DE19840966A1

DE19840966A1 - Surface coating for a substrate and method for forming a surface coating

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Publication number: DE19840966A1
Application number: DE19840966A
Authority: DE
Original assignee: Impreglon International LLC
Current assignee: Impreglon International LLC
Priority date: 1998-09-08
Filing date: 1998-09-08
Publication date: 2000-03-09
Also published as: WO2000013807A1

Abstract

The invention relates to a low friction, wear-resistant and antiadhesive surface coating which is designed for a substrate (14). Island shaped projections (18, 18') made from the same material as the coating are formed and evenly distributed over the substrate (14). The invention also relates to a method for producing such a surface coating, according to which projections (18, 18') are formed on the substrate, said projections being made from the same material as the surface coating and exhibiting the shape of islands evenly distributed on the surface of the substrate (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine insbesondere anti-adhäsive, reibungsarme oder verschleißfeste Oberflächenbeschichtung für ein Substrat bzw. ein Verfahren zur Ausbildung einer ins besondere antiadhäsiven, reibungsarmen oder verschleißfesten Oberflächenbeschichtung auf einem Substrat.The invention relates in particular to an anti-adhesive, low-friction or wear-resistant Surface coating for a substrate or a method for forming an ins special anti-adhesive, low-friction or wear-resistant surface coating a substrate.

Es ist bekannt, die Oberfläche eines Substrates, also eines Werkstückes oder eines Ge brauchsgegenstandes, mit einer Oberflächenbeschichtung zu versehen, um die mechanischen Eigenschaften der Oberfläche bestimmten Anordnungen anzupassen.It is known the surface of a substrate, ie a workpiece or a Ge to provide a surface coating to the mechanical Adapt properties of the surface to certain arrangements.

Ein berühmtes Beispiel sind die sogenannten "Teflon-Pfannen", deren Bratfläche mit einem anti-adhäsiven Material, in der Regel PTFE, ausgekleidet ist, um das Anhaften der ge bratenen Lebensmittel an der Oberfläche der Pfanne zu verhindern.A famous example are the so-called "Teflon pans", the frying surface with a anti-adhesive material, usually PTFE, is lined to adhere to the ge to prevent frying food on the surface of the pan.

Diese anti-adhäsiven Oberflächenbeschichtungen bestehen in der Regel aus einem hoch polymeren Werkstoff, z. B. hochpolymeres Silikon, das mit einem der üblichen Verfahren, beispielsweise Sprühen, Aufstreichen, Beschichten etc. aufgebracht wird. These anti-adhesive surface coatings usually consist of a high polymeric material, e.g. B. high polymer silicone using one of the usual methods, for example spraying, painting, coating, etc. is applied.

Will man die Reibung an der Oberfläche des Substrates verringern oder die Verschleiß festigkeit der Oberfläche erhöhen, wie es beispielsweise für Gleitstrecken in der Industrie erforderlich ist, so können keramische oder metallische Oberflächenbeschichtungen durch Flammspritzen oder Plasmaspritzen aufgebracht werden.Do you want to reduce the friction on the surface of the substrate or wear Increase surface strength, as is the case, for example, for gliding routes in industry is necessary, ceramic or metallic surface coatings can Flame spraying or plasma spraying can be applied.

Auch eine Kombination dieser beiden Beschichtungstechniken ist möglich, d. h., auf eine flammgespritzte Metall- oder Keramikschicht wird z. B. eine anti-adhäsive Schicht z. B. aus Silikon aufgebracht, um die Poren und Vertiefungen der Oberfläche der keramischen oder metallischen Schicht auszufüllen.A combination of these two coating techniques is also possible. that is, on a flame-sprayed metal or ceramic layer is z. B. an anti-adhesive layer z. B. from Silicone applied to the pores and depressions of the surface of the ceramic or fill out metallic layer.

Die hochpolymere Schicht führt zu der erwünschten Verringerung der Haftung, während die Spitzen der keramischen oder metallischen Schicht, die die hochpolymere Schicht durchdringen, die Verschleißfestigkeit erhöhen.The high polymer layer leads to the desired reduction in adhesion while the tips of the ceramic or metallic layer that make up the high polymer layer penetrate, increase wear resistance.

Eine weitere Oberflächen-Eigenschaft, die sich durch eine solche Beschichtung verändern läßt, ist die Traktion. So werden beispielsweise für Greifwerkzeuge in der Industrie Oberflächen benötigt, die eine hohe Reibung haben und damit eine ausreichende Griffestig keit gewährleisten. Auch dies kann durch Verwendung einer entsprechenden geeigneten hochpolymeren Oberflächenbeschichtung erreicht werden.Another surface property that is changed by such a coating is traction. For example, for gripping tools in industry Surfaces needed that have a high friction and therefore a sufficient grip guarantee. This can also be done by using an appropriate one high polymer surface coating can be achieved.

