DE102018103321A1

DE102018103321A1 - Verfahren zur Herstellung von Hartstoffschichten

Info

Publication number: DE102018103321A1
Application number: DE102018103321.4A
Authority: DE
Inventors: Bernd Watzinger; Matija Burger
Original assignee: Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Current assignee: Iwis Motorsystem GmbH and Co KG
Priority date: 2018-02-14
Filing date: 2018-02-14
Publication date: 2019-08-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Hartstoffschicht beschichteten Metallbauteils, das die Verfahrensschritte Bereitstellen eines Pulvers, Bereitstellen des Substrats, Heizen des Pulvers und des Substrats in einer Heizvorrichtung und Abkühlen des Substrats, aufweist, wobei das Pulver einen Stickstoffgehalt von größer 1,5 Gew.-% aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mit einer Hartstoffschicht beschichteten Metallbauteils mit den Verfahrensschritten Bereitstellen eines Pulvers, Bereitstellen des Substrats, Heizen des Pulvers und des Substrats in einer Heizvorrichtung und Abkühlen des Substrats.
Stand der Technik
Gelenkketten mit jeweils über ein Kettengelenk miteinander verbundenen Kettengliedern sind in vielfältiger Form im Einsatz. Als Antriebs- oder Förderketten wird insbesondere der Bereich der Kettengelenke so stark beansprucht, dass ein Bedarf an einer verschleißbeständigen Lagerfläche entsteht. Auch ist es insbesondere im Hinblick auf hohe Stückzahlen sinnvoll, aufwändige Lösungen durch kostengünstige Beschichtungsverfahren und -prozesse zu ersetzen.
DE 10 2005 047 449 A1 stellt eine verschleissverbesserte Gliederkette vor, deren Kettenbolzen bzw. Kettenhülsen mit Hartstoffbeschichtungen versehen sind. Diese Beschichtungen sind mittels PVD-Verfahren (PVD: Physical Vapour Deposition) aufgebracht. Die Hartstoffschicht weist eine Dicke von 1 bis 10 µm auf und kann weiterhin mit einer Gleitstoffschicht, z.B. PTFE, umgeben sein.
In der Schrift DE 10 2006 052 869 A1 wird eine Gliederkette beschrieben, deren Gelenkfläche des Bolzens und der Hülse mit einer PVD-Hartstoffschicht versehen ist. Dabei bestehen Bolzen und Hülse aus einem hochkohlenstoffhaltigen Stahl mit einem Kohlenstoffanteil zwischen 0,4 Gew.-% und 1,2 Gew.-%.
DE 10 2011 006 294 A1 stellt ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten beschichteten Metallbauteils vor. Das Metallbauteil wird zur Anreicherung von Kohlenstoff und/oder Stickstoff in der Randschicht wärmebehandelt und danach auf eine Temperatur unterhalb der Martensitbildung abgeschreckt. Dann wird das Metallbauteil auf eine höhere Temperatur angelassen als die Temperatur, bei der der nachfolgende Beschichtungsprozess stattfindet. Die Beschichtung selbst erfolgt durch CVD- oder PVD-Verfahren (CVD: Chemical Vapour Deposition).
In DE 10 2013 222 244 A1 wird eine Kettenlasche für eine Kette beschrieben, die mit einer reibungsmindernden tribologischen Beschichtung versehen ist. Die Beschichtung wird durch PVD- oder PACVD-Verfahren aufgetragen.
DE 10 2016 215 709 A1 zeigt Kettenkomponenten wie Hülsen, Laschen, Bolzen und Rollen aus Stahl, die mit einer verschleissmindernden CrN-Schicht versehen sind. Die CrN-Schicht wird durch ein CVD-Verfahren hergestellt. Der Stickstoff wird dabei aus dem ggf. vor der Behandlung nitrierten Stahl bezogen.
