DE3606529C2 - - Google Patents

Info

Publication number
DE3606529C2
DE3606529C2 DE3606529A DE3606529A DE3606529C2 DE 3606529 C2 DE3606529 C2 DE 3606529C2 DE 3606529 A DE3606529 A DE 3606529A DE 3606529 A DE3606529 A DE 3606529A DE 3606529 C2 DE3606529 C2 DE 3606529C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
alloy
vapor
dispersion
substrate
evaporation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE3606529A
Other languages
English (en)
Other versions
DE3606529A1 (de
Inventor
Erich Dipl.-Chem. Dr. 6365 Rosbach De Hodes
Klaus 6501 Jugenheim De Goerke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Glyco AG
Original Assignee
Glyco-Metall-Werke Daelen & Loos 6200 Wiesbaden De GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Glyco-Metall-Werke Daelen & Loos 6200 Wiesbaden De GmbH filed Critical Glyco-Metall-Werke Daelen & Loos 6200 Wiesbaden De GmbH
Priority to DE19863606529 priority Critical patent/DE3606529A1/de
Priority to IT19115/87A priority patent/IT1201171B/it
Priority to GB08701503A priority patent/GB2187207A/en
Priority to BR8700886A priority patent/BR8700886A/pt
Priority to JP62043219A priority patent/JPS62222057A/ja
Priority to AT0044887A priority patent/AT395020B/de
Priority to FR8702894A priority patent/FR2596419A1/fr
Publication of DE3606529A1 publication Critical patent/DE3606529A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3606529C2 publication Critical patent/DE3606529C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/14—Special methods of manufacture; Running-in
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0688—Cermets, e.g. mixtures of metal and one or more of carbides, nitrides, oxides or borides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/541—Heating or cooling of the substrates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
    • F16C2223/30—Coating surfaces
    • F16C2223/60—Coating surfaces by vapour deposition, e.g. PVD, CVD

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Schichtwerkstoff oder von Schichtwerkstücken mit metallischer Reib- oder Gleitschicht durch Aufdampfen metallischer Werkstoffe auf ein metallisches Substrat, wobei für mindestens eine der aufzudampfenden Schichten eine unterschiedliche Metalle enthaltende Legierung oder Dispersionslegierung als Werkstoff vorgesehen wird, die mindestens ein Metall als Bestandteil enthält, dessen chemische Verbindungen, beispielsweise Oxide oder Nitride härter als das Metall sind.
Aus DE-PS 29 35 417 ist es bekannt, dünne metallische Schichten als Reib- oder Gleitschichten durch Vakuum­ bedampfung auf metallischen Trägern aufzubringen, wobei die verdampfenden Metalle gemäß DE-PS 8 82 174 und DD-PS 54 154 durch Elektronenbeschuß zum Verdampfen beheizt werden können. Sollen Metallegierungen aufgedampft werden, so kann dies dadurch geschehen, daß die vorbereitete Legierung aus einem Tiegel verdampft wird. Es ist aber auch gemäß AT-PS 236 185 und L. Holland "Vacuum Deposition of Thin Films", Chapman + Hall 1961, Seite 197 bekannt, sämtliche oder einige Legierungsbestandteile getrennt aus eigenen Tiegeln gleichzeitig oder nacheinander abzudampfen und zwar insbesondere dann, wenn die Dampfdrücke der Legierungskomponenten größere Unterschiede aufweisen. Andererseits ist es aus DE-PS 28 53 724 bekannt, bei durch Kathodenzerstäubung aufzubringenden metallischen Schichten eine Dispersionsverfestigung dadurch zu erzielen, daß dem Plasma oder dem Target ein gewisser Gehalt an Sauerstoff belassen wird und dem aufzustäubenden Werkstoff solche Metalle zugegeben sind, die härtere Oxidteilchen bilden und bei welchen das Metalloxid größeres Volumen als das Metall selbst hat.
Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für die Herstellung von Reib- oder Gleitelementen zur Verfügung zu stellen, mit dem unter Anwendung der Vakuumbedampfung Reib- oder Gleitschichten mit verbesserten tribologischen Eigenschaften geschaffen werden können und diese Reib- oder Gleitschichten in einem und demselben Prozeß dispersionsgehärtet werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Aufdampfen kontinuierlich oder diskontinuierlich in Gegenwart einer Restgasatmosphäre, die mindestens einen Bestandteil enthält der mit mindestens einem der Bestandteile der aufzudampfenden Legierung bzw. Dispersionslegierung unter Bildung einer der bekannten härteren chemischen Verbindungen chemisch reagiert, bei Drücken im Bereich von 10-2 bis 10-3 mbar vorgenommen wird.