Die Grundzüge dieser bekannten Beschichtungen werden in der DE-A 41 14 964, der US- A-5,635,002 und der EP-A-285 722 beschrieben.The basic features of these known coatings are described in DE-A 41 14 964, the US A-5,635,002 and EP-A-285 722.

Diesem Stand der Technik liegt das folgende Prinzip zugrunde: Um Oberflächenbeschich tungen mit guten Gleiteigenschaften, also geringer Reibung, und/oder guten Anti- Adhäsions-Eigenschaften zu erhalten, versuchte man, den Oberflächenkontaktbereich durch Aufbringen von rauhen Beschichtungen mit unterschiedlichen Rauhigkeitsgraden und unterschiedlichen Abständen zwischen den Spitzen der keramischen Schicht, siehe ins besondere US-A-5,635,002, zu beeinflussen. Dabei ergibt sich jedoch das Problem, daß sowohl die Rauhigkeit der Oberfläche als auch ihre mechanische Beschaffenheit sehr starken Schwankungen unterworfen ist, also keine exakte Reproduzierbarkeit einer bestimmten Oberflächenbeschichtung und nicht einmal gleichmäßige Eigenschaften über die gesamte Oberfläche möglich waren. Viele Faktoren, wie beispielsweise die Rauhigkeit des Beschich tungsmaterials, das Verhältnis zwischen kleinen und großen Partikeln der Beschichtung und damit die Höhen der Spitzen der Beschichtung, die Einstellungen der Sprühvorrichtungen sowie die Durchführung der Auftragverfahren beeinflussen die Ausbildung der Oberflächen beschichtung und insbesondere das maximale Verhältnis zwischen den Vertiefungen und den Spitzen der Oberflächenbeschichtung. Aufgrund dieser kaum zu steuernden, stark schwan kenden Parameter ändern sich die Eigenschaften und die Benutzungsdauer solcher Ober flächenbeschichtungen in weiten Bereichen, so daß keine exakten Angaben möglich sind.This prior art is based on the following principle: To coat the surface conditions with good sliding properties, i.e. low friction, and / or good anti- To obtain adhesion properties, an attempt was made to pass through the surface contact area Application of rough coatings with different degrees of roughness and different distances between the tips of the ceramic layer, see ins special US-A-5,635,002. However, there is the problem that both the roughness of the surface and its mechanical properties are very strong Is subject to fluctuations, i.e. no exact reproducibility of a particular one Surface coating and not even properties over the entire Surface were possible. Many factors, such as the roughness of the coating tion material, the ratio between small and large particles of the coating and hence the heights of the tips of the coating, the settings of the spray devices and the execution of the application process influence the formation of the surfaces coating and in particular the maximum ratio between the wells and the Tips of the surface coating. Because of this hard to control, strong swan These parameters change the properties and the duration of use of such super surface coatings in wide areas, so that no exact information is possible.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Oberflächenbeschichtung für ein Substrat sowie ein Verfahren zur Ausbildung einer solchen Oberflächenbeschichtung zu schaffen, bei denen die oben erwähnten Nachteile nicht auftreten. Insbesondere sollen eine Oberflächenbeschichtung und ein Verfahren zur Ausbildung einer solchen Oberflächen beschichtung geschaffen werden, die auf verfahrenstechnisch einfache Weise eine sehr gute Reproduzierbarkeit des Verhältnisses zwischen den Kontaktbereichen und den Nicht- Kontaktbereichen der Oberflächenbeschichtung ermöglichen.The invention is therefore based on the object of a surface coating for Substrate and a method for forming such a surface coating create, in which the disadvantages mentioned above do not occur. In particular, a Surface coating and a method for forming such surfaces coating are created that are very good in a process-technically simple manner Reproducibility of the relationship between the contact areas and the non- Allow contact areas of the surface coating.

Dies wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 13 erreicht.This is achieved according to the invention by the features of claims 1 and 13.

