DE3602132A1

DE3602132A1 - Gleit- oder reibelement mit funktionsteil aus keramischem werkstoff mit eingelagertem stabilisator sowie verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3602132A1
Application number: DE19863602132
Authority: DE
Inventors: Erich Dipl Chem Dr Hodes; Klaus Goerke
Original assignee: GLYCO METALL WERKE; Glyco Metall Werke Daelen und Loos GmbH
Current assignee: GLYCO METALL WERKE; Glyco Metall Werke Daelen und Loos GmbH
Priority date: 1986-01-24
Filing date: 1986-01-24
Publication date: 1987-07-30
Also published as: BR8700300A; JPS62171519A

Description

Die Erfindung betrifft Gleit- oder Reibelement zum Einsatz im Betrieb bei hoher Temperatur, beispielsweise einer Rückentemperatur von 200°C und darüber, bei welchem ein die Gleit- bzw. Reibfläche tragender Funktionsteil aus keramischem Werkstoff mit eingelagertem Stabilisator vorgesehen ist.

Im Zuge der Leistungssteigerung von Maschinen, insbesondere Verbrennungskraftmaschinen, und der Bestrebung, aus Gründen der Gewichtsersparnis die Kühleinrichtungen zu vereinfachen, insbesondere Kühleinrichtungen für das Schmieröl entfallen zu lassen, wird in zunehmendem Maße die Forderung nach neuen Gleit- und Reibelementen mit höherer Dauerfestigkeit und Wärmeverschleißfestigkeit erhoben.

Seit einigen Jahren wird hierzu am Ersatz aller heißen metallischen Teile in Verbrennungskraftmaschinen durch keramische Bauteile gearbeitet. Im Bau von Verbrennungskraftmaschinen verspricht man sich von solchen keramischen Bauteilen viele Vorteile. Man erwartet, daß solche keramischen Bauteile bei wesentlich höheren Temperaturen eingesetzt werden können, als Metallteile, so daß Kühlsystem entfallen oder wesentlich vereinfacht werden können und der Wirkungsgrad von Verbrennungskraftmaschinen deutlich gesteigert werden kann. Weitere erwünschte Vorteile sind erhöhte Verschleißfestigkeit, die längere Standzeiten ermöglicht, und die geringe Masse von keramischem Werkstoff, die zu Gewichtseinsparungen führt. Ferner zeichnen sich keramische Werkstoffe durch gute Korrosionsbeständigkeit und hohe Druckfestigkeit aus. Dagegen haben keramische Werkstoffe aber auch herausragende negative Eigenschaften, insbesondere hohe Sprödigkeit und mangelhafte Thermoschockbeständigkeit. Damit verbunden ist eine große Empfindlichkeit gegen Schläge und sprunghafte Temperaturwechsel. Die Empfindlichkeit ist die Ursache für das häufig auftretende "katastrophale Versagen", d. h. den abrupten Bruch eines keramischen Bauteiles ohne vorhergehende Verformung, wie dies für Metalle zutrifft.

Man hat bereits versucht, die mangelhafte Thermoschockbeständigkeit bei sogenannten Cermets durch den metallischen Anteil (z. B. Cr, Co, Ni, Fe, Mo, W u. dgl.) zu verbessern, ebenso die Zähigkeit und Schlagfestigkeit. Im Hinblick auf die Verbesserung der Sprödigkeit werden in MTZ motortechnische Zeitschrift 45 (1984) 5, S. 190 und 191 und in SAE Technical Paper Series 820429 "PSZ Ceramics for Adiabatic Engine Components" sogenannte "teilstabilisierte" keramische Werkstoffe vorgeschlagen. Ein solcher teilstabilisierter keramischer Werkstoff ist beispielswise Zirkonoxid, dessen Mikrostruktur durch geringe Zusätze an Kalciumoxid, Magnesiumoxid und Yttriumoxid teilstabilisiert ist (PSZ), damit der Werkstoff auch bei hohen Temperaturen bruchfester und zäher bleiben soll. Als Alternative hierzu ist duch Einlagerung von Zirkonoxidteilchen umgewandeltes Aluminiumoxid ("Transformation-Toughened Alumina" (TT Al₂O₃-) bekanntgeworden.

Wie jedoch die Praxis gezeigt hat, lassen sich derartige "teilstabilisierte" keramische Werkstoffe nicht mit der erforderlichen Reproduzierbarkeit herstellen, so daß in der Praxis erhebliche Streuungen in den Werkstoffeigenschaften auftreten. Die Rißbildung bei dynamischer Beanspruchung in Form vom makroskopischen Rissen läßt sich nicht ausschließen. Auch läßt sich das sog. "katastrophale Versagen" bei solchen teilstabilisierten keramischen Werkstoffen nicht ausschließen. Insgesamt sind die bisher bekannten teilstabilisierten keramischen Werkstoffe somit für den Serieneinsatz ungeeignet. Ein weiterer wesentlicher Nachteil dieser Werkstoffe ist die schwierige, umständliche Herstellungsweise, die gemäß SAE Technical Papers Series 820429, Seite 5, zehn bis zwölf Arbeitsschritte erforderlich macht. Schließlich sind die Bauteile aus den bekannten "teilstabilisierten" keramischen Werkstoffen nur als Massivteile aus Keramik bekannt, so daß auch von daher bereits eine makroskopische Bruchstelle zur Zerstörung des gesamten Bauteiles und zum "katastrophalen Versagen" des Bauteiles führen kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile der bekannten Bauteile aus "teilstabilisierter" Keramik zu vermeiden und ein Gleit- oder Reibelement zu schaffen, daß trotz der großen Härte keramischer Werkstoffe eine gute Anpassungsfähigkeit an das Gegenelement besitzt und bei hoher dynamischer Belastung nicht durch Ausbildung von Makrorissen zum Ausfall führt. Das erfindungsgemäß zu schaffende Gleit- oder Reibelement soll auch wesentlich einfacher herstellbar sein als die bekannten "teilstabilisierten" keramischen Werkstoffe.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Funktionsteil als Verbundkeramikteil ausgebildet ist, in welchem Fasern aus zähem Material mit einem Elastizitätsmodul von mindestens 200 MPa als Stabilisator in den durch Kathodenzerstäubung in Art einer Matrix aufgebauten und ausgebildeten keramischen Werkstoff des Funktionsteiles eingebettet sind.