Durch die Erfindung wird ein Verfahren zum reaktiven Aufdampfen geschaffen, mit welchem sich dispersionsgehärtete Lagerwerkstoffe herstellen lassen, deren tribologische Eigenschaften den heutigen praktischen Anforderungen genügen. Einen entscheidenden Fortschritt für die Herstellung dispersionsgehärteter Reib- bzw. Gleit­ schichten in einem rationellen Verfahren brachte das er­ findungsgemäße Aufdampfen mit entsprechendem Restgas, ins­ besondere auch deshalb, weil das Aufdampfen mit Beschichtungs­ raten von ungefähr 0,3 µm/s vergleichsweise zum Kathoden­ zerstäuben (Beschichtungsrate max. 1 µm/min) erheblich kostengünstiger ist.
Bevorzugt wird im erfindungsgemäßen Verfahren das zu be­ dampfende Substrat während des Aufdampfens des Werkstoffs auf einer erhöhten Temperatur zwischen etwa 200°C und 800°C gehalten. Beim Aufdampfen von Aluminiumlegierung kann das Substrat auf einer Temperatur zwischen 200°C und etwa 300°C gehalten werden, während beim Aufdampfen einer Kupfer-Blei-Legierung das Substrat auf einer Temperatur im Bereich zwischen 500°C und 700°C gehalten werden kann. Das Beheizen des zu bedampfenden Substrats wird bevorzugt mittels Elektronenstrahlen vorgenommen ggf. in Verbindung mit elektrischer Widerstandsheizung. Hohe Substrattemperaturen können beim reaktiven Aufdampfen den Reaktionsablauf beschleunigen, dadurch, daß Platz­ wechselvorgänge der Atome erleichtert werden. Anderer­ seits kann eine Substrattemperatur die höher als etwa 300°C liegt, insbesondere beim Aufdampfen von Aluminium- Lagerwerkstoffen, zur Bildung intermetallischer Phasen führen, die infolge ihres Sprödverhaltens bei einer Biege- oder Wechselbeanspruchung zur Lösung der Bindung zwischen Gleitschicht und Trägerschicht (insbesondere Stahl) führen. In solchen Fällen kann eine Kühlung des Substrats während des Aufdampfens des jeweiligen Werkstoffs erforder­ lich werden, um die Temperatur innerhalb des jeweils durch die Art des aufgedampften Materials gegebenen geeigneten Temperaturbereiches zu halten. Dieses Kühlen kann dann zweckmäßigerweise in einer Kammer mit veränderter Druck­ stufe mit Inertgas vorgenommen werden. Die Kombination des Bedampfens und eines sich anschließenden Aufheiz­ prozesses kann aber andererseits die Haftung durch die Bildung von Diffusions-Zwischenschichten verbessern.