Zweckmäßige Ausführungsformen werden durch die Merkmale der zugehörigen Unter ansprüche definiert.Appropriate embodiments are characterized by the features of the associated sub claims defined.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen darauf, daß die bisher übliche, die gesamte Oberfläche des Substrates bedeckende Oberflächenbeschichtung durch eine partielle Oberflächenbeschichtung ersetzt wird, nämlich über die Oberfläche des Substrates gleich mäßig verteilte, inselartige Vorsprünge. Dadurch erhält man ein sehr gut reproduzierbares, praktisch konstantes Verhältnis zwischen den Kontaktflächen der Oberfläche, also den Stirnflächen der inselartigen Vorsprünge, und den Flächen der Täler zwischen diesen Vorsprüngen, so daß in Anbetracht der Größe dieser "makroskopischen Kontaktverteilung" die zusätzliche "mikroskopische Kontaktverteilung" zwischen den Spitzen einer Schicht und den Vertiefungen zwischen diesen Spitzen eine vergleichsweise kleine Rolle spielt und damit stabile, sehr gut reproduzierbare Verhältnisse geschaffen werden. The advantages achieved with the invention are based on the fact that the usual, the entire surface of the substrate covering surface coating by a partial Surface coating is replaced, namely the same over the surface of the substrate moderately distributed, island-like projections. This gives you a very reproducible, practically constant ratio between the contact surfaces of the surface, i.e. the End faces of the island-like projections, and the areas of the valleys between them Projections so that given the size of this "macroscopic contact distribution" the additional "microscopic contact distribution" between the tips of a layer and the depressions between these tips play a comparatively small role and so that stable, very reproducible conditions are created.

Das Verhältnis zwischen Kontakt- und Nicht-Kontaktbereichen läßt sich auch sehr exakt einstellen, indem die Querschnitts-Größen und -Formen der inselartigen Vorsprünge entsprechend ausgewählt werden.The relationship between contact and non-contact areas can also be very precise adjust by the cross-sectional sizes and shapes of the island-like protrusions be selected accordingly.

In diesem Zusammenhang ist wichtig, daß die inselartigen Vorsprünge flächenmäßig gleichmäßig über die Oberfläche des Substrates verteilt werden, um größere Inhomogenitä ten in den Oberflächenkontakten zu vermeiden.In this context, it is important that the island-like projections in terms of area be evenly distributed over the surface of the substrate to greater inhomogeneity to avoid in the surface contacts.

Es hat sich, auch aus verfahrenstechnischen Gründen, als zweckmäßig herausgestellt, wenn die inselartigen Vorsprünge, in Draufsicht gesehen, gleiche Querschnittsformen haben, bevorzugt regelmäßige geometrische Formen, wie Rechtecke, insbesondere Quadrate, Vielecke, insbesondere regelmäßige Vielecke wie Sechsecke, Achtecke, etc., oder auch Kreise.It has turned out to be useful, also for procedural reasons, if the island-like projections, seen in plan view, have the same cross-sectional shapes, prefers regular geometric shapes, such as rectangles, especially squares, Polygons, in particular regular polygons such as hexagons, octagons, etc., or also Circles.

Durch entsprechende Einstellung der Größe der Vorsprünge in Bezug auf die Täler zwi schen den Vorsprüngen lassen sich die mechanischen Eigenschaften dieser Oberflächen beschichtungen den gestellten Anforderungen anpassen.By appropriate adjustment of the size of the projections in relation to the valleys between The mechanical properties of these surfaces can be protruded adapt coatings to the requirements.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung läßt sich sowohl bei "Einfach-Schichten", also bei einer Oberflächenbeschichtung nur aus einem hochpolymeren Werkstoff, nur aus Metall oder nur aus Keramik, als auch bei Mehrfachbeschichtungen anwenden, bei der eine oder mehrere hochpolymere Schicht(en) auf eine oder mehrere Zwischenschicht(en) aus Keramik oder Metall aufgebracht werden.The configuration according to the invention can be used both for "single layers", ie for a surface coating only from a high polymer material, only from metal or use only ceramic, as well as for multiple coatings, in which one or several highly polymeric layer (s) on one or more intermediate layer (s) made of ceramic or metal can be applied.

Die Höhen-Differenz zwischen den Kontaktbereichen und den Nicht-Kontaktbereichen einer solchen Oberflächenbeschichtung läßt sich in weiten Grenzen variieren, und zwar jeweils exakt reproduzierbar, so daß immer gleichmäßige Verhältnisse gewährleistet sind.The height difference between the contact areas and the non-contact areas of a Such surface coating can be varied within wide limits, in each case exactly reproducible, so that even conditions are always guaranteed.