Die erfindungsgemäßen Gleit- oder Reibelemente zeichnen sich dadurch aus, daß die besonderen Vorteile des keramischen Werkstoffes in vollem Umfang ausgenutzt und mit der Zähigkeit und Bruchsicherheit metallischer Werkstücke vereinigt werden. Obwohl metallische Werkstoffe im allgemeinen keine guten Gleiteigenschaften aufweisen, lassen sich diese durch das Einlagern von geeigneten Fasern und ggf. das zusätzliche Einlagern von die Gleiteigenschaften oder Reibeigenschaften verbessernden Substanzen in die aus dem keramischem Werkstoff gebildete Matrix wesentlich verbessern.

Neben der wesentlichen Erhöhung der Bruchfestigkeit wird auch vor allem die Thermoschock-Beständigkeit der keramischen Bauteile durch die eingelagerten Fasern wesentlich erhöht.

Es ist zwar aus DE-OS 33 42 593 ein hochbelastbarer, thermobeständiger Schicht-Verbundwerkstoff bekannt, bei dem einseitig oder beidseitig eine Funktionsschicht durch thermischen Spritzvorgang auf ein poröses Substrat aufgebracht ist. Bei diesen bekannten Schichtverbundwerkstoffen wird im thermischen Sprühvorgang jedoch nur eine poröse Schicht, insbesondere Metallschicht gebildet, die vor dem Gebrauch des Bauteiles verdichtet und an der Oberfläche bearbeitet werden muß. Außerdem ist das durch thermischen Sprühvorgang aufgebrachte Metall im Vergleich zu keramischem Material relativ weich und verschleißanfällig. Demgegenüber bilden die bei den erfindungsgemäßen Gleit- oder Reibelementen in die Matrix aus keramischem Werkstoff eingelagerten Fasern eine Art von "Elastizitätsbandage", die die Matrix aus keramischem Werkstoff elastisch zusammenhält und nicht nur bei Stößen oder Schlägen oder Temperaturveränderungen gegen Bruch sichert, sondern auch eine besonders günstige Absicherung des keramischen Werkstoffs der Matrix gegen Schwingungen und Vibrationen bildet.

Die erfindungsgemäß geschaffene "Elastizitätsbandage" läßt sich besonders wirksam dadurch ausbilden, daß die eingebetteten Fasern zu einem flächigen Gebilde, beispielsweise Gewebe oder Gelege oder Vlies ineinandergreifend angeordnet sind, wobei die Zwischenräume dieses flächigen Gebildes mit dem keramischen Werkstoff der Matrix ausgefüllt sind. Durch diese ineinandergreifende Anordnung der Fasern zu einem Gewebe oder Gebilde oder Vlies erhält die "Elastizitätsbandage" erhöhte abschützende und zusammenhaltende Wirkung nach allen Richtungen hin. Für die einzubettenden Fasern kommen insbesondere Kohlefasern, und zwar bevorzugt Graphitfasern in Betracht, die beispielsweise einen Elastizitätsmodul zwischen 700 und 800 MPa aufweisen. Es können aber auch Kunststoff- Fasern, insbesondere Aramidfasern für die Bildung der Elastizitätsbandage vorgesehen sein.

Schon allein die Fasern können neben der Funktion als Elastizitätsbandage auch zur Verbesserung der Gleit- bzw. Reibeigenschaften herangezogen werden. Darüberhinaus können für das jeweilige Gleit- bzw. Reibelement gewünschte Gleit- bzw. Reibeigenschaften auswählbare, die Gleit- bzw. Reibeigenschaften verbessernde Substanzen, wie MoS₂, Graphit, BM, PTFR u. dgl. in Art von aktiven Füllstoffen in die Matrix aus keramischem Material eingelagert sein.

Für die Bildung der Matrix kommen keramische Werkstoffe aus einer der folgenden Materialgruppen in Betracht: Metalloxide, wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Metalltitanade, wie Aluminiumtitanad, Siliciumnitride, Metallkarbide, oder auch Gemische solcher keramischer Verbindungen.

Der die Fasern einbettende keramische Werkstoff kann im Rahmen der Erfindung zusätzlich noch mit innerer Stabilisierung durch Zugabe von Fremdstoff als Stabilisatorsubstanz ausgestattet werden, wobei erfindungsgemäß die Stabilisatorsubstanz den keramischen Werkstoff in atomar feiner Verteilung durchsetzt und dadurch in wesentlich höherem Maße wirksam ist als dies bei den bekannten teilstabilisierten keramischen Werkstoffen bisher möglich gewesen ist. Beispielsweise können der die Fasern einbettende keramische Werkstoff ein durch reaktive Kathodenzerstäubung gebildetes Al₂O₃ und die Stabilisatorsubstanz durch reaktive Kathodenzerstäubung gebildetes ZrO₂ und/ oder Y₂O₂ und/oder MgO sein.

Der Funktionsteil des erfindungsgemäßen Gleit- oder Reibelementes kann zwei oder mehr Keramiklagen aufweisen, wobei mindestens eine dieser Keramiklagen in den keramischen Werkstoff eingebettete Fasern enthält. Die Keramiklagen können dabei unterschiedliche Zusammensetzung des keramischen Werkstoffes aufweisen. Um eine sichere Bindung zwischen den Keramiklagen zu gewährleisten, kann zwischen benachbarten Keramiklagen eine Zwischenlage aus dem keramischen Werkstoff bzw. die keramischen Werkstoffe beider Keramiklagen benetzendem Aktivlot angebracht sein. Diese Zwischenlage aus Aktivlot kann beispielsweise eine Dicke von etwa 5 bis 10 µm aufweisen.

Das erfindungsgemäße Gleit- oder Reibelement kann in bevorzugter Ausführungsform in Art eines Schichtverbundwerkstoffes aufgebaut sein, bei welchem der Funktionsteil als Keramikschicht auf einem metallischen Trägerwerkstoff, beispielsweise aus Stahl, Kupfer bzw. Kupferlegierung oder Aluminium bzw. Aluminiumlegierung angebracht ist. Die Keramikschicht kann direkt auf die Oberfläche dieses metallischen Trägerwerkstoffes aufgebracht sein, es empfiehlt sich aber, die Bindung zwischen der Keramikschicht und der Oberfläche des metallischen Trägerwerkstoffes durch eine Lage aus Aktivlot zu verbessern, das sowohl die Metalloberfläche als auch den keramischen Werkstoff benetzt. Bei einem solchen Reib- bzw. Gleitelement in Form eines Schichtverbundwerkstoffes läßt sich die Abfuhr der in der Reib- bzw. Gleitfläche entstehenden Reibungswärme wesentlich verbessern, wenn die Keramikschicht möglichst dünn, vorzugsweise maximal 500 µm dick, ausgebildet wird.