Das Aufdampfen des jeweiligen Werkstoffs bzw. dessen Legierungsbestandteile findet im Rahmen der Erfindung, vorzugsweise in einer oxidierenden Restgasatmosphäre statt, die Sauerstoff, feuchten Sauerstoff, Wasserdampf, Stickstoff und bzw. oder in den Rezipienten eingelassene Luft enthält. Solches reaktives Aufdampfen hat besondere Vorteile für Schichtwerkstoffe oder Schichtwerkstücke, bei denen das metallische Material der Matrix der aufzu­ dampfenden Schicht eine herkömmliche Gleitlagerlegierung, z.B. eines oder mehrerer Metalle aus der Gruppe Aluminium, Blei, Cadmium, Zinn, Zink, Nickel, Kupfer ist. Dabei werden härtere dispersionsverfestigende Teilchen aus Oxiden oder Nitriden eines dieser Metalle oder mehrere dieser Metalle gebildet. Es ist aber auch möglich, Dispersionsverfestigung durch reaktives Aufdampfen dadurch zu erreichen oder noch zu verstärken, daß der Oxidationsgrad von Oxidschichten wesentlich verstärkt wird, indem dem aufzudampfenden Werk­ stoff Elemente oder Oxide aus der Gruppe der Seltenerdmetalle, einschließlich Yttrium und Lanthan in solcher Menge bei­ gegeben werden, daß sie in der aufgedampften Schicht einen maximalen Dispersionsanteil bei 15 Vol.-% nicht über­ schreiten. Eine andere, durch die Erfindung erschlossene Möglichkeit zur Bildung härterer, dispersionsverfestigender Bestandteile besteht darin, daß die Restgasatmosphäre Sauerstoff enthält und dem aufzudampfenden Werkstoff Suboxide, beispielsweise SiO und/oder TiO, beigegeben werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können Stahlbänder oder Bänder aus anderen Trägerwerkstoffen, z.B. Zinnbronze, mit nahezu allen Gleitlagerwerkstoffen bedampft und gleich­ zeitig dispersionsgehärtet werden. Die Beschichtung geht im Vakuum unter extrem sauberen Bedingungen vor sich, wobei die Restgas-Zusammensetzung so gehalten ist, daß der Oxid­ gehalt der härtenden Teilchen zwischen 1 bis 5 Vol.-%, vorzugsweise unter 1 Vol.-%, liegt. Der Vorteil der Band­ bedampfung zur Herstellung von Schichtwerkstoffen zur Herstellung von Gleit- und Reibelementen liegt dabei darin begründet, daß zum einen keine Abwasserprobleme auftreten, also das Verfahren umweltfreundlich ist, und zum anderen beide Bandseiten gleichzeitig bedampft werden können und zwar mit unterschiedlichen Werkstoffen. Dies bedeutet, daß die eine Seite des Stahlträgers mit einer oder mehreren Schichten für Gleit- bzw. Reibzwecke und die Rückseite mit einer als Korrosionsschutz dienenden Schicht bedampft werden kann. So können auch auf diese Weise auf die einzelnen Bandseitenschichten unterschiedlicher Dicke aufgebracht werden.
Eine nach den Grundsätzen des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens aufgebaute Bandbedampfungsanlage kann ohne zeit­ raubende und aufwendige Erweiterung und Änderung auf verschiedene, zur Bedampfung vorgesehene Metalle umge­ rüstet werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es auch möglich, auf einfache Weise Mehrstoffschichten zu erzeugen, in dem aus hintereinanderliegenden Verdampfungssystemen unter­ schiedliche Metalle in verschiedener Schichtdicke über­ einander aufgedampft werden. Beispielsweise kann man in einem Durchgang auf einem Stahlträger auf der Stahlband­ rückseite Zinn als Korrosionsschutz (Flash) aufdampfen. Auf der gegenüberliegenden Funktionsseite dagegen kann man eine Gleitlagerlegierung aus einer CuPb- bzw. AlPb- Basislegierung bzw. mit einer Bindungsschicht aus Rein­ aluminium oder Nickel zwischen Stahlträger und der eigent­ lichen Gleitschicht aufdampfen. Bei Stahl/Al-Verbundwerkstoffen mit dem Aufbau Stahl/Al- Lagerlegierung ist es auch möglich und sinnvoll, auf der Stahlbandrückseite eine Korrosionsschutzschicht aufzu­ dampfen, beispielsweise aus Zinn oder PbSn, während auf der gegenüberliegenden Funktionsseite eine Bindungsschicht aus CuSn zur Zwischenschicht aus Al-Lagerlegierung und eine darüber liegende Gleitlagerlegierung, vorzugsweise aus einer PbSnCu-Legierung aufzudampfen ist. Alle diese Schichten können in der erfindungsgemäßen Weise mit Dispersionsverfestigung ausgestattet werden.
Als anderes Beispiel sei ein Stahlband, rückseitig ver­ zinnt, genannt, das auf der Funktionsseite eine CuPb22Sn1- Zwischenschicht, eine ca. 1 µm dicke Diffusionssperrschicht aus Ni und eine weitere ebenfalls aufgedampfte, z.B. aus PbIn oder PbSnCu bestehende Einlauf- und Gleitschicht ent­ hält. Im Falle von Stahlbanddicken ( < 6 mm ) die nicht mehr von Rolle zu Rolle gewickelt werden können, werden zweckmäßig Platinen in sog. Ein- oder Mehrkammeranlagen (Batch-Type-Anlagen) eingespeist.