Durch Verwendung von verschiedenen Beschichtungsmaterialien für die Täler zwischen den Vorsprüngen sowie für die Spitzen, die durch die Stirnflächen der inselartigen Vorsprünge gebildet werden, also durch diese Mikrostruktur, können beispielsweise die Trag- oder Belastungseigenschaften der Oberflächenbeschichtung auf die Spitzen und die Anti-Adhä sionseigenschaften auf die Täler konzentriert werden.By using different coating materials for the valleys between the Projections, as well as for the tips, through the end faces of the island-like projections can be formed, that is, by this microstructure, for example, the support or Load properties of the surface coating on the tips and the anti-adhesion sion properties are concentrated on the valleys.

Diese prinzipiellen Möglichkeiten lassen sich wiederum mit spezifischen Flächenverhältnissen zwischen Kontakt- und Nicht-Kontaktbereichen und/oder unterschiedlichen Höhen der inselartigen Vorsprünge kombinieren.These basic possibilities can in turn be achieved with specific area ratios between contact and non-contact areas and / or different heights of the island-like projections combine.

Über die Oberfläche des Substrates gesehen können auch die Höhen der inselartigen Vorsprünge variiert werden, um bestimmte Reibungs- oder Anti-Adhäsions-Eigenschaften zu erzielen. Zu diesem Zweck kann die Oberflächenbeschichtung in mehreren Schritten aufgebracht werden, wobei die Zahl der Schritte, über die Oberfläche des Substrates gesehen, variiert wird. Jeweils ein, zwei oder mehrere Aufbringschritte führen zu ent sprechend höheren inselartigen Vorsprüngen.Seen over the surface of the substrate, the heights of the island-like Protrusions can be varied to have specific friction or anti-adhesion properties to achieve. For this purpose, the surface coating can be done in several steps are applied, the number of steps over the surface of the substrate seen, is varied. One, two or more application steps lead to ent speaking higher island-like protrusions.

Die nach dem Stand der Technik aufgrund der Mikrostruktur der Oberflächenbeschichtung erzielbaren Vorteile lassen sich auch hier realisieren, jedoch verbunden mit den Vorteilen einer makroskopischen Einstellung der Oberfläche.The state of the art due to the microstructure of the surface coating achievable advantages can also be realized here, but combined with the advantages a macroscopic adjustment of the surface.

Die inselartigen Vorsprünge können mit allen für diesen Zweck bekannten Verfahren erzeugt werden. Besonders geeignet sind Masken oder Schablonen, die auf die Oberfläche des Substrates aufgelegt werden und mit Durchbrüchen versehen sind, die den Querschnitts formen der inselartigen Vorsprünge entsprechen. Insbesondere für Walzenoberflächen können diese Masken oder Schablonen auch haftend, z. B. als Klebefolien ausgebildet sein, die nach dem Beschichtungsvorgang wieder entfernt bzw. zerstört werden. Keramische oder metallische Werkstücke werden durch Flamm- oder Plasmaspritzen und hochpolymere Werkstücke beispielsweise durch Aufsprühen, Aufstreichen oder ein ähnliches Verfahren so aufgebracht, daß sie die Durchbrüche der Maske oder Schablone ausfüllen und dadurch die inselartigen Vorsprünge erzeugen.The island-like projections can be done with all methods known for this purpose be generated. Masks or stencils placed on the surface are particularly suitable of the substrate are placed and are provided with openings that cross-section shapes of the island-like projections correspond. Especially for roller surfaces these masks or stencils can also adhere, e.g. B. be designed as adhesive films, which are removed or destroyed after the coating process. Ceramic or Metallic workpieces are made by flame or plasma spraying and highly polymeric Workpieces, for example, by spraying, brushing or a similar process applied that they fill the openings of the mask or stencil and thereby the generate island-like projections.

Um im Vergleich mit den bisher üblichen mikroskopischen Strukturen relevante Unter schiede zu erzielen, liegt nach einer bevorzugten Ausführungsform das Verhältnis der tragenden Fläche der Oberflächenbeschichtung zu der nicht-tragenden Fläche im Bereich zwischen etwa 25% und 75%, d. h. mindestens 25% der Fläche der Oberflächenbeschich tung muß als Kontaktfläche zur Verfügung stehen.In order to be relevant in comparison with the previously usual microscopic structures To achieve differences, according to a preferred embodiment, the ratio of bearing surface of the surface coating to the non-bearing surface in the area between about 25% and 75%, i.e. H. at least 25% of the surface of the surface coating tion must be available as a contact surface.

