimmungsgemäß zugewandt ist, bedeutet insbesondere, dass diese auf dem Substrat angeordnet ist, nämlich entweder unmittelbar auf einer Substratoberfläche, oder vermittelt durch wenigstens eine Haftschicht.The object is also achieved by providing a coating for a substrate which has a first layer of amorphous carbon which is intended for the substrate and a plurality of layers arranged on the first layer Having nanoparticles. In connection with the coating, in particular, the advantages that have already been explained in connection with the method. Preferably, the coating is obtainable or manufactured by one of the previously described embodiments of the method. The fact that the first layer of amorphous carbon, which is preferably designed as a DLC coating, is intended to face the substrate means in particular that it is arranged on the substrate, namely either directly on a substrate surface, or mediated by at least one adhesive layer.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass auf den Nanopartikeln eine zweite Schicht als Schutzschicht angeordnet ist.It is preferably provided that a second layer is arranged as a protective layer on the nanoparticles.
Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Gleitelement geschaffen wird, wobei auf einer Gleitfläche des Gleitelements, mit welcher das Gleitelement bestimmungsgemäß in Kontakt mit einem Gleitpartner kommt, eine Beschichtung nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele angeordnet ist, oder wobei die Gleitfläche mittels eines Verfahrens nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschichtet ist. In Zusammenhang mit dem Gleitelement verwirklichen sich insbesondere die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem Verfahren zum Beschichten und der Beschichtung erläutert wurden.The object is also achieved by a sliding element is provided, wherein on a sliding surface of the sliding element, with which the sliding member comes in contact with a sliding partner as intended, a coating according to one of the embodiments described above, or wherein the sliding surface by means of a method according to one of the embodiments described above is coated. In particular, the advantages which have already been explained in connection with the coating process and the coating are realized in connection with the sliding element.
Bei dem Gleitelement handelt es sich insbesondere um ein Gleitelement für eine Brennkraftmaschine, wobei das Gleitelement mit seiner Gleitfläche gegenüber dem Gleitpartner gleiten soll.The sliding element is, in particular, a sliding element for an internal combustion engine, wherein the sliding element is intended to slide with its sliding surface relative to the sliding partner.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele eines solchen Gleitelements sind ein Kolben einer Brennkraftmaschine, eine Kolbenring für einen Kolben einer Brennkraftmaschine, ein Zylinder einer Brennkraftmaschine, wobei die Gleitfläche insbesondere eine Zylinderwandung ist, und insbesondere eine Zylinderlaufbuchse für einen Zylinder einer Brennkraftmaschine, wobei die Gleitfläche insbesondere eine Innenwandung der Zylinderlaufbuchse ist, an welcher bestimmungsgemäß ein Kolben oder ein Kolbenring gleitet.Preferred embodiments of such a sliding element are a piston of an internal combustion engine, a piston ring for a piston of an internal combustion engine, a cylinder of an internal combustion engine, wherein the sliding surface is in particular a cylinder wall, and in particular a cylinder liner for a cylinder of an internal combustion engine, wherein the sliding surface in particular an inner wall of the cylinder liner is, on which purpose a piston or a piston ring slides.
Gleitelemente, insbesondere für Brennkraftmaschinen, sind im Betrieb typischerweise Schmierölen, insbesondere Motoröl, ausgesetzt, sodass sich hier in besonderer Weise die Vorteile des vorgeschlagenen Verfahrens sowie der vorgeschlagenen Beschichtung verwirklichen.Sliding elements, in particular for internal combustion engines, are typically exposed to lubricating oils, in particular engine oil, during operation, so that the advantages of the proposed method and of the proposed coating are realized in a special way.
Die Beschreibung des Verfahrens einerseits sowie der Beschichtung und des Gleitelements andererseits sind komplementär zueinander zu verstehen. Verfahrensschritte, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit der Beschichtung und/oder dem Gleitelement erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Schritte einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens. Merkmale der Beschichtung und/oder des Gleitelements, die explizit oder implizit in Zusammenhang mit dem Verfahren erläutert wurden, sind bevorzugt einzeln oder miteinander kombiniert Merkmale eines bestimmungsgemäßen Ausführungsbeispiels der Beschichtung und/oder des Gleitelements. Das Verfahren zeichnet sich bevorzugt durch wenigstens einen Verfahrensschritt aus, der durch wenigstens ein Merkmal eines erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsbeispiels der Beschichtung und/oder des Gleitelements bedingt ist. Die Beschichtung und/oder das Gleitelement zeichnet/zeichnen sich bevorzugt durch wenigstens ein Merkmal aus, welches durch wenigstens einen Verfahrensschritt einer erfindungsgemäßen oder bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens bedingt ist.The description of the method on the one hand and the coating and the sliding element on the other hand are to be understood as complementary to one another. Process steps which have been explained explicitly or implicitly in connection with the coating and / or the sliding element are preferably individually or combined with one another Steps of a preferred embodiment of the method. Features of the coating and / or of the sliding element, which have been explained explicitly or implicitly in connection with the method, are preferably individually or combined with one another features of an intended embodiment of the coating and / or the sliding element. The method is preferably characterized by at least one method step, which is due to at least one feature of a coating according to the invention or preferred embodiment of the coating and / or the sliding element. The coating and / or the sliding element is preferably characterized by at least one feature that is caused by at least one method step of a preferred embodiment of the method according to the invention or preferred embodiment.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Beschichtung.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. The single figure shows a schematic representation of an embodiment of a coating.
Die einzige Figur zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Beschichtung
Auf den Nanopartikeln
Zwischen der ersten Schicht
Das Substrat
Die erste Schicht kann Wasserstoff aufweisen, insbesondere mit verschiedenen Anteilen, und/oder mit wenigstens einem Metall oder mit wenigstens einem Nichtmetall dotiert sein. Zusätzlich oder alternativ kann die erste Schicht aus einer Lage oder auch aus einer Mehrzahl von Lagen hergestellt sein.The first layer may comprise hydrogen, in particular with different proportions, and / or be doped with at least one metal or with at least one non-metal. Additionally or alternatively, the first layer may be made of one layer or of a plurality of layers.
Mögliche Herstellverfahren für die erste Schicht sind CVD, PACVD, PVD und/oder ALD. Alternativ zu dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, dass die erste Schicht direkt auf dem Substrat
Die Nanopartikel
Die Schutzschicht besteht bevorzugt aus CrN, TiN, Al2O3, und/oder TaOx. Die Dicke der zweiten Schicht
Die Haftschicht
Insgesamt zeigt sich, dass mittels des hier beschriebenen Verfahrens, der Beschichtung und des Gleitelements eine harte und zugleich korrosionsbeständige tribologische Beschichtung, insbesondere zur Verwendung in einer Brennkraftmaschine, bereitgestellt werden kann.Overall, it is found that a hard and at the same time corrosion-resistant tribological coating, in particular for use in an internal combustion engine, can be provided by means of the method, the coating and the sliding element described here.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP2574685A1 (en) | 2011-09-29 | 2013-04-03 | Federal-Mogul Burscheid GmbH | Sliding element with DLC coating |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7396905B2 (en) | 2020-01-10 | 2023-12-12 | 株式会社リケン | Sliding members and piston rings |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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