Im Rahmen der Erfindung kann bevorzugt ionenstrahlaktivierte Beschichtung vorgenommen werden. Als Ionenquelle können folgende Typen eingesetzt werden:
  • 1. Ionenerzeugung durch Glimmentladung
  • 2. Ionenerzeugung durch Hochfrequenz-Entladungen
  • 3. Ionenerzeugung durch Penning-Entladungen
  • 4. Ionenerzeugung durch Bogenentladungen und
  • 5. Ionenerzeugung durch Funkenentladungen.
Bevorzugt wird im Rahmen der Erfindung zum Verdampfen des Werkstoffes ein Elektronenstrahl-Linienverdampfer benutzt, bei dem die rückgestreuten Elektronen durch eine Magnetfalle am Erreichen des Substrates (Stahlband) gehindert werden, so daß die durch Vorheizen derselben auf die Beschichtungs­ temperatur von z.B. 300°C im Falle des Aufdampfens von Al- Lagerwerkstoff nicht überschritten und damit die Ver­ hinderung von spröden Al-Fe-Phasen, die die Bindungsfestig­ keit vermindern, gewährleistet ist. Als Verdampfungsquelle kann prinzipiell auch eine Reihe nebeneinander ange­ ordneter Punktverdampfer eingesetzt werden. In beiden Fällen muß sich die Ver­ dampfungsquelle über die gesamte Breite des zu beschich­ tenden Bandes erstrecken. Eine prinzipiell gleichmäßigere Schichtdickenverteilung kann jedoch erwartet werden, wenn anstelle einer Reihe von Punktverdampfern ein Linienver­ dampfer eingesetzt wird. Der mit dem Verdampfungsmaterial gefüllte Verdampfertiegel erstreckt sich über die gesamte Breite des zu beschichtenden Bandes.
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Schichtwerkstoffes kann im wesentlichen wie folgt sein:
Das zu bedampfende Stahlband soll nach sorgfältiger Vor­ reinigung (Entfettung) im Augenblick der Bedampfung bei dem Aufdampfen von Al-Lagerlegierungen eine Mindesttempera­ tur von 200 bis 300°C und beim Aufdampfen von Legierungen auf der Basis CuPb etwas höhere Mindesttemperatur und zwar im Bereich 500 bis 700°C haben. Zum Aufheizen des Bandes bieten sich vor Einlauf in die eigentliche Beschichtungs­ kammer folgende Möglichkeiten an:
  • 1. die Induktionserwärmung,
  • 2. die Widerstandsheizung durch direkten Strom­ durchgang und
  • 3. die direkte Erwärmung durch Beschuß mit Elektronen strahlen.
Die Induktionserwärmung kann im Vakuum zu Schwierigkeiten führen und hat außerdem für dünne Bänder schlechten Wirkungsgrad. Die Widerstandsheizung ist wenig flexibel in der Temperaturverteilung über die Bandbreite. Deshalb ist die bevorzugte Methode des Aufheizens diejenige mittels Elektronenstrahl, da die Verteilung der Aufheizleistung sowohl über die Bandbreite auch längs des Bandweges gut zu steuern ist. Damit kann einerseits eine gleichmäßige Temperatur über die Bandbreite andererseits die günstigste Charakteristik für den Temperaturanstieg im Band einge­ stellt werden. Hierzu können im Rahmen der Erfindung Elektronenstrahlkanonen mit bandförmigem Strahl, der quer zur Bandlaufrichtung hochfrequent oszilliert wird, einge­ setzt werden.
Eine Anlage zur Herstellung von Schichtwerkstoffen im er­ findungsgemäßen Verfahren zur Erzeugung von Gleitlagern, Buchsen und Anlaufscheiben kann in etwa wie folgt konzi­ piert sein:
Eine solche Anlage kann mit zwei Elektronenstrahlkanonen für die Bandvorheizung und Elektronenstrahlverdampfern je nach Legierungskomponenten und Schichtenfolge ausgerüstet sein. Das Stahlband läuft über mehrere Druckstufen in eine Heizkammer, in der eine Heizung durch Elektronenstrahl­ kanonen oder eine kombinierte Heizung aus Elektronenstrahl­ kanonen und Widerstandsheizung installiert ist. Es kann auch vorteilhaft sein, das Reinigen des Substrates vor dem Eindringen in die Verdampfungsanlage durch Beglimmen vor­ zunehmen, um chemisorbierte Wasserhäute, die die Bindung schwächen würden, zuverlässig zu entfernen.