Als Material für die Oberflächenbeschichtung kommen alle bisher üblichen Materialien einzeln oder in Kombination in Frage, also keramische Werkstoffe, insbesondere Alumini umoxid, metallische Werkstoffe, wie z. B. Stahl, und hochpolymere Werkstoffe, ins besondere auf der Basis von Silikon, aber auch PTFE und PFA.All the usual materials come as a material for the surface coating individually or in combination in question, that is ceramic materials, in particular aluminum Umoxid, metallic materials, such as. B. steel, and high polymer materials, ins especially based on silicone, but also PTFE and PFA.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention is described below using exemplary embodiments with reference to the accompanying schematic drawings explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Maske bzw. eine Schablone für die Herstellung der Oberflächenbe schichtung, und zwar in Draufsicht (oben) und in der Seitenansicht (unten), Fig. 1 a coating mask or a mask for producing the Oberflächenbe, in plan view (top) and in the side view (bottom),

Fig. 2 die über der zu beschichtenden Oberfläche des Substrates angeordnete Mas ke, Fig. 2, the ke on the arranged surface to be coated of the substrate Mas,

Fig. 3 die auf die Oberfläche des Substrates aufgelegte Maske, deren Durchbrüche mit dem Material der Oberflächenbeschichtung gefüllt sind, Fig. 3, the original placed on the surface of the substrate mask whose openings are filled with the material of the surface coating,

Fig. 4 das Substrat mit den inselartigen Vorsprüngen nach dem Abnehmen der Maske, Fig. 4, the substrate with the island-like protrusions after removing the mask,

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein Muster einer Oberflächenbeschichtung mit kreisförmigen Vorsprüngen, Fig. 5 is a plan view of a pattern of a surface coating with circular projections,

Fig. 6 eine Fig. 5 vergleichbare Darstellung eines Musters, bei dem die kreisförmi gen Vorsprünge einen kleineren Durchmesser haben, Fig. 6 is a Fig. 5 similar illustration of a pattern in which the gene kreisförmi projections have a smaller diameter,

Fig. 7 eine Draufsicht auf ein Muster einer Oberflächenbeschichtung mit quadrati schen Vorsprüngen, Fig. 7 is a plan view of a pattern of a surface coating rule with quadrati projections,

Fig. 8 eine Fig. 7 vergleichbare Darstellung eines Musters, bei dem die quadrati schen Vorsprünge eine größere Oberfläche haben, Fig. 8 is a Fig. 7 similar illustration of a pattern in which the rule quadrati protrusions have a larger surface area,

Fig. 9 einen vertikalen Schnitt durch den Oberflächenbereich eines Substrates mit einer einschichtigen Oberflächenbeschichtung, Fig. 9 is a vertical section through the surface area of a substrate with a single surface coating,

Fig. 10 einen vertikalen Schnitt durch den Oberflächenbereich eines Substrates mit einer zweischichtigen Oberflächenbeschichtung, wobei sich die obere Schicht der Oberflächenbeschichtung nur auf den Stirnflächen der unteren Schicht befindet, Fig. 10 is a vertical section through the surface area of a substrate with a two-layered surface coating, whereby the upper layer of the surface coating is located only on the end faces of the lower layer,

Fig. 11 eine Fig. 10 vergleichbare Darstellung einer zweischichtigen Oberflächen beschichtung, bei der sich jedoch die obere Schicht über die gesamte Ober fläche erstreckt, und Fig. 11 is a Fig. 10 comparable representation of a two-layer surface coating, but in which the upper layer extends over the entire upper surface, and

Fig. 12 einen vertikalen Schnitt durch den Oberflächenbereich eines Substrates mit einer einschichtigen Oberflächenbeschichtung, bei der die inselartigen Vorsprünge unterschiedliche Höhen aufweisen. Fig. 12 is a vertical section through the surface area of a substrate with a single surface coating, wherein the island-like protrusions having different heights.

Fig. 1 zeigt schematisch eine rechteckige Maske 10, die mit kreisförmigen Durchbrüchen 12 versehen ist. Zwar sind nur drei Durchbrüche 12 dargestellt, in der Praxis werden jedoch in der Regel sehr viel mehr Durchbrüche verwendet, wie aus dem folgenden noch ersichtlich werden wird. Fig. 1 shows schematically a rectangular mask 10 which is provided with circular openings 12 . Although only three breakthroughs 12 are shown, in practice many more breakthroughs are generally used, as will become apparent from the following.

Die Innenkanten 22 der Durchbrüche 12 sind nach oben etwas konisch erweitert, um das Ausfüllen der Durchbrüche 12 mit dem Beschichtungsmaterial zu erleichtern.The inner edges 22 of the openings 12 are flared slightly upwards in order to facilitate the filling of the openings 12 with the coating material.