Ein Gelenk für eine Rollen- oder Hülsenkette wird in WO 2014019699 A1 vorgestellt. Eine nitridische oder karbidische Hartstoffschicht wird mittels PVD- oder CVD-Verfahren auf das Gelenk aufgetragen.
Die genannten Lösungen zur Herstellung eines gehärteten beschichteten Metallbauteils weisen Nachteile auf. PVD-Verfahren benötigen einen Arbeitsdruck von 10-4 bis 10 Pa und werden bei Arbeitstemperaturen abhängig von der Art der Beschichtung bei mehreren hundert °C betrieben. PVD-Verfahren stellen also hohe Anforderungen an die Beschichtungskammer. Außerdem sind sie nicht schüttgut-tauglich. Substrat und abzuscheidendes Material (Target) sind räumlich in der Beschichtungskammer getrennt. PVD-Verfahren sind sog. Sichtlinienprozesse, d.h. nur die vom Target aus sichtbaren Flächen werden beschichtet. Innen liegende Flächen oder Bohrungen werden dünner beschichtet.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung eines gehärteten beschichteten Metallbauteils bereitzustellen, das einfacher anzuwenden ist als bisherige Verfahren, die Beschichtung von höheren Stückzahlen pro Zeiteinheit ermöglicht und damit kostengünstiger zu betreiben ist. Gleichzeitig wird eine ausreichend hohe Qualität der Hartstoffschicht gewährleistet.
Die Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines mit einer Hartstoffschicht beschichteten Metallbauteils weist vier Verfahrensschritte auf. Im ersten Verfahrensschritt wird ein Pulver bereitgestellt. Insbesondere weist das Pulver einen Stickstoffgehalt größer 1,5 Gew.-% auf. Im zweiten Verfahrensschritt wird das Substrat bereitgestellt. Im dritten Verfahrensschritt werden Pulver und Substrat in einer Heizvorrichtung aufgeheizt. Im vierten Verfahrensschritt wird das Substrat abgekühlt.
Durch CVD-Beschichtung (Chemical Vapour Deposition) wird eine harte Schicht auf dem Substrat aus hochkohlenstoffhaltigem Stahl abgeschieden, die eine große Abrieb- und Verschleißfestigkeit, eine große Härte und Temperaturbeständigkeit, eine geringe Reibung sowie gute chemische Eigenschaften und eine geringe Haftneigung aufweist. Neben der Verbesserung der Verschleißbeständigkeit erhöht die Hartstoffschicht auch die Korrosionsbeständigkeit. Dabei können kohlenstoffhaltige Stähle als Substrat geeignet sein, da diese Stähle eine ausreichende Festigkeit und Anlassbeständigkeit aufweisen. Die Hartstoffschicht kann sowohl aus metallischen als auch aus nichtmetallischen Hartstoffen bestehen. Als metallische Hartstoffe kommen alle Karbide, Nitride, Karbonitride, Boride und Silzide der Übergangsmetalle, z.B. Chrom, Wolfram, Zirkonium, Titan in Frage. Als nichtmetallische Hartstoffe sind z.B. Diamant und DLC (Diamond Like Carbon) sowie Korund, Borkabid, kubisches Bornitrid, Siliziumcarbid oder Aluminiumnitrid geeignet. Für die direkte Beschichtung der Oberflächen von Substraten aus hochkohlenstoffhaltigem Stahl haben sich im Besonderen metallische Nitridbildner, insbesondere Chromnitrid (CrN), als geeignet herausgestellt. Im Vergleich zu anderen metallischen und nichtmetallischen Hartstoffen ist Chromnitrid verfügbar und preiswert. Außerdem lässt sich Chromnitrid einfach in einer CVD-Beschichtungsanlage verarbeiten und erzeugt bei einer guten Haftung auf dem Substrat eine dünne Hartstoffschicht mit einer Schichtdicke von 1 bis 5 µm mit hoher Verschleißbeständigkeit. Das CVD-Verfahren bietet Vorteile gegenüber dem aus dem Stand der Technik bekannten PVD-Verfahren zur Erzeugung einer Hartstoffschicht. Das CVD-Verfahren ist gegenüber dem PVD-Verfahren schüttgut-tauglich und bietet wirtschaftliche Vorteile hinsichtlich Anlagentechnik, Bedienung und Prozesstechnik: Das zu beschichtende Substrat wird z.B. in einer Drehtrommel mit dem stickstoffhaltigen Pulver vermengt. Der Beschichtungsprozess erfolgt in