DE3022826A1

DE3022826A1 - Gerasterte profilschicht

Info

Publication number: DE3022826A1
Application number: DE19803022826
Authority: DE
Inventors: Karl Dr.-Ing. 6236 Eschborn Heil; Manfred Dr.-Ing. 6047 Rödermark Markworth; Klaus 6000 Frankfurt Schroeder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1980-06-19
Filing date: 1980-06-19
Publication date: 1982-01-21

Description

Patentbeschreibung
In Fortführung des in P 30 12 797.0 dargestellten erfinderischen Gedankens hat es sich als zweckmäßig erwiesen, speziell für daraus abgeleitete Anwendungen für Gleitlager' eine zusätzliche dünne Beschichtung im Dickenbereich von ca. 0,5 bis 5 pmim Bereich der profilierten Rasterfläche vorzunehmen. Insbesondere zur Vermeidung von Korrosion und/oder Erosion ist es vorteilhaft, entweder korrosionshemmende oder erosionsbeständige Beläge aufzubringen, die nicht durch den Prozeß der einfachen physikalischen Bedampfung, sondern durch Ionenbeschuß erzeugt werden (Ionenimplantation, siehe Anspruch 1). Hierdurch erhält man im Hinblick auf die Vorbestimmung der Ausbildung von dünnen Reaktionsschichten eine weitere Möglichkeit zur verwendungsspezifischen Entwicklung von Lagern.
Im Zuge einer solchen Weiterentwicklung ist es auch möglich, auf der profilierten Oberfläche und dem damit verbundenen Raster nur die gratförmigen Erhebungen mit Ionen zu implantieren (s. Anspruch 2). Erreicht wird das durch eine entsprechende maskierende Abdeckung. it diesem Verfahren berücksichtigt man besonders die Schonung eines einlaufenden Lagers im Bereich der Mischreibung.
Im allgemeinen werden für diese Art von Ionenimplantation innerhalb des periodischen Systems vorwiegend Metalle verwendet, die spezielle tribologische Eigenschaften der aufeinander gleitenden Maschinenelemente beeinflussen, solange bis sich die hydrodynamische oder hydrostatische Trennung der Lagerungen noch nicht bemerkbar macht.
Hierzu zählen beispielsweise Verwendungen von Nickel oder Molybdän (s. Ansprüche 3,4).
Zur Erhöhung des Verschleißwiderstandes ist es auch möglich, metallische Elemente mit hoher Eigenhärte zu implantieren. Diesem Vorhaben dienen dann elektrische Halbleiter wie Germanium oder Silizium (s. Anspruch 4).
Unter besonderen Bedingungen von spezifisch hochbelasteten und ölgeschmierten Gleitlagern haben sich unter dem Aspekt der sich korrodierend verhaltenen Alterungsprodukte von Öladditiven auch implantierte Schichten von Edelmetallen wie Silber und Gold günstig verhalten (s. Anspruch 5). Silber ist auch in der Lage, bei Ölen mit Schwefelzusätzen ein den Gleitmechanismus günstig beeinflussendes Sulfid im praktischen Betrieb der Lagerung zu bilden.
Zur Beeinflussung von Schichthärte und Korrosionswiderstand der Schicht bewähren sich solche Implantationen, die mit mindestens zwei chemisch verschiedenen Ionenarten entweder zeitlich hintereinander oder zeitlich gleich aus mehreren parallel miteinander arbeitenden Ionenquellen durchgeführt werden. So sind Legierungsbildungen einschließlich dem gezielten Aufbau von intermetallischen Verbindungen möglich (s Anspruch 6).
Da die vorstehend erwähnten Verbindungsbildungen oft diffusionsgesteuerte Vorgänge sind, ist es ratsam, bei einigen der denkbaren Ionenkombinationen nach der Implantation zu Wärmebehandlungen zu schreiten (s. Anspruch 7). Dabei ist es auch möglich, durch eine mit einer Lösungsglühung gekennzeichneten Aushärtung die chemischphysikalischen Eigenschaften der obersten Schicht zu verändern (s. Anspruch E).
Von besonderem Interesse sind solche Schichten, die aus der Reaktion des unterliegenden Substrates mit eingeschossenen Gasionen entstehen. Beispiele hierfür sind der Aufbau von Mitrid- oder Oxidschichten (s. Anspruch 9).

Claims

Patentansprüche (7)Verfahren zur Optimierung von geschmierten gleit - und/oder verschleißbeanspruchten sowie druckstatisch oder druckdynamisch arbeitenden sowie durch Zwischenlagen von festen, flüssigen oder gasförmigen Stoffen im betriebsfall getrennt bewegten festen Flächen oder Flächenelementen aus beliebigen Werkstoffen für die Verwendung als Lastkoppler, Dichtung oder Positionierung, nach Patentanmeldung P 30 12 797.0 dadurch gekennzeichnet, daß die gerasterten Profilflächen durch Implantation mit beliebigen Ionen in ihrem chemisch - physikalischen Aufbau geändert werden.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionenimplantation nur Teilbereiche der profilierten Rasterfläche erfaßt.
3) Verfahren nach den Ansprüchen 1) und 2), dadurch gekennzeichnet, daß die implantierten Ionen aus Halb - oder Ganzmetallen bestehen,
4) Verfahren nach den Ansprüchen 1> bis 3), dadurch gekennzeichnet, daß die zu implantierenden Ionen aus Metallen bestehen, die elektrische Halb - oder Voll einer sind.
5) Verfahren nach den Ansprüchen 1) bis 4), dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Ionenimplantation um Edelmetalle handelt.
6) Verfahren nach den Ansprüchen 1) bis 5), dadurch gekennzeichnet, da3 durch den Beschuß mit verschiedenen Metallionen auf dem Substrat Metall - Legierungen oder intermetallische Verbindungen erzeugt werden.
7) Verfahren nach den Ansprüchen 1) bis 6), dadurch gekennzeichnet, daß die durch Implantation erzeugten dünnen Schichten einer oder mehrerer Wärmebehandlungen unterzogen werden.
8) Verfahren nach den Ansprüchen 1) bis 7), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Wärmebehandlung aus einer Lösungsglühung mit folgender Abschreckung besteht.
9) Verfahren nach den Ansprüchen 1) bis 8), dadurch gekennzeichnet, daß mittels zusätzlichem Beschuß mit Stickstoff - und/oder Sauerstoffionen auch ein einzelner oder komplexer Aufbau von Nitriden und,/oder Oxiden durch die Reaktion mit der als Substrat auftretenden gerasterten Profilschicht möglich wird.