Bei der Darstellung gemäß Fig. 2 ist die Maske 10 mit den Durchbrüchen 12 über dem zu beschichtenden Oberflächenbereich eines Substrates 14 angeordnet und wird auf diesen Oberflächenbereich aufgelegt, wie durch den Pfeil angedeutet wird.In the illustration according to FIG. 2, the mask 10 with the openings 12 is arranged over the surface area of a substrate 14 to be coated and is placed on this surface area, as indicated by the arrow.

Gemäß Fig. 3 liegt die Maske 10 auf der Oberfläche des Substrates 14 auf, und ihre Durchbrüche 12 sind mit dem Beschichtungsmaterial 16 gefüllt. Das Aufbringen des Beschichtungsmaterials 16 kann bei metallischen oder keramischen Werkstoffen durch Flamm- oder Plasmaspritzen erfolgen, während hochpolymere Werkstoffe durch Sprühen, aber auch durch Beschichten oder Aufstreichen eingebracht werden können.Referring to FIG. 3 10 is the mask on the surface of the substrate 14, and their openings 12 are filled with the coating material 16. In the case of metallic or ceramic materials, the coating material 16 can be applied by flame or plasma spraying, while highly polymeric materials can be introduced by spraying, but also by coating or brushing on.

Das Material der Maske 10 muß an die Anforderungen des Beschichtungsverfahrens angepaßt werden, d. h., z. B. bei Verwendung von Flamm- oder Plasmaspritzen eine ausreichende Wärmestabilität haben. The material of the mask 10 must be adapted to the requirements of the coating process, ie. B. when using flame or plasma spraying have sufficient thermal stability.

Insbesondere für die Beschichtung von Walzenoberflächen werden Klebefolien als Masken 10 eingesetzt.Adhesive films are used as masks 10 in particular for the coating of roller surfaces.

Bei der Darstellung nach Fig. 4 ist die Maske 10 von dem Oberflächenbereich des Sub strates 14 abgehoben, so daß sich nur noch die inselartigen Vorsprünge 18 aus dem Be schichtungsmaterial auf dem Substrat 14 befinden.In the illustration of FIG. 4, the mask is lifted from the surface area 10 of the sub strates 14, so that only the island-like protrusions 18 from the loading are coating material on the substrate 14.

Die Vorsprünge werden nun, falls erforderlich, ausgehärtet, z. B. polymere Werkstoffe vernetzt.The projections are now cured, if necessary, e.g. B. polymeric materials networked.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf ein Muster einer Oberflächenbeschichtung mit kreisförmi gen inselartigen Vorsprüngen 18, die in einem regelmäßigen Muster, also mit gleichen Abständen voneinander, aufgebracht sind. Dabei stellt der linke Teil von Fig. 5 eine Oberflächenbeschichtung aus einem keramischen oder metallischen Werkstoff dar, während der rechte Teil eine Doppelbeschichtung zeigt, nämlich inselartige Vorsprünge aus einem keramischen oder metallischen Werkstoff, auf den eine Schicht aus einem hochpolymeren Material aufgebracht worden ist, und zwar auf die gesamte Oberfläche, so daß auch die Täler zwischen den inselartigen Vorsprüngen 18 mit dem hochpolymeren Werkstoff bedeckt sind. Fig. 5 shows a plan view of a pattern of a surface coating with circular gene island-like projections 18 , which are applied in a regular pattern, ie with equal distances from each other. The left part of FIG. 5 represents a surface coating made of a ceramic or metallic material, while the right part shows a double coating, namely island-like projections made of a ceramic or metallic material, to which a layer of a high polymer material has been applied, and indeed on the entire surface, so that the valleys between the island-like projections 18 are covered with the high polymer material.

Fig. 6 zeigt eine Fig. 5 vergleichbare Darstellung, bei der die inselartigen Vorsprünge 18 einen kleineren Durchmesser haben, um das Verhältnis Kontaktfläche zu Nicht-Kontakt fläche der Vorsprünge an die gewünschten Anforderungen anzupassen. Fig. 6 shows a Fig. 5 comparable representation, in which the island-like projections 18 have a smaller diameter in order to adapt the ratio of contact area to non-contact area of the projections to the desired requirements.