Das in Form eines Schichtverbundwerkstoffes ausgebildete Gleit- bzw. Reibelement kann entsprechend dem beabsichtigten Einsatz in jeglicher, für Gleit- oder Reibelemente denkbarer Form ausgebildet sein. Es kann bei einem solchen Gleit- oder Reibelement auch vorgesehen sein, daß ein metallischer Trägerwerkstoff an mehreren, beispielsweise entgegengesetzten Oberflächen je eine Keramikschicht trägt, die mit in den keramischen Werkstoff eingebetteten Faser stabilisiert ist.

Obwohl die erfindungsgemäßen Gleit- oder Reibelemente hoch entwickelte, stark spezialisierte Bauteile darstellen, zeichnen sie sich durch einfache Herstellungsweise aus, bei der durch einfache, übersichtliche Maßnahmen die Eigenschaften reproduzierbar und vorher bestimmbar eingestellt werden können. Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren kennzeichnet sich dadurch, daß ein flächiges Gebilde, beispielsweise Gewebe oder Gelege oder Vlies aus Fasern mit Elastizitätsmodul von mindestens 200 MPa durch Kathodenzerstäubung in unter einem Druck zwischen 10^-4 bis 10^-1 mbar gehaltenem Plasma, beispielsweise Argon, in keramischen Werkstoff eingebettet wird. Diese Einbettung kann auf einer als Anode dienenden Unterlage vorgenommen werden, ohne eine Bindung zwischen der Oberfläche der Anode und der aufzubauenden Matrix aus keramischem Material herzustellen, so daß ein Funktionsteil entsteht, daß lediglich aus dem keramischen Material und den eingebetteten Fasern gebildet ist. Die durch die eingebetteten Fasern gebildete Elastizitätsbandage gibt einem solchen Funktionsteil ausreichende Festigkeit, daß es auch ohne Vorhandensein eines Trägerwerkstoffes sicher gehandhabt werden kann.

Bevorzugt wird man jedoch den keramischen Funktionsteil als Keramikschicht auf der Oberfläche eines metallischen Trägerwerkstoffes bilden. Hierzu kann in einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens auf der Oberfläche eines metallischen Trägerwerkstoffes zunächst eine Lage von sowohl die Metalloberfläche des Trägerwerkstoffes als auch den keramischen Werkstoff der Matrix benetzenden Aktivlot durch Kathodenzerstäuben aufbringen und auf dieser Lage von Aktivlot das Einbetten des flächigen Fasergebildes in keramischen Werkstoff durch Kathodenzerstäuben unter Füllen der Zwischenräume des flächigen Fasergebildes mit keramischem Werkstoff und unter Binden an die Lage von Aktivlot vornehmen. Eine weitere Verbesserung dieses Verfahrens besteht darin, daß auf die Lage von Aktivlot zunächst eine Lage von keramischem Werkstoff durch Kathodenzerstäuben aufgebracht und das flächige Fasergebilde über dieser ersten Lage von keramischem Werkstoff angeordnet und durch Kathodenzerstäubung unter Binden an die erste Lage von keramischem Werkstoff unter Füllen seiner Zwischenräume mit keramischem Werkstoff eingebettet wird. Wenn man in solchem Fall einen Trägerwerkstoff aus Stahl benutzt und Al₂O₃ als keramischen Werkstoff für die Matrix vorsieht, empfiehlt es sich eine 1 bis 5 µm dicke Lage aus 28 Ni- 23Co-Legierung als Aktivlotlage auf der Stahloberfläche durch Kathodenzerstäubung zu bilden. Dabei sollte bevorzugt die mit der Keramikschicht zu belegende Oberfläche des Trägerwerkstoffes in dem für die Kathodenzerstäubung vorgesehenen Rezipienten, ggf. unter Benutzung des für die Kathodenzerstäubung vorgesehenen Plasma vor dem Aufbringen der Keramikschicht bzw. der Aktivlotlage durch umgekehrte Kathodenzerstäubung gereinigt und aufgerauht werden. Schließlich empfiehlt es sich in dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, daß der metallische Trägerwerkstoff vor dem Aufbringen der Keramikschicht bzw. der Aktivlotlage auf etwa 600°C und darüber - ggf. unter Ausnutzung der umgekehrten Kathodenzerstäbung - erhitzt und während des Aufbringens der Keramikschicht und ggf. der Aktivlotlage im wesentlichen auf dieser Temperatur gehalten wird - ggf. unter zusätzlicher Wärmezufuhr, beispielsweise durch Strahlung oder auf induktivem Wege -.

Im erfindungsgemälßen Verfahren kann der keramische Werkstoff als solcher vorbereitet in einem Target eingelagert sein und praktisch ohne chemische Veränderung durch Kathodenzerstäubung zum Einbetten der Fasern herangezogen werden. Bevorzugt wird man jedoch den keramischen Werkstoff zum Einbetten der Fasern durch chemische Reaktion von einem oder mehreren zerstäubten Ausgangsstoffen miteinander und/oder mit dem Plasma zugegebenem Reaktionsgas während der Kathodenzerstäubung bilden. Wenn man den die Matrix bildenden keramischen Werkstoff in sich mit Fremdsubstanzen stabilisieren will, kann man im keramischen Werkstoff während der Kathodenzerstäubung eine oder mehrere Fremdsubstanzen in atomarer Verteilung als Stabilisatorsubstanz zusätzlich beigeben, wobei auch die Stabilisatorsubstanz durch chemische Reaktion von zerstäubten und/oder dem Plasmagas beigegebenen Ausgangsstoffen gebildet werden kann. Dabei können bevorzugt der keramische Werkstoff und die Stabilisatorsubstanz bzw. deren Ausgangsstoffe in für das Einbettungsmaterial für das Flächenfasergebilde gewünschten Massenverhältnissen in einem für die Kathodenzerstäubung zu benutzenden Target vereinigt werden.

Wenn es beabsichtigt ist, die keramische Matrix des herzustellenden Funktionsteiles mit die Gleit- bzw. Reibeigenschaften verbessernden Substanzen wie MoS₂, Graphit, BM, PTFE u. dgl. auszustatten, kann man dies die Gleit- bzw. Reibeigenschaften verbessernden Substanzen in das den keramischen Werkstoff und ggf. die Stabilisatorsubstanz bzw. deren Ausgangsstoffe enthaltende Target in den im Funktionsteil gewünschten Beigabemenge entsprechenden Masseanteilen einlagern.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Vorrichtungsteil in Form einer Gleitlager-Halbschale in perspektivischer Darstellung;

Fig. 2 einen Teilschnitt A-B durch die Wandung der Gleitlager-Halbschale gemäß Fig. 1 in einer ersten Ausführungsform;

Fig. 3 einen Teilschnitt entsprechend Fig. 2 in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 4 einen vergrößerten Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Vorrichtungsteil in einer weiteren Ausführungsform und

Fig. 5 einen Teilschnitt durch einen erfindungsgemäßen Vorrichtungsteil in einer vierten Ausführungsform.