mehreren Stunden bei einer bestimmten Prozesstemperatur und Normaldruck. Alle erreichbaren Flächen des Substrates werden gleichmäßig beschichtet, auch enge Bohrungen. Am Ende des Beschichtungsprozesses wird das beschichtete Substrat abgekühlt. Beim PVD-Verfahren sind Substrat und das abzuscheidende Material nachteilig räumlich getrennt, die Beschichtung erfolgt durch Verdampfen des abzuscheidenden Materials bei Arbeitsdrucken von 10-4 bis 10 Pa. Wegen des hohen Stickstoffanteils im Pulver ist eine vorherige Nitrierung des Substrates nicht erforderlich, kann aber dennoch durchgeführt werden.
Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 12 dargelegt.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung weist das Pulver einen Stickstoffgehalt größer 2,5 Gew.-% und besonders bevorzugt größer 4 Gew.-% auf. Das erfindungsgemäße Verfahren findet in umso geringerer Zeit statt, je höher der Stickstoffgehalt im Pulver ist. Des Weiteren sind mit einem N-haltigen Pulver höhere Schichtdicken möglich und es kann ein höherer Nitrid-Gehalt an der Oberfläche der Hartstoffschicht erreicht werden.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist das Pulver einen Aktivator zur Bildung von Chromnitrid auf. Der Prozess der CrN-Bildung auf der Oberfläche des Substrates wird durch den Einsatz von Aktivtoren ermöglicht bzw. erleichtert.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung weist das Pulver Eisen und Chrom auf. Chrom wird zur Herstellung der CrN-Hartstoffschicht benötigt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Pulver neben Eisen und Chrom Al₂O₃ und/oder ein Ammoniumhalogenid auf. Al₂O₃ fungiert als Trennmittel, das Ammoniumhalogenid, z.B. Ammoniumchlorid, dient als Aktivator für die CrN-Bildung auf dem Substrat und als weitere Stickstoff-Quelle für die CrN-Bildung der Hartstoffschicht.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Pulver neben einem Ammoniumhalogenid eine weitere stickstoffhaltige Substanz auf. Um einen hohen Stickstoff-Anteil in der Hartstoffschicht zu erreichen, ist eine weitere Stickstoff-Quelle erforderlich.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung ist die weitere stickstoffhaltige Substanz ein Nitrid. Nitride, insbesondere Metallnitride sind in Pulverform in preisgünstig zu beziehen und ermöglichen ein kostengünstiges erfindungsgemäßes Verfahren.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Nitrid Eisennitrid und/oder Chromnitrid. Chromnitrid wird zur Ausbildung der Hartstoffschicht auf dem Substrat benötigt. Außerdem sind Metallnitride in Pulverform preisgünstig zu beziehen.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung weisen die Substanzen des Pulvers ohne die Anteile der Ammoniumhalogenide einen Stickstoffgehalt von größer 1 Gew.-%, bevorzugt größer 2 Gew.-% und besonders bevorzugt größer 3 Gew.-% auf. Die Ammoniumhalogenide, z.B. Ammoniumchlorid, dienen im Wesentlichen als Aktivator der Bildung der Hartstoffschicht und nur untergeordnet als Stickstoff-Quelle. Der für die Bildung der CrN-Hartstoffschicht auf dem Substrat nötige Stickstoff wird im Wesentlichen von Nitriden, bevorzugt FeN und CrN, bereitgestellt. Je höher der Stickstoffgehalt im Pulver, desto schneller kann das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden. Weiterhin sind mit einem N-haltigen Pulver höhere Schichtdicken möglich und die Nitrid-Bildung an der Oberfläche der Hartstoffschicht wird verbessert.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Prozesstemperatur des erfindungsgemäßen Verfahrens zumindest teilweise höher als 450°C, bevorzugt höher als 500°C und besonders bevorzugt höher als 550°C. Diese hohen Temperaturen sind notwendig, um die Reaktion im CVD-Verfahren zur Bildung der Hartstoffschicht ablaufen zu lassen.