Fig. 7 ist eine den Fig. 5 und 6 vergleichbare Darstellung, bei der die inselartigen Vorsprünge 18' die Form von Quadraten haben. Auch hier ist wieder links eine Oberflächenbeschichtung aus einem metallischen oder keramischen Werkstoff, der durch Flamm- bzw. Plasmaspritzen aufgebracht wurde, und rechts eine Doppelbeschichtung zu erkennen, bei der noch zusätzlich ein hochpolymerer Werkstoff auf die gesamte Oberfläche aufgebracht wurde. FIG. 7 is an illustration comparable to FIGS. 5 and 6, in which the island-like projections 18 'have the shape of squares. Here too, a surface coating made of a metallic or ceramic material that was applied by flame or plasma spraying can be seen on the left, and a double coating on the right, in which a high-polymer material was additionally applied to the entire surface.

Fig. 8 zeigt eine Fig. 7 vergleichbare Darstellung, bei der die inselartigen Vorsprünge 18' eine sehr viel größere Fläche haben. Hier sind die inselartigen Vorsprünge 18' aus einer einzigen Schicht rechts dargestellt, während die Doppelbeschichtung links gezeigt ist. FIG. 8 shows a representation comparable to FIG. 7, in which the island-like projections 18 'have a much larger area. Here, the island-like projections 18 'from a single layer are shown on the right, while the double coating is shown on the left.

Fig. 9 zeigt im vertikalen Schnitt den Oberflächenbereich eines Substrates 14 mit den inselartigen Vorsprüngen 18, die in der Seitenansicht Rechteckform haben und durch ein einziges Beschichtungsmaterial gebildet werden, also einen keramischen Werkstoff, einen metallischen Werkstoff oder einen hochpolymeren Werkstoff wie Silikon, PTFE oder PFA. Fig. 9 shows in vertical section the surface area of a substrate 14 with the island-like projections 18 , which have a rectangular shape in the side view and are formed by a single coating material, i.e. a ceramic material, a metallic material or a high polymer material such as silicone, PTFE or PFA .

Fig. 10 zeigt in der gleichen Darstellungsweise wie Fig. 9 eine Doppelbeschichtung, bei der die unteren Bereiche, also die "Sockel" 18a der inselartigen Vorsprünge 18 aus einem metallischen oder keramischen Werkstoff bestehen, der durch Flamm- oder Plasmaspritzen aufgebracht ist. Fig. 10 shows in the same representation as Fig. 9, a double coating, in which the lower areas, ie the "base" 18 a of the island-like projections 18 consist of a metallic or ceramic material which is applied by flame or plasma spraying.

Auf die von dem Substrat 14 abgewandten Stirnflächen der Sockel 18a ist eine Schicht 18b aus einem hochpolymeren Werkstoff, wie z. B. Silikon, PTFE oder PFA aufgebracht. Das Aufbringen der Deckschicht 18b aus dem hochpolymeren Werkstoff erfolgt also ebenfalls gemäß der Darstellung in Fig. 3, wenn sich die Maske 10 noch auf dem Substrat 14 befindet.On the end faces of the base 18 a facing away from the substrate 14 a layer 18 b made of a high polymer material, such as. B. silicone, PTFE or PFA applied. The cover layer 18 b made of the high-polymer material is also applied as shown in FIG. 3 when the mask 10 is still on the substrate 14 .

Fig. 11 zeigt eine Fig. 10 vergleichbare Darstellung einer Zweifachbeschichtung, bei der sich jedoch die obere Schicht 18b aus dem hochpolymeren Werkstoff über die gesamte Oberfläche erstreckt, also auch die Seitenwände der Sockel 18a sowie die Oberfläche des Substrates zwischen den Vorsprüngen 18 bedeckt. Auch hierdurch lassen sich die mecha nischen Eigenschaften der Oberflächenbeschichtung, also ihr Zusammenwirken mit einem Gegenstück, gezielt und reproduzierbar beeinflussen. FIG. 11 shows a representation comparable to FIG. 10 of a double coating, in which, however, the upper layer 18 b made of the high polymer material extends over the entire surface, that is to say also covers the side walls of the base 18 a and the surface of the substrate between the projections 18 . This also allows the mechanical properties of the surface coating, i.e. its interaction with a counterpart, to be influenced in a targeted and reproducible manner.

Bei dieser Ausführungsform werden die Sockel 18a mittels der Maske 10 und die obere Schicht 18b ohne Maske, z. B. mit Aufstreichen oder Aufsprühen, aufgebracht.In this embodiment, the base 18 a by means of the mask 10 and the upper layer 18 b without a mask, for. B. applied by brushing or spraying.

Fig. 12 zeigt schließlich einen vertikalen Schnitt durch den Oberflächenbereich eines Substrates 14 mit inselartigen Vorsprüngen 18, die jeweils unterschiedliche Höhen haben. Fig. 12, finally, shows a vertical section through the surface area of a substrate 14 having the island-like protrusions 18, each having different heights.