Von Bedeutung ist es, daß im Hinblick auf eine wirtschaft­ liche Fertigung der Elektronenstrahlerzeuger der - oder die - Verdampfertiegel und die Ablenksysteme eine kompakte, leicht auswechselbare Einheit bilden. Der Elektronenstrahl wird in einem inhomogenen Magnetfeld je nach den gegebenen Er­ fordernissen um 180° bis 300° umgelenkt, um auf diese Weise die Kathode gegen Bedampfung zu schützen.
Die in die Bedampfungsanlage einlaufenden Stahlbänder oder diskontinuierlich eingeführten Platinen oder Stahlstreifen können mit Geweben, Gelegen oder Vliesen, beispielsweise aus C-Fasern, Keramikfasern, Kunststoffasern oder Hybrid­ fasern belegt sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat besondere Bedeutung in Verbindung mit der Bildung von dispersionverfestigten Schichten aus Dispersionslegierung. Dabei kann das Ver­ fahren gemäß der Erfindung besonders vorteilhaft zur Herstellung von dispersionsverfestigten Schichten aus Dispersionslegierung auf Aluminium-Blei-Basis, Aluminium- Zinn-Basis oder Kupfer-Blei-Basis benutzt werden. Bei­ spielsweise eignet sich das Verfahren gemäß der Erfindung besonders vorteilhaft für die Erzeugung von Gleitschichten aus Dispersionslegierungen auf Aluminium-Blei-Basis. Hierzu kann im Verfahren gemäß der Erfindung in einem Schmelztiegel ein Verdampfungsgut auf Aluminium-Basis und in einem anderen ein Verdampfungsgut auf Pb-Basis einge­ bracht werden. Beispielsweise kommt dabei Verdampfungs­ gut auf Al-Basis mit Zusammensetzung AlCu1Ni0,5 in Betracht. Das Verdampfungsgut auf Pb-Basis kann dabei beispielsweise eine Zusammensetzung PbSn2 bis PbSn4 aufweisen.
In einem anderen Anwendungsfall, der sich insbesondere zur Erzeugung von Zwischenschichten an Verbundwerkstoff für Reib- und Gleitelemente eignet, kann in einem Schmelz­ tiegel ein Verdampfungsgut auf Zinn-Bronze-Basis und in dem anderen Schmelztiegel ein Material auf Blei-Basis eingebracht werden. Man erhält auf diese Weise im Verfahren gemäß der Erfindung eine dispersionsverfestigte Schicht aus Blei-Zinn-Bronze-Dispersionslegierung, die sich durch besonders feine Bleiverteilung und besonders feine Ver­ teilung der dispersionsverfestigenden Elemente, also der Dispersoide in der Blei-Zinn-Bronze-Schicht auszeichnet. In ähnlicher Weise kann im Verfahren gemäß der Erfindung auch eine Schicht aus Blei-Zinn-Bronze-Dispersionslegierung erzeugt werden, wenn in einem Schmelztiegel ein Verdampfungs­ gut auf Zinn-Bronze-Basis und im anderen Schmelztiegel ein Verdampfungsgut auf Blei-Bronze-Basis angebracht wird.
In allen Anwendungsfällen bietet sich als weiterer Vor­ teil der Erfindung, daß das reaktive Bedampfen unter Restgasbedingungen erheblich weniger problematisch ist als Begießen unter Schutzgas z.B. Wasserstoff und wesentlich größeren Wirkungsgrad aufweist, als das Bilden von Schichten durch Kathodenzerstäubung. Metallische Träger, insbesondere Stähle, neigen je nach Zusammensetzung bei dem dem eigentlichen Gießvorgang vorgeschalteten Blankglühen unter Wasserstoff zu einer mehr oder minder starken Aufnahme dieses Gases, welches bei Abkühlen zur Aufgußoberfläche austretend, die dis­ pergierte Komponente nach unten zur Trägeroberfläche drückt und damit zusätzlich Veranlassung zu Seigerungen gibt.