In einer weiteren Gestaltung der Erfindung ist das Substrat ein Kettenbauteil, z.B. eine Innen- und/oder Außenlasche, eine Hülse und/oder ein Bolzen eines Kettenbauteils. Die Kette weist Außenlaschen auf, die durch Innenlaschen verbunden sind. Bolzen sind in jeweils einer Hülse drehbar gelagert. Bolzen und Hülse sind im Betrieb hohem Verschleiß ausgesetzt und daher besonders für die Beschichtung mit einer Hartstoffschicht geeignet. Gegenüber herkömmlichen Schutzschichten ist es bei der Verwendung einer Hartstoffschicht in einer Kette ausreichend, wenn die Hartstoffschicht auf der Gelenkfläche des Bolzens und/oder der Hülse eine Schichtdicke zwischen 1 und 20 um aufweist. Trotz dieser geringen Schichtdicke ermöglichen diese Hartstoffschichten auf der Gelenkfläche des Bolzens und/oder der Hülse einen guten korrosiven Schutz und eine gute Verschleißbeständigkeit. Dabei ist es ausreichend, wenn der Kontaktbereich zwischen Bolzen und der Hülse mit der Hartstoffschicht versehen ist. Die Hafteigenschaften erlauben es, nur den tatsächlich benötigten Bereich zu beschichten.
In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist das Substrat ein Stahlbauteil, das vor Beginn des Beschichtungsprozesses nitriert wurde. Der Stickstoff, der durch die Nitrierung in das Substrat eingebracht wird, dient als weitere Stickstoff-Quelle. Der Stickstoff diffundiert bei den hohen Prozesstemperaturen an die Oberfläche des Substrates und bildet dort FeN bzw. CrN.
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines mit einer Hartstoffschicht beschichteten Metallbauteils sind in den Zeichnungen schematisch vereinfacht dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:

1: Aufbau einer Kette zur Verwendung in Kettenantrieben
2: Prozess der Hartstoffschicht-Bildung durch CVD-Verfahren aus dem Stand der Technik
3: Prozess der Hartstoffschicht-Bildung durch erfindungsgemäßes CVD-Verfahren
4: Ein weiterer Prozess der Hartstoffschicht-Bildung durch erfindungsgemäßes CVD- Verfahren
5: Ein weiterer Prozess der Hartstoffschicht-Bildung durch erfindungsgemäßes CVD- Verfahren
6: Schliffbild der Hartstoffschicht, die durch das erfindungsgemäße CVD-Verfahren erzeugt wurde

1 zeigt zwei Kettenglieder einer Kette 10, die z.B. in Kettenantrieben eingesetzt werden kann. Die Kette 10 ist als Hülsenkette ausgeführt, mit jeweils über ein Kettengelenk verbundenen Innenkettengliedern und Außenkettengliedern. Das Innenkettenglied besteht hierbei aus jeweils zwei parallel verlaufenden Innenlaschen 13 und zwei die Innenlaschen 13 miteinander verbindenden Hülsen 12, wobei die Hülsen 12 senkrecht zu den Innenlaschen 13 stehen.