Im Beispiel der Fig. 1 bis 3 ist der auf Gleiten oder Reibung beanspruchbarer Vorrichtungsteil eine Gleitlager- Halbschale 10 bei der auf einem entsprechend der Halbschale geformten Substrat 12, beispielsweise einer Halbschale aus temperaturbeständigem Stahl ein Funktionsteil 11, nämlich eine reibungsmindernde Auflage als Verbundkeramikteil ausgebildet ist. In diesem, als Verbundkeramikteil ausgebildeten Funktionsteil 11 sind Fasern aus zähem Material mit einem Elastizitätsmodul von mindestens 200 MPa in den durch Kathodenzerstäubung in Art einer Matrix aufgebrachten und ausgebildeten keramischen Werkstoff des Funktionsteiles 11 eingebettet.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Beispiel ist auf dem Substrat 12, d. h. der vorher in die gewünschte Form gebrachten Halbschale aus Stahl an der mit dem Funktionsteil 11 zu belegenden Seite eine Lage 13 aus Aktivlot, beispielsweise 28Ni-23Co-Legierung durch Kathodenzerstäubung aufgebracht. auf die freie Oberfläche der Aktivlotlage 13 ist eine Keramiklage 14, beispielsweise aus Aluminiumoxid durch Kathodenzerstäubung aufgebracht. In die Aluminiumoxid- Matrix dieser Keramiklage 14 sind kleinste Zirkonoxidteilchen als Stabilisatorsubstanz beim Aufbauen der Keramiklage 14 durch Kathodenzerstäubung eingelagert. Auf diese dünne Keramiklage 14 ist ein Gelege aus Fasern 15 aufgelegt. Diese Fasern bestehen aus zähem Material und sollen einen Elastizitätsmodul von mindestens 200 MPa aufweisen. Im dargestellten Beispiel handelt es sich um Graphitfasern mit einem Elastizitätsmodul zwischen 700 MPa und 800 MPa.

Über das Gelege von Fasern 15 ist eine zweite Keramiklage 16 durch Kathodenzerstäubung aufgebracht, derart, daß das Material dieser zweiten Keramiklage 16 durch die Zwischenräume des Geleges von Fasern 15 hindurchgreift und diese Zwischenräume unter fester Bindung an die erste Keramiklage 14 ausfüllt. Das Gelege von Fasern 15 bildet dadurch den wesentlichen, in den Keramikverbundkörper 11 eingelegten Stabilisator in Art einer "Elastizitätsbandage".

In die Matrix 17 der zweiten, d. h. oberen Keramiklage 16 sind ebenso wie in die erste, d. h. untere Keramiklage 14 feinste Teilchen 18 aus Zirkonoxid ZrO₂ beim Aufbauen der Keramiklage 16 durch Kathodenzerstäubung als zusätzliche Stabilisatorsubstanz eingelagert. Bei dynamischer Belastung und schroffen Temperaturwechseln in der Matrix 17 der Keramiklagen 14 und 16 auftretende Mikrorisse 19 werden durch diese Stabilisatorsubstanz und die durch sie zusätzlich in der Matrix 17 der Keramiklagen 14 und 16 gebildeten "quasi induzierten Gleitebenen" daran gehindert, sich bei weiterer dynamischer Belastung oder bei schroffen Temperaturänderungen des Keramikverbundkörpers 11 sich zu Makrorissen zu erweitern. Die Mikrorisse 19 sind somit geeignet, am Verbundkeramikteil 11 auftretende Verformungen wirksam aufzufangen.

Wie aus Fig. 2 ferner ersichtlich, sind beim Aufbau der zweiten, d. h. oberen Keramiklage 16 auch aktive Füllstoffe in Form von Graphitteilchen 20 und PTFE-Teilchen 21 als die Gleiteigenschaften verbessernde Substanzen in die Matrix 17 der Keramiklage 16 durch Kathodenzerstäubung eingelagert.

Im Beispiel der Fig. 3 ist grundsätzlich gleicher Aufbau wie im Beispiel der Fig. 2 vorgesehen, jedoch ist anstelle eines Geleges von Fasern 15 eine Art von Gewebe von Fasern 15 auf die erste, d. h. untere Keramiklage 14 aufgelegt und mit der zweiten, d. h. oberen Keramiklage 16 durch Kathodenzerstäubung überschichtet und ausgefüllt. Beide Keramiklagen 14 und 16 sind mit einer Matrix 17 aus Zirkonoxid ZrO₂ ausgebildet. In diese keramische Matrix 17 sind feinste Teilchen aus Yttriumoxid Y₂O₃ als zusätzliche Stabilisatorsubstanz eingelagert. Auch bei dieser Ausführungsform der Erfindung treten unter dynamischer Last und sprunghaften Temperaturwechseln Mikrorisse 19 in der Matrix 17 der beiden Keramiklagen 14 und 16 auf, die aber nicht zur Ausbildung von Makrorissen führen können.

Als die Gleiteigenschaften verbessernde Substanz sind in diesem Beispiel feine Teilchen 22 aus Molybdändisulfid MoS₂ in die Matrix 17 beider Keramiklagen 14 und 16 eingelagert. Die Bindung der ersten, d. h. unteren Keramiklage 14 an die Oberfläche des Substrats 12 ist in diesem Beispiel durch eine Aktivlotlage 13, beispielsweise 28Ni-23Co- Legierung geschaffen.

Der Funktionsteil bzw. Verbundkeramikteil 11 ist in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und 3 als eine Keramikschicht ausgebildet, deren Dicke dem jeweiligen Anwendungsfall anzupassen ist, wobei im Interesse der sicheren Wärmeableitung auf das metallische Substrat 12 die maximale Schichtdicke nicht mehr als 500 µm sein soll.

Die Herstellung eines Gleit- bzw. Reibelements, d. h. einer Gleitlager-Halbschale 10 gemäß Fig. 1 bis 3, wird in folgender Verfahrensweise ausgeführt.