Im Rahmen der Erfindung kann das Metallband beispielsweise ein als Träger benutztes Stahlband im evakuierten Raum, ggf. selbst in Gegenwart der Restgasatmosphäre, einer Vorbehandlung unterzogen werden. Dadurch wird die Auf­ nahme von Wasserstoff oder sonstigem Gas in das zu be­ schichtende Metallband vermieden oder zumindest stark reduziert. Das zu beschichtende Metallband, beispiels­ weise Stahlband, kann dann mit einer Vortemperatur für das Bedampfen in den Bedampfungsraum geführt werden.
Die Erfindung bietet ferner in einer besonders vorteil­ haften Weise die Möglichkeit, Schichten unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung aufzudampfen. Das Aufdampfen solcher Schichten unterschiedlicher chemischer Zusammen­ setzung kann dann in Folgestationen innerhalb des eva­ kuierten Raumes bzw. des noch eine Restgasatmosphäre ent­ haltenden Raumes vorgenommen werden.
Vor dem Verlassen der Bandanlage kann das bedampfte Metall­ band, beispielsweise Stahlband, auf eine Temperatur von 100°C abgekühlt werden, so daß keine schädigende Einwirkung der Atmosphäre auf die aufgedampfte Schicht eintritt.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 das Schliffbild eines erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffs mit aufgedampfter, dispersionsverfestigter AlPb-Dispersions­ legierungsschicht;
Fig. 2 das Schliffbild eines durch Pulverwalzen, Sintern oder Plattieren hergestellten Verbundwerkstoffs mit gleicher Stoff­ zusammensetzung der aufgebrachten Schicht und
Fig. 3 den Belastungsvergleich zwischen dem er­ findungsgemäßen und einem bekannten Ver­ bundwerkstoff in Form eines Balken-Dia­ gramms.
Fig. 1 zeigt das Schliffbild eines Verbundwerkstoffes mit aufgedampfter, dispersionsverfestigter AlPb-Dispersions­ legierungsschicht. In der Al-Matrix 10 liegt das Blei 11 in fein disperser Form vor. Außerdem sind die durch das reaktive Aufdampfen erzeugten Dispersoide 12 sehr fein in der Al-Matrix 10 verteilt. Dagegen zeigt Fig. 2 das Schliffbild eines herkömmlichen Verbundwerkstoffes mit AlPb-Dispersionslegierungsschicht, bei der das Blei 11 in zeiliger Anordnung in die Matrix 10 eingebettet ist. Durch diese zeilige Anordnung des Bleis wird die Dauer­ festigkeit des Werkstoffes erheblich vermindert. Fig. 3 zeigt ein Balkendiagramm, in welchem die Belastbarkeit des Verbundwerkstoffes mit aufgedampfter, dispersionsver­ festigter AlPb-Dispersionslegierungsschicht gemäß Fig. 1 und eines herkömmlichen Verbundwerkstoffes mit AlPb- Dispersionslegierungsschicht gemäß Fig. 2 dargestellt ist.
Hieraus geht hervor, daß die Dauerschlagfestigkeit des Verbundwerkstoffs mit aufgedampfter dispersionsver­ festigter AlPb-Dispersionslegierungsschicht um ca. 60% höher liegt als die eines bekannten Werkstoffes, bei­ spielsweise eines gemäß DE-OS 17 75 322.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung von Schichtwerkstoff oder von Schichtwerkstücken mit metallischer Reib- oder Gleit­ schicht durch Aufdampfen metallischer Werkstoffe auf ein metallisches Substrat, wobei für mindestens eine der aufzudampfenden Schichten eine unterschiedliche Metalle enthaltende Legierung oder Dispersionslegierung als Werkstoff vorgesehen wird, die mindestens ein Metall als Bestandteil enthält, dessen chemische Verbindungen, beispielsweise Oxide oder Nitride härter als das Metall sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufdampfen kontinuierlich oder diskontinuierlich in Gegenwart einer Restgasatmosphäre, die mindestens einen Bestandteil enthält, der mit mindestens einem der Bestand­ teile der aufzudampfenden Legierung bzw. Dispersionslegierung unter Bildung einer der bekannten härteren chemischen Verbindungen chemisch reagiert, bei Drücken im Bereich von 10-2 bis 10-3 mbar vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufdampfen von Reib- oder Gleitschichten aus Dispersionslegierung, beispielsweise auf Aluminium-Blei- oder Kupfer-Blei-Basis eine Restgasatmosphäre, die mindestens einen, zumindest mit einem der Bestandteile der