Die Außenkettenglieder 14 bestehen aus zwei parallel verlaufenden Außenlaschen 14, die mit zwei Bolzen 11 miteinander verbunden sind, wobei die Bolzen 11 drehbar in den Hülsen 12 der Innenkettenglieder 13 gelagert sind. Das Außenkettenglied 14 ist durch den Bolzen 11 drehbar an einem angrenzenden Innenkettenglied 13 befestigt und verbindet durch die Außenlaschen 14 das Innenkettenglied 13 mit einem zweiten Innenkettenglied 13, wobei die Außenlaschen 14 parallel zu den Innenlaschen 13 verlaufen. Die Bolzen 11 des Außenkettenglieds 14 sind in den Hülsen 12 des Innenkettenglieds 13 drehbar gelagert, wodurch die Verbindung jeweils ein Kettengelenk der Kette 10 bilden. Die Bolzen 11 der Kette 10 bestehen vollständig aus einem kohlenstoffhaltigen Stahl, z.B. 34CrAlMo5, wobei die Gelenkfläche des Bolzens 11 mit einer in einem CVD-Verfahren aufgetragenen CrN-Hartstoffschicht versehen ist. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Hülse 12 aus einem kohlenstoffhaltigen Material hergestellt sein und auf ihrer Gelenkfläche bzw. der Lagerfläche mit einer CVD-Hartstoffschicht versehen sein.
Beispielhaft wird im Folgenden das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren von Bolzen bestehend aus kohlenstoffhaltigen Stahl 34CrAlMo5 eines Kettengliedes in vier Ausführungsbeispielen beschrieben. Die Bolzen 11 werden für alle Ausführungsbeispiele mittels Schleifen, Härten, Nitrieren/Nitrocarburieren/Carbonitrieren, Gleitschleifen und Waschen vorbehandelt. 150 g Bolzen 11 werden jeweils mit 300 g Pulver vermengt und in einem Drehrohr bei 7 U/min und 800 °C in einer sauerstofffreien Stickstoffatmosphäre beschichtet. Das Pulver weist eine Korngröße von 63 bis 300 µm auf. Optional kann ein ein Trennmittel, z.B. Al2O3, verwendet werden. Die Aufheizrate ist dabei die für den Ofen maximal mögliche. Nach dem Beschichten werden die Bolzen 11 bei geschlossenem Ofen langsam abgekühlt. Nach dem Abkühlen werden die Bolzen 11 gehärtet, angelassen und einer Oberflächenbehandlung z.B. durch Gleitschleifen unterzogen.
In Ausführungsbeispiel 1 weist das Pulver 68 - 75 % Cr auf, der Anteil des Stickstoffs ist kleiner als 0,04 %, der Rest ist Fe. Als Aktivator ist Ammoniumchlorid mit einem Anteil von 0,03 % im Pulver vorhanden. Der CVD-Prozess zur Beschichtung erfolgt innerhalb von 6 Stunden. Der für die Ausbildung durch das CVD-Verfahren benötigte Stickstoff wird in Ausführungsbeispiel 1 also durch den nitrocarbonierten Stahl des Bolzens und das im Pulver vorhandene Ammoniumchlorid bereitgestellt.
Das Pulver in Ausführungsbeispiel 2 weist 63 % Cr und 9 - 11 % Stickstoff (als Cr- bzw. Fe-Nitrid) sowie 0,05 % Ammoniumchlorid auf, der Rest ist Fe. Der CVD-Prozess zur Beschichtung erfolgt innerhalb von 6 Stunden.
In Ausführungsbeispiel 3 weist das Pulver 63 % Cr und 9 - 11 % Stickstoff (als Cr- bzw. Fe-Nitrid) sowie 0,03 % Ammoniumchlorid auf, der Rest ist Fe. Der CVD-Prozess zur Beschichtung erfolgt innerhalb von 6 Stunden.
Das Pulver in Ausführungsbeispiel 4 weist 63 % Cr und 9 - 11 % Stickstoff (als Cr- bzw. Fe-Nitrid) sowie 0,05 % Ammoniumchlorid auf, der Rest ist Fe. Der CVD-Prozess zur Beschichtung erfolgt innerhalb von 3 Stunden.