Aus einer Platine aus hochtemperaturbeständigem Stahl wird das Substrat 12 als Halbschale geformt. An erster Reinigung werden solche Halbschalen als Substrat auf einen Support aus wärmeleitendem und elektrisch leitfähigem, hochtemperaturbeständigen Material, insbesondere Metall aufgebracht. In dem Support ist eine mit Wärmeträgermedium durchspülbare und an einen Wärmeträgerkreislauf anschließbare Kammer angebracht. Die Halbschalen werden mit dem Support in einen für Kathodenzerstäbung eingerichteten, evakuierbaren Rezipienten gebracht und dort zunächst unter Erzeugung eines Vakuums bis zur Größenordnung von 10^-5 mbar auf etwa 500°C bis 800°C erhitzt und dabei entgast. Anschließend an den Entgasungsschritt wird die mit der Keramikschicht zu belegende Oberfläche des Substrats einer Reinigung und Aufrauhung mittels umgekehrter Kathodenzerstäubung unterworfen. Bei der hierzu einzurichtenden anomalen Glimmentladung, wird der das Substrat tragende Support als Kathode geschaltet und an diesen eine negative Entspannung in der Größe von 400 V bis 1200 V, vorzugsweise 600 V bis 750 V angelegt. Es wird dabei eine Ätzstromdichte zwischen 10 und 40 mA/cm² der ätzenden Oberfläche eingestellt. Während des Ätzvorganges wird geeignetes Plasma, beispielsweise Argon, unter einem Ätzdruck zwischen 5 · 10^-3 mbar und 5 · 10^-2 mbar aufrechterhalten. Durch die gemeinsame Wirkung der beim Ätzen auftretenden Erhitzung des Substrats und des dem Support zugeführten Wärmeträgermedium wird das Substrat auf eine Temperatur zwischen 500 und 800°C, vorzugsweise bei 600°C eingestellt. Die Dauer des Ätzvorganges wird entsprechend dem jeweiligen Werkstoff des Substrats und dem zu erzielenden Aufrauhgrad von Fall zu Fall gewählt.

Nach erfolgter Oberflächenreinigung und Aufrauhung durch umgekehrte Kathodenzerstäubung wird anschließend eine Aktivlotlage 13 durch Kathodenzerstäubung auf die aufgerauhte Oberfläche des Substrats aufgebracht. Hierzu wird der das Substrat tragende Support als Anode geschaltet und an das aus dem gewünschten Aktivlot, beispielsweise 28Ni- 23Co-Legierung bestehende Target, eine Sputterspannung zwischen 300 V und 700 V angelegt. Die bei diesem Sputtern der Aktivlotlage 13 aufrecht zu erhaltende Sputterstromdichte sollte bei 10 bis 30 W/cm² der zu beschichtenden Oberfläche gehalten werden. Die Substrattemperatur ist im wesentlichen auf dem beim Ätzen eingestellten Wert zu halten. Das beim Aufbringen der Aktivlotlage zu benutzende Plasma ist sauerstofffrei, vorzugsweise Argon, unter einem Druck von 1 · 10^-3 mbar bis 5 · 10^-2 mbar. Die Dauer dieser Kathodenzerstäubung wird so eingerichtet, daß eine Aktivlotlage von etwa 5 µm bis 10 µm Dicke aufgebaut wird.

Auf die so gebildete Aktivlotlage 13 wird nunmehr die erste bzw. untere Keramiklage 14 aufgebracht. Dies erfolgt im Beispiel der Fig. 2 durch reaktive Kathodenzerstäubung mittels eines Aluminium und Zirkonium enthaltenden Targets, in welchem der Zirkoniumgehalt den späteren Anteil von zusätzlicher Stabilisatorsubstanz in der unteren Keramiklage 14 entspricht. Zur Bildung des keramischen Werkstoffes durch Oxidation des kathodenzerstäubten Aluminium und Zirkonium wird dem Plasma in für diese Oxidation ausreichender Menge Sauerstoff fortlaufend zugesetzt.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 wird die untere Keramiklage 14 bereits im Molybdändisulfid-Teilchen versetzt. Es empfiehlt sich für diesen Fall, die reaktive Kathodenzerstäubung weniger oxidierend zu führen. Andererseits empfiehlt es sich im Interesse der elektrischen Leitfähigkeit des Targets außer Zirkonoxid und Yttriumoxid auf metallisches Zirkonium in das Target einzulagern. Bei der Kathodenzerstäubung werden dann Zirkonoxid, Yttriumoxid, Molybdänsulfid und metallisches Zirkonium aus dem Target kathodenzerstäubt, wobei die metallischen Bestandteile bei der reaktiven Kathodenzerstäubung oxidiert werden. Die übrigen Bedingungen für die Kathodenzerstäubung beim Aufbau der ersten bzw. unteren Keramiklage sind in beiden Fällen wie folgt: Die Sputterspannung wird auf 500 V bis 800 V, beispielsweise 600 V eingerichtet, unter Aufrechterhaltung einer Sputterstromdichte von 20 bis 40 W/cm² der zu beschichtenden Oberfläche. Die Substrattemperatur wird auf dem eingestellten Wert zwischen 500°C und 800°C, vorzugsweise bei 600°C gehalten. Der Druck im Sputterplasma wird zwischen 1 · 10^-3 mbar und 5 · 10^-2 mbar gehalten. Die Dauer dieser Kathodenzerstäubung zur Bildung der ersten bzw. unteren Keramiklage 14 wird von Fall zu Fall entsprechend der gewünschten Dicke dieser unteren Keramiklage 14 eingerichtet.

Auf die freie Oberfläche der so gebildeten unteren Keramiklage 14 wird innerhalb des Rezipienten ein Gelege oder ein Gewebe aus Graphitfasern 15 aufgelegt. Dies erfolgt mittels in dem Rezipienten eingebauter geeigneter Manipulatoren, wobei auch die vollständige und satte Auflage des Geleges bzw. Gewebes von Fasern 15 auf der Oberfläche der frisch gebildeten unteren Keramiklage 14 zu gewährleisten ist.