Dispersionslegierung unter Bildung härterer Stoffe als die Legierungsbestandteile chemisch reagierenden Gasbestandteil enthält, vorgesehen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Aufdampfen einer Legierung oder Dispersionslegierung, die mindestens ein Metall der Gruppe Aluminium, Blei, Cadmium, Zinn, Zink, Nickel, Kupfer enthält, eine Restgasatmosphäre, die eines oder ein Gemisch der Gase Sauerstoff, Wasserdampf, Stickstoff oder Luft, enthält, aufrecht erhalten wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zu bedampfende Substrat während des Aufdampfens des Werkstoffs auf einer erhöhten Temperatur zwischen 200°C und 800°C gehalten wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zu bedampfende Substrat während des Aufdampfens eine Aluminiumlegierung auf einer Temperatur zwischen 200°C und 300°C gehalten wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das zu bedampfende Substrat während des Aufdampfens einer Kupfer-Blei-Legierung auf einer Temperatur im Bereich zwischen 500°C und 700°C gehalten wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Beheizen des zu bedampfenden Substrats mittels Elektronenstrahlung ggf. in Ver­ bindung mit elektrischer Widerstandsheizung vorge­ nommen wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß anschließend an das Aufdampfen einer Schicht, beispielsweise der Reib- oder Gleitschicht, ein Aufheizprozeß unter Bildung einer Diffusions­ zwischenschicht vorgenommen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem aufzudampfenden Werkstoff chemische Elemente oder Oxide aus der Gruppe der Seltenerdmetalle einschließlich Yttrium und Lanthan in solcher Menge, daß sie in der aufgedampften Schicht einen maximalen Dispersionsanteil von 15 Vol.-% nicht überschreiten, beigegeben werden.
10. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Restgasatmosphäre Sauerstoff enthält und dem aufzudampfenden Werkstoff Suboxide, beispielsweise SiO und/oder TiO beigegeben werden.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufdampfen der die Legierung bzw. Dispersionslegierung bildenden Bestandteile aus verschiedenen Quellen mit in seiner Zusammensetzung und Art unterschiedlichem Bedampfungsgut in einem vorbestimmten Rhythmus entsprechend der gewünschten Zusammensetzung abwechselnd in zeitlicher Aufeinanderfolge vorgenommen wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufdampfen des Werkstoffs als ionen- bzw. plasmaaktivierte Beschichtung unter Einschießen von Ionen, vorzugsweise Ionen der Restgasbestandteile in den Werkstoffdampf und Anlegen eines elektrischen Potentials ausgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdampfen des Werkstoffs unter Benutzung eines Elektronenstrahl-Linienverdampfers oder einer Reihe nebeneinander angeordneter Punktverdampfer vorgenommen wird, wobei die rückgestreuten Elektronen mittels einer Magnetfalle am Erreichen des Substrats gehindert werden.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat vor dem Aufdampfen des Werkstoffs mit Gewebe, Gelege oder Vlies aus C-Fasern, Keramikfasern, Kunststoffasern oder Hybridfasern belegt wird.
DE19863606529 1986-02-28 1986-02-28 Verfahren zur herstellung von schichtwerkstoff oder schichtwerkstuecken durch aufdampfen mindestens eines metallischen werkstoffes auf ein metallisches substrat Granted DE3606529A1 (de)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19863606529 DE3606529A1 (de) 1986-02-28 1986-02-28 Verfahren zur herstellung von schichtwerkstoff oder schichtwerkstuecken durch aufdampfen mindestens eines metallischen werkstoffes auf ein metallisches substrat
IT19115/87A IT1201171B (it) 1986-02-28 1987-01-21 Procedimento per produrre materiale stratificato o pezzi stratificati,mediante applicazione a vaporizzazione di almeno un materiale metallico su un substrato metallico
GB08701503A GB2187207A (en) 1986-02-28 1987-01-23 Process for the production of laminated material or laminated workpieces by vapour deposit of at least one metal material on a metal substrate