Die Ausführungsbeispiele 2, 3, 4 zeigen im Schliffbild CrN-Ausscheidungen in der obersten Lage der CrC-Schicht, der Anteil beträgt ca. 12 %, die Korngrößen schwanken zwischen 0,1 und 2 um. Das erfindungsgemäße Verfahren ist also geeignet, eine CrN-Hartstoffschicht auf einem Metallbauteil aufzutragen. Gleichzeitig ist das erfindungsgemäße Verfahren im Vergleich zum PVD-Verfahren einfacher und damit kostengünstiger durchzuführen.
2 zeigt schematisch den Prozess der Metallnitrid-Schichtbildung während des CVD-Prozesses, wie aus dem Stand der Technik bzw. aus Ausführungsbeispiel 1 bekannt. Das Pulver weist die Bestandteile Trennmittel 1, Aktivator 2, Metall 3 sowie Metallnitrid 4 auf. Das vor dem Beschichtungsprozess nitrierte Bulkmaterial 5 wird während des CVD-Prozesses mit einer Hartstoffschicht 6 versehen. Die Hartstoffschicht 6 wird im Wesentlichen durch das aus dem Pulver stammenden Metall und dem aus dem Bulkmaterial 5 stammenden Stickstoff gebildet.
In 3 ist ein Prozess der Metallnitrid-Schichtbildung während des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das Bulkmaterial 5 ist vor dem Beschichtungsprozess nicht nitriert worden. Das Pulver weist die Bestandteile Trennmittel 1, Aktivator 2, Metall 3 sowie Metallnitrid 4 auf. Das Trennmittel 1, z.B. Al2O3, dient dazu eine Verklumpung des Pulvers zu verhindern. Der Aktivator 2 ist üblicherweise ein Ammoniumhalogenid, z.B. Ammoniumchlorid, und dient als Aktivator für die CrN-Bildung. Vorwiegend Cr und in geringerem Anteil Fe bilden in pulverförmiger Form die Metalle des Pulvers. Beide Metalle sind ebenfalls als Nitride Bestandteile des Pulvers. Das Bulkmaterial 5 wird während des CVD-Prozesses mit einer Hartstoffschicht 6 versehen. Die Hartstoffschicht 6 wird durch das Metall aus dem Pulver stammend und dem Stickstoff aus dem Pulver stammend gebildet. Der Stickstoff wird dabei aus dem Aktivator 2, z.B. Ammoniumchlorid, abgespalten und in die Hartstoffschicht eingebaut.
4 zeigt einen weiteren Prozess der Metallnitrid-Schichtbildung während des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das Bulkmaterial 5 ist vor dem Beschichtungsprozess nicht nitriert worden. Das Pulver weist die Bestandteile Trennmittel 1, Aktivator 2, Metall 3 sowie Metallnitrid 4 auf. Das Bulkmaterial 5 wird während des CVD-Prozesses mit einer Hartstoffschicht 6 versehen. Die Hartstoffschicht 6 wird durch das Metall aus dem Pulver stammend und dem Stickstoff aus dem Pulver stammend gebildet. Der Stickstoff wird dabei aus dem Metallnitrid abgespalten und in die Hartstoffschicht eingebaut.
In 5 ist ein weiterer Prozess der Metallnitrid-Schichtbildung während des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Das Bulkmaterial 5 ist vor dem Beschichtungsprozess nicht nitriert worden. Das Pulver weist die Bestandteile Trennmittel 1, Aktivator 2, Metall 3 sowie Metallnitrid 4 auf. Das Bulkmaterial 5 wird während des CVD-Prozesses mit einer Hartstoffschicht 6 versehen. Die Hartstoffschicht 6 wird durch das Metallnitrid 4 aus dem Pulver stammend und dem Stickstoff aus dem Pulver stammend gebildet. Der Stickstoff wird dabei aus dem Metallnitrid 4 abgespalten und in die Hartstoffschicht 6 eingebaut.