Nach dem Aufbringen des Geleges bzw. Gewebes von Fasern 15 auf die untere Keramiklage 14 erfolgt die Bildung der zweiten bzw. oberen Keramiklage 16 durch reaktive Kathodenzerstäubung. Da die obere Keramiklage 16 im Beispiel der Fig. 2 die Gleiteigenschaften verbessernde Zusätze, nämlich Graphitteilchen 20 und PTFE-Teilchen 21 und im Beispiel der Fig. 3 die zweite bzw. obere Keramiklage 16 Molybdändisulfid-Teilchen 22 enthält, ist in beiden Fällen nur relativ schwach oxidierende Kathodenzerstäubung durchzuführen. Man wird für die Bildung der oberen Keramiklage 16 im Beispiel der Fig. 2 ein Target benutzen, daß Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, metallisches Aluminium für die Schaffung elektrischer Leitfähigkeit, evtl. metallisches Zirkonium, Graphitteilchen und PTFE-Teilchen enthält. Von diesen zerstäubten Bestandteilen werden dann nur noch die metallischen Bestandteile, also Aluminium und ggf. metallisches Zirkonium bei der relativen Kathodenzerstäubung zu Aluminiumoxid bzw. Zirkonoxid oxidiert. Sämtliche Bestandteile werden in feinster Verteilung in die obere Keramiklage 16 eingelagert, wobei Aluminiumoxid den vorherrschenden Bestandteil darstellt und die Matrix bildet, in die die anderen Bestandteile in feinster Verteilung eingelagert sind.

Im Beispiel der Fig. 3 wird für die Bildung der oberen Keramiklage 16 das selbe oder ein gleiches Target wie für die Bildung der unteren Keramiklage 14 benutzt, nämlich ein solches Target, das Zirkonoxid, metallisches Zirkonium, Yttriumoxid, ggf. metallisches Yttrium und Molybdänsulfid- Teilchen enthält. Die Zusammensetzung der zweiten bzw. oberen Keramiklage 16 ist dann im wesentlichen gleich derjenigen der unteren Keramiklage 14 wobei in beiden Fällen die Matrix durch das Zirkonoxid gebildet ist und Molybdänsulfidteilchen 22 sowie Yttriumoxidteilchen 18 in feinster Verteilung in diese Matrix eingelagert werden. Die übrigen Bedingungen hinsichtlich elektrischer Sputterspannung, Sputterstromdichte und Plasmadruck sowie Substrattemperatur können die gleichen wie bei der Bildung der unteren Keramiklage 14 sein.

Im Beispiel der Fig. 4 ist das Substrat 12 als Folie aus temperaturbeständigem, zähem Metall, beispielsweise temperaturfestem Stahl gebildet. In diesem Fall ist das Substrat 12 zu beiden Seiten mit je einem schichtförmigen Funktionsteil 11 in Form je eines Verbundkeramikteiles belegt. Hierzu ist auf jeder Oberfläche des folienförmigen Substrats 12 eine unterste Keramikschicht 14 aufgebracht, die in diesem Beispiel aus Zikonoxid mit als zusätzliche Stabilisatorsubstanz eingelagerten Aluminiumoxidteilchen besteht. Auf diese unterste Keramiklage 14 ist je ein Gelege aus sich in Längsrichtung erstreckenden Fasern 25 A, beispielsweise Aramid-Fasern aufgelegt. Über diese Gelege von Aramid-Fasern 25 A sind je eine zweite Keramikschicht 16 mit Matrix aus Zirkonoxid und eingelagerten Aluminiumoxidteilchen in feinster Verteilung als zusätzliche Stabilisatorsubstanz angebracht. Durch die Bildung dieser zweiten Keramiklagen durch Kathodenzerstäubung sind die Zwischenräume im Gelege der Aramid-Fasern 25 A ausgefüllt und die feste Bindung mit der untersten Keramiklage 14 hergestellt.

Auf jede der beiden Keramiklagen 16 ist ein Gelege von sich quer erstreckenden Aramid-Fasern 25 B gelegt und in einer reaktiven Kathodenzerstäubung mit einer dritten Keramiklage 26 mit Matrix aus Zirkonoxid und als zusätzliche Stabilisatorsubstanz eingelagerten Aluminiumoxidteilchen überdeckt, wobei diese dritte Keramiklage 26 die Zwischenräume zwischen den Aramid-Fasern 25 B ausfüllt und die Bindung zur zweiten Keramiklage 16 herstellt. Über jede dieser dritten Keramiklagen 26 ist ein Gelege von Graphitfasern 15 gelegt, die sich ebenso wie das zweite Gelege von Aramid-Fasern 25 B quer zum ersten Gelege von Aramid-Fasern 25 A erstrecken. Über jedes dieser Gelege von Graphitfasern 15 ist eine äußere Keramiklage 27 durch Kathodenzerstäuben aufgebracht. Diese äußere Keramiklagen 27 weisen eine Matrix 17 aus Zirkonoxid auf, in die Aluminiumoxidteilchen 23 in feiner Verteilung als zusätzliche Stabilisatorsubstanz eingelagert sind. Ferner sind in die Zirkonoxid-Matrix der äußeren Keramiklagen 27 Graphitteilchen 20 in feiner Verteilung als die Gleiteigenschaften verbessernde Substanz bei der Kathodenzerstäubung eingelagert.

Für die Herstellung eines Gleit- bzw. Reibelements nach Fig. 4 wird das folienförmige Substrat in entsprechender Weise vorbehandelt und einer Oberflächenreinigung und Oberflächenaufrauhung durch umgekehrte Kathodenzerstäubung unterworfen, wie dies in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 bis 3 für das Substrat in Form einer Halbschale erläutert ist. Die Bildung von Aktivlotlagen entfällt in diesem Ausführungsbeispiel. Die Bildung der Keramiklagen 14, 16 und 26 erfolgt durch reaktive Kathodenzerstäubung mittels Targets, die metallisches Zirkonium und metallisches Aluminium enthalten. Die Bildung der äußeren Keramiklagen 27 erfolgt durch reaktive Kathodenzerstäubung mit verminderter Oxidation, d. h. unter Benutzung von Targets, die bereits das Zirkonoxid und Aluminiumoxid enthalten und metallische Bestandteile nur in solchem Umfang aufweisen, wie es für die Erzielung elektrischer Leitfähigkeit im Target erwünscht ist. Das Einlegen der Gelege von Aramid-Fasern 25 A und 25 B und Graphitfasern 15 erfolgt grundsätzlich in entsprechender Weise wie dies in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen nach Fig. 2 und Fig. 3 erläutert ist.