Beim dargestellten Beispiel sind zwei verschiedenen Höhen vorgesehen, die abwechselnd aufeinanderfolgen, d. h., ein hoher inselartiger Vorsprung 18 ist von niedrigeren inselartigen Vorsprüngen 18 umgeben.In the example shown, two different heights are provided, which alternate in succession, ie a high island-like projection 18 is surrounded by lower island-like projections 18 .

Bei der dargestellten Ausführungsform unterscheiden sich die Höhen der beiden Typen von inselartigen Vorsprüngen 18 etwa um den Faktor 2. Es sind jedoch auch andere Differenzen möglich, und es können auch mehr als zwei unterschiedliche Höhen eingesetzt werden, wenn sich dadurch das gesetzte Ziel besser erreichen läßt.In the embodiment shown, the heights of the two types of island-like projections 18 differ by a factor of 2. However, other differences are also possible, and more than two different heights can also be used if the goal set can thereby be better achieved .

Claims

1. In particular anti-adhesive, low-friction or wear-resistant surface coating for a substrate, characterized in that evenly distributed, island-like projections ( 18 , 18 ') are formed from the coating material on the substrate ( 14 ) over its surface.

2. Surface coating according to claim 1, characterized in that un uniform projections ( 18 , 18 ') are provided in recurring groups.

3. Surface coating according to one of claims 1 or 2, characterized in that the island-like projections ( 18 , 18 ') have the same cross-sectional shape in plan view.

4. Surface coating according to one of claims 1 to 3, characterized in that the island-like projections ( 18 , 18 ') have a regular cross-sectional shape in plan view.

5. Surface coating according to claim 4, characterized in that the island-like projections ( 18 , 18 ') in plan view a circular shape, a rectangular shape, in particular a square shape, or the shape of a particularly regular polygon, such as hexagon, octagon, etc., to have.

6. Surface coating according to one of claims 1 to 5, characterized in that the island-like projections ( 18 , 18 ') on the surface of the sub strates ( 14 ) have different heights.

7. Surface coating according to claim 6, characterized in that the island-like projections ( 18 , 18 ') with the different heights are arranged in a regular, repeating pattern.

8. Surface coating according to one of claims 1 to 7, characterized in that the island-like projections ( 18 , 18 ') cover between about 25% and about 75% of the surface of the substrate ( 14 ), in particular about 40% to 60% of the Surface of the substrate ( 14 ).

9. Surface coating according to one of claims 1 to 8, characterized in that the island-like projections ( 18 , 18 ') by a single layer of a homogeneous material, such as. B. metal, ceramic or a polymer.

10. Surface coating according to one of claims 1 to 8, characterized in that the island-like projections ( 18 , 18 ') are formed by two or more layers of different materials.

11. Surface coating according to claim 10, characterized in that at least one, in particular the lower layer ( 18 a) consists of a metallic or ceramic material and at least one further, in particular the upper layer ( 18 b) consists of a high polymer material.

12. Surface coating according to one of claims 10 or 11, characterized in that the upper layer ( 18 b) is only on the end faces of the lower layer ( 18 a).

13. Surface coating according to one of claims 10 or 11, characterized in that the upper layer ( 18 b) extends over the entire surface to be coated de the substrate and the free surface of the lower layer ( 18 a).

14. A method for forming a particularly anti-adhesive, low-friction or wear-resistant surface coating on a substrate, characterized in that uniformly distributed te, island-like projections ( 18 , 18 ') from at least one coating material are applied over the surface of the substrate ( 14 ) .

15. The method according to claim 14, characterized in that a template or mask ( 10 ) with openings ( 12 ) is placed on the surface of the substrate ( 14 ) to be coated, the shape of which corresponds to the cross-sectional shape of the island-like projections ( 18 , 18 ') that the openings ( 12 ) are filled with at least one layer ( 18 a, 18 b) from the coating material, that the mask or stencil ( 10 ) is removed, and that the layers, if necessary, are cured in the usual manner.

16. The method according to claim 15, characterized in that adhesive masks, especially adhesive films can be used.

17. The method according to any one of claims 14 or 15, characterized in that the openings ( 12 ) by flame spraying, plasma spraying, painting, spraying, a wet process, a dry process or an electrostatic process are precipitated.

18. The method according to any one of claims 15 or 16, characterized in that after removal of the mask ( 10 ) at least one further layer ( 18 b) is applied.