Die in 2 - 5 dargestellten Prozesse der Hartstoff-Schichtbildung erfolgen gleichzeitig. Alternativ kann das Bulkmaterial vor dem Prozessbeginn nitriert werden, um den Stickstoff-Anteil zu erhöhen. Die Nitrierung ist aber aufgrund des hohen Stickstoff-Anteils im Pulver nicht notwendig.
6 zeigt ein Schliffbild der Hartstoffschicht 6 auf einem Bolzen. Die oberste Lage der Hartstoffschicht 6 weist eine Schichtdicke von 5,7 µm auf, darunter ist eine weitere Hartstoffschicht 6 mit einer Schichtdicke von 2,2 µm. In der obersten Schicht sind CrN-Ausscheidungen vorhanden.
Bezugszeichenliste

1: Trennmittel
2: Aktivator
3: Metall
4: Metallnitrid
5: Bulkmaterial
6: Hartstoffschicht
10: Kette
11: Bolzen
12: Hülse
13: Innenlasche
14: Außenlasche
M: Metall
N: Stickstoff

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005047449 A1 [0003]
DE 102006052869 A1 [0004]
DE 102011006294 A1 [0005]
DE 102013222244 A1 [0006]
DE 102016215709 A1 [0007]
WO 2014019699 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur Herstellung eines mit einer Hartstoffschicht beschichteten Metallbauteils, das folgende Verfahrensschritte aufweist: • Bereitstellen eines Pulvers, • Bereitstellen des Substrats, • Heizen des Pulvers und des Substrats in einer Heizvorrichtung, • Abkühlen des Substrats, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver einen Stickstoffgehalt von größer 1,5 Gew.-% aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines mit einer Hartstoffschicht beschichteten Metallbauteils nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver einen Stickstoffgehalt von größer 2,5 Gew.-% besonders bevorzugt größer 4 Gew.-% aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines mit einer Hartstoffschicht beschichteten Metallbauteils nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver einen Aktivator zur Bildung von Chromnitrid aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines mit einer Hartstoffschicht beschichteten Metallbauteils nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver Eisen und Chrom aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines mit einer Hartstoffschicht beschichteten Metallbauteils nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver Eisen, Chrom, Al₂O₃ und/oder ein Ammoniumhalogenid aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines mit einer Hartstoffschicht beschichteten Metallbauteils nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver neben dem Ammoniumhalogenid eine weitere stickstoffhaltige Substanz aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines mit einer Hartstoffschicht beschichteten Metallbauteils nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die weitere stickstoffhaltige Substanz ein Nitrid ist.
Verfahren zur Herstellung eines mit einer Hartstoffschicht beschichteten Metallbauteils nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, dass das Nitrid Eisennitrid und/oder Chromnitrid ist.
Verfahren zur Herstellung eines mit einer Hartstoffschicht beschichteten Metallbauteils nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass der Stickstoffgehalt der Substanzen des Pulvers ohne die Anteile der Ammoniumhalogenide größer als 1 Gew.-%, bevorzugt größer als 2 Gew.-% besonders bevorzugt größer 3 Gew.-% ist.
Verfahren zur Herstellung eines mit einer Hartstoffschicht beschichteten Metallbauteils nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass die Prozesstemperatur zeitweise höher als 450°C, bevorzugt größer als 500°C besonders bevorzugt größer als 550°C
Verfahren zur Herstellung eines mit einer Hartstoffschicht beschichteten Metallbauteils nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein Kettenbauteil wie beispielsweise eine Innen- und/oder Außenlasche, Hülse und/oder Bolzen ist.
Verfahren zur Herstellung eines mit einer Hartstoffschicht beschichteten Metallbauteils nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat ein Stahlbauteil ist und vor Prozessbeginn nitriert wurde.