Fig. 5 betritt einen selbsttragenden Funktionsteil 11 in Form eines Verbundkeramikteiles. Der Kern dieses Funktionsteils 11 wird durch ein Metallfasergewebe, beispielsweise Stahlfasergewebe 35 gebildet, das an beiden Seiten mit je einer inneren Keramiklage 24 belegt ist. Diese beiden Keramiklagen 24 greifen durch das Stahlfasergewebe 35 hindurch, so daß dieses fest in die beiden Keramiklager 24 eingebettet ist. Beide Keramiklagen 24 sind durch reaktive Kathodenzerstäubung hergestellt. Sie weisen eine Matrix aus Aluminiumoxid mit als zusätzliche Stabilisatorsubstanz eingelagerten feinsten Teilchen aus Yttriumoxid und Magnesiumoxid auf. Auf die freie Oberfläche jeder dieser inneren Keramiklagen 24 ist eine Aktivlotlage 13 aus solchem, beispielsweise metallischem, Werkstoff aufgebracht, der sowohl den keramischen Werkstoff der inneren Keramiklagen 24 als auch den keramischen Werkstoff der auf den Aktivlotlagen 13 anzubringenden keramischen Zwischenlagen 14 benetzt. Diese Aktivlotlagen 13 sind durch Kathodenzerstäubung in gleicher Weise aufgebracht wie dies in Verbindung mit den Ausführungsformen nach Fig. 1 bis 3 beschrieben ist.

Auf der freien Oberfläche jeder der Aktivlotlagen 13 ist zunächst eine dünne keramische Zwischenlage 14 durch reaktive Kathodenzerstäubung aufgebracht. Diese keramischen Zwischenlagen bestehen im dargestellten Beispiel aus Zirkonoxid ohne Zugabe einer Stabilisatorsubstanz. Auf die freie Oberfläche jeder dieser keramischen Zwischenlagen ist ein Gelege aus Graphitfasern 15 aufgelegt. Über jedes dieser Gelege von Graphitfasern 15 ist eine keramische Außenlage 16 durch reaktive Kathodenzerstäubung aufgebracht. Durch das Aufbringen dieser keramischen Außenlagen 16 durch Kathodenzerstäubung werden die Zwischenräume der Gelege von Graphitfasern 15 mit dem keramischen Werkstoff angefüllt. Die keramischen Außenlagen 16 weisen in diesem Beispiel eine Matrix aus Zirkonoxid und in diese als zusätzliche Stabilisatorsubstanz eingelagerte feinste Teilchen von Yttriumoxid und/oder Magnesiumoxid auf. Zusätzlich können in die keramischen Außenlagen 16 auch feinste Graphitteilchen 20 als die Gleiteigenschafen verbessernde Substanz bei der Kathodenzerstäubung eingelagert werden, trotz der Einlagerung von Graphit beim Kathodenzerstäuben werden die keramischen Außenlagen durch reaktive Kathodenzerstäubung gebildet, nämlich aus metallischem Zirkonium mit Zugaben an metallischem Magnesium und Yttriumoxid. Die für die Bildung der keramischen Lagen 24, 14 und 16 bei der Kathodenzerstäubung einzuhaltenden Verfahrensbedingungen sind im wesentlichen gleich denjenigen wie sie in Verbindung mit den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 4 erläutert sind. Ebenso sind die bei der Bildung der Aktivlotlagen 13 einzuhaltenden Verfahrensbedingungen im wesentlichen gleich denjenigen wie sie für die Bildung der Aktivlotlagen in den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 3 vorgesehen sind.

Bei dem Funktionsteil 11 gemäß Fig. 5 stellen die Gelege aus Graphitfasern 15 die eingelagerten Stabilisatoren in Art von "Elastizitätsbandagen" dar, während das als Kern eingelegte Gewebe aus Stahlfasern 35 gleichzeitig die Funktion eines Substrats und die Funktion einer "Elastizitätsbandage" übernimmt.

Bezugszeichenliste 10 - Gleitlager-Halbschale
11 - Funktionsteil
12 - Substrat
13 - Aktivlotlage
14 - Keramiklage
15 - Graphitfasern
16 - zweite Keramiklage
17 - Matrix
18 - Yttriumoxid-Teilchen
19 - Mikrorisse
20 - Graphitteilchen
21 - PTFE-Teilchen
22 - Molybdänoxid-Teilchen
23 - Aluminium-Teilchen
25 A - Aramid-Fasern, längsgelegt
25 B - Aramid-Fasern, quergelegt
26 - dritte Keramiklage
27 - äußere Keramiklage
35 - Stahlfasergewebe

Claims

1.) Gleit- oder Reibelement zum Einsatz im Betrieb bei hoher Temperatur, beispielsweise einer Rückentemperatur von 200°C und darüber, bei dem ein die Gleit- bzw. Reibfläche tragender Funktionsteil aus keramischem Werkstoff mit eingelagertem Stabilisator vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsteil (11) als Verbundkeramikteil ausgebildet ist, in welchem Fasern (15, 25) aus zähem Material mit einem Elastizitätsmodul von mindestens 200 MPa als Stabilisator in den durch Kathodenzerstäubung in Art einer Matrix (17) aufgebrachten und ausgebildeten keramischen Werkstoff des Funktionsteiles (11) eingebettet sind.

2.) Gleit- oder Reibelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eingebetteten Fasern (15, 25) zu einem flächigen Gebilde, beispielsweise Gewebe oder Gelege oder Vlies ineinandergreifend angeordnet sind, wobei die Zwischenräume dieses flächigen Gebildes mit dem keramischen Werkstoff ausgefüllt sind.

3.) Gleit- oder Reibelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern (15, 25) zumindest zum Teil aus die Gleit- bzw. Reibeigenschaften verbesserndem Material bestehen.

4.) Gleit- oder Reibelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Kohlenstoff-Fasern, insbesondere Graphitfasern in den keramischen Werkstoff eingebettet sind.

5.) Gleit- oder Reibelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Fasern aus einem Kunststoff aus der Gruppe oder ein Gemisch solcher Kunststoff-Fasern in den keramischen Werkstoff eingebettet sind bzw. ist.

6.) Gleit- oder Reibelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der die Fasern (15, 25) einbettende keramische Werkstoff aus einer der folgenden Materialgruppen Metalloxide, wie Aluminiumoxid, Zirkonoxid, Metalltitanate, wie Aluminiumtitanat, Siliciumnitride, Metallkarbide oder aus einem Gemisch solcher keramischen Verbindungen besteht.

7.) Gleit- oder Reibelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Fasern (15, 25) einbettende keramische Werkstoff zu zusätzlicher innerer Stabilisierung mit Fremdstoff als Stabilisatorsubstanz in atomar feiner Verteilung durchsetzt ist.

8.) Gleit- oder Reibelement nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der die Fasern einbettende keramische Werkstoff ein durch reaktive Kathodenverstäubung gebildetes Al₂O₃ und die Stabilisatorsubstanz durch reaktive Kathodenzerstäubung gebildetes ZrO₂ und/oder Y₂O₃ und/oder MgO ist.

9.) Gleit- oder Reibelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den die Fasern (15, 25) einbettenden keramischen Werkstoff die Gleit- bzw. Reibeigenschaften verbessernde Substanzen, wie MoS₂ Graphit, BM, PTFE in bei der Kathodenzerstäubung des keramischen Werkstoffes erzeugter feinster Verteilung eingelagert sind.

10.) Gleit- oder Reibelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsteil (11) zwei oder mehr Keramiklagen (14, 16, 24, 26, 27) aufweist, und mindestens eine dieser Keramiklagen (14, 16, 24, 26, 27) in den keramischen Werkstoff eingebettete Fasern (15, 25) enthält.

11.) Gleit- oder Reibelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Keramiklagen (14, 16, 24, 26, 27) mit unterschiedlicher Zusammensetzung des keramischen Werkstoffes vorgesehen sind.

12.) Gleit- oder Reibelement nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen benachbarten Keramiklagen (24, 14) eine Zwischenlage (13) aus den keramischen Werkstoff bzw. die keramischen Werkstoffe beider Keramiklagen (24, 14) benetzendem Aktivlot angebracht ist.

13.) Gleit- oder Reibelement nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (13) aus Aktivlot eine Dicke zwischen etwa 5 und 10 µm aufweist.

14.) Gleit- oder Reibelement nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Funktionsteil als Keramikschicht (14, 16) auf einem metallischen Trägerwerkstoff (12), beispielsweise aus Stahl, Kupfer bzw. Kupferlegierung oder Aluminium bzw. Aluminiumlegierung angebracht ist.

15.) Gleit- oder Reibelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikschicht (14, 16) über eine Lage (13) von sowohl die Metalloberfläche des Trägerwerkstoffes (12) als auch den keramischen Werkstoff der Keramikschicht (14, 16) benetzendem Aktivlot auf die Oberfläche des metallischen Trägerwerkstoffes (12) gebunden ist.

16.) Gleit- oder Reibelement nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Keramikschicht mit maximaler Dicke von etwa 500 µm ausgebildet ist.

17.) Gleit- oder Reibelement nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein metallischer Trägerwerkstoff an mehreren, beispielsweise zwei entgegengesetzten Oberflächen je eine Keramikschicht (14, 16, 26, 27) trägt, die mit in den keramischen Werkstoff eingebetteten Fasern (15, 25) stabilisiert ist.

18.) Verfahren zum Herstellen von Gleit- oder Reibelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß ein flächiges Gebilde, beispielsweise Gewebe oder Gelege oder Vlies aus Fasern mit Elastizitätsmodul von mindestens 200 MPa durch Kathodenzerstäubung in unter einem Druck zwischen 10^-4 bis 10^-1 mbar gehaltenem Plasma, beispielsweise Argon, in keramischen Werkstoff eingebettet wird.

19.) Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche eines metallischen Trägerwerkstoffes zunächst eine Lage von sowohl die Metalloberfläche des Trägerwerkstoffes als auch den keramischen Werkstoff benetzendem Aktivlot durch Kathodenzerstäubung aufgebracht und auf diese Lage von Aktivlot das Einbetten des flächigen Fasergebildes in keramischen Werkstoff durch Kathodenzerstäubung unter Füllung der Zwischenräume des flächigen Fasergebildes mit keramischem Werkstoff und unter Binden an die Lage aus Aktivlot vorgenommen wird.

20.) Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Lage von Aktivlot zunächst eine Lage von keramischem Werkstoff durch Kathodenzerstäuben aufgebracht und das flächige Fasergebilde über dieser ersten Lage von keramischen Werkstoff angeordnet und durch Kathodenzerstäubung unter Binden an die erste Lage von keramischem Werkstoff und unter Füllen seiner Zwischenräume mit keramischem Werkstoff eingebettet wird.

21.) Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß bei Benutzung eines Trägerwerkstoffes aus Stahl oder Vorsehen eines Al₂O₃ enthaltenden keramischen Werkstoffes eine 1 bis 5 µm dicke Lage aus 28 Ni-23Co-Legierung als Aktivlotlage auf der Stahloberfläche durch Kathodenzerstäubung gebildet wird.

22.) Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Keramikschicht zu belegende Oberfläche des Trägerwerkstoffes in dem für die Kathodenzerstäubung vorgesehenen Rezipienten, ggf. unter Benutzung des für die Kathodenzerstäubung vorgesehenen Plasma vor dem Aufbringen der Keramikschicht bzw. der Aktivlotlage durch umgekehrte Kathodenzerstäubung gereinigt und aufgerauht wird.

23.) Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Trägerwerkstoff vor dem Aufbringen der Keramikschicht bzw. der Aktivlotlage auf etwa 600°C und darüber - ggf. unter Ausnutzung der umgekehrten Kathodenzerstäubung - erhitzt und während des Aufbringens der Keramikschicht und ggf. der Aktivlotlage im wesentlichen auf diese Temperatur gehalten wird - ggf. unter zusätzlicher Wärmezufuhr, beispielsweise durch Strahlung oder auf induktivem Wege -.

24.) Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Werkstoff zum Einbetten der Fasern durch chemische Reaktion von einem oder mehreren zerstäubten Ausgangsstoffen miteinander und/oder mit dem Plasma zugegebenem Reaktionsgas während der Kathodenzerstäubung gebildet wird.

25.) Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß dem keramischen Werkstoff während der Kathodenzerstäubung eine oder mehrere Fremdsubstanzen in atomarer Verteilung als Stabilisatorsubstanz zusätzlich beigegeben wird, wobei auch die Stabilisatorsubstanz durch chemische Reaktion von zerstäubten und/oder dem Plasmagas beigegebenen Ausgangsstoffen gebildet werden kann.

26.) Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der keramische Werkstoff und die Stabilisatorsubstanz bzw. deren Ausgangsstoffe in für das Einbettungsmaterial für das flächige Fasergebilde gewünschten Massenverhältnissen in einem für die Kathodenzerstäubung zu benutzenden Target vereinigt werden.

27.) Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß in den keramischen Werkstoff des Funktionsteiles einzulagernde, die Gleit- bzw. Reibeigenschaften verbessernde Substanzen, wie MoS₂, Graphit, BM, PTFE in das den keramischen Werkstoff und ggf. die Stabilisatorsubstanz bzw. der Ausgangsstoffe enthaltende Target in den im Funktionsteil gewünschten Beigabemengen entsprechenden Masseanteilen eingelagert werden.