BR8700886A BR8700886A (pt) 1986-02-28 1987-02-25 Processo para a producao de material em camadas ou de pecas de material em camadas com camada metalica de friccao ou deslizante,mediante formacao de camadas por meio de metalizacao de ao menos um material metalico sobre um substrato metalico
JP62043219A JPS62222057A (ja) 1986-02-28 1987-02-27 少なくとも一つの金属材料を金属基板に蒸着処理することにより積層工作材料或いは積層工作材料片を造るための方法
AT0044887A AT395020B (de) 1986-02-28 1987-02-27 Verfahren zur herstellung von schichtwerkstoffen oder schichtwerkstuecken
FR8702894A FR2596419A1 (fr) 1986-02-28 1987-02-27 Procede de fabrication de materiau stratifie ou de pieces stratifiees par application a l'etat de vapeur d'au moins un materiau metallique sur un substrat metallique

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19863606529 DE3606529A1 (de) 1986-02-28 1986-02-28 Verfahren zur herstellung von schichtwerkstoff oder schichtwerkstuecken durch aufdampfen mindestens eines metallischen werkstoffes auf ein metallisches substrat

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3606529A1 DE3606529A1 (de) 1987-09-03
DE3606529C2 true DE3606529C2 (de) 1988-09-01

Family

ID=6295162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19863606529 Granted DE3606529A1 (de) 1986-02-28 1986-02-28 Verfahren zur herstellung von schichtwerkstoff oder schichtwerkstuecken durch aufdampfen mindestens eines metallischen werkstoffes auf ein metallisches substrat

Country Status (7)

Country Link
JP (1) JPS62222057A (de)
AT (1) AT395020B (de)
BR (1) BR8700886A (de)
DE (1) DE3606529A1 (de)
FR (1) FR2596419A1 (de)
GB (1) GB2187207A (de)
IT (1) IT1201171B (de)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19753656C1 (de) * 1997-12-03 1998-12-03 Fraunhofer Ges Forschung Einrichtung zur Vakuumbeschichtung von Gleitlagern
DE10054461C2 (de) * 1999-11-04 2002-12-05 Daido Metal Co Ltd Mehrschichtgleitlager
DE19981425B4 (de) * 1998-07-29 2008-04-03 Miba Gleitlager Ag Gleitlager mit einer Zwischenschicht, insbesondere Bindungsschicht, aus einer Legierung auf Aluminiumbasis
DE102010011083B3 (de) * 2010-03-12 2011-06-16 Ks Gleitlager Gmbh Gleitlagerverbundwerkstoff
DE102015213052A1 (de) * 2015-07-13 2017-01-19 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh Gleitlager, Gleitlagerwerkstoff, Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagerwerkstoffes und Verwendung eines Gleitlagerwerkstoffes für ein Gleitlager

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9103481D0 (en) * 1991-02-20 1991-04-10 T & N Technology Ltd Bearings
US5770323A (en) * 1991-02-20 1998-06-23 T & N Technology Limited Bearings
DE19514836C2 (de) * 1995-04-21 2000-06-08 Fraunhofer Ges Forschung Lagerschale
DE19514835C1 (de) * 1995-04-21 1997-01-23 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Herstellung gleitflächenseitig konkav gekrümmter Gleitelemente
DE19824308C1 (de) * 1998-06-02 1999-09-09 Fraunhofer Ges Forschung Gleitlagerschale und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE19824310C1 (de) * 1998-06-02 1999-08-12 Fraunhofer Ges Forschung Gleitlager und Verfahren zu seiner Herstellung
AT501722B1 (de) * 2005-07-12 2006-11-15 Miba Gleitlager Gmbh Beschichtungsverfahren
GB2602705B (en) * 2021-10-21 2024-03-13 Butterworth Colin Floating underwater pipelines - "Process of Tyn"

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE882174C (de) * 1942-10-07 1953-07-06 Bosch Gmbh Robert Verfahren zum Verdampfen von Stoffen im Vakuum mittels Elektronenstrahlen
US2920002A (en) * 1952-06-25 1960-01-05 Auwarter Max Process for the manufacture of thin films
AT236185B (de) * 1962-01-27 1964-10-12 Heraeus Gmbh W C Verfahren zur Herstellung eines Verbundmetalles
NL6716230A (de) * 1967-11-29 1969-06-02
CH264574A4 (de) * 1973-03-05 1977-04-29 Suwa Seikosha Kk Verfahren zum Plattieren von Uhrenteilen in einem Vakuumbehälter
FR2393854A1 (fr) * 1977-06-07 1979-01-05 Michel Gantois Procede de recouvrement de la surface d'une piece conductrice de l'electricite
GB2040315B (en) * 1978-12-13 1983-05-11 Glyco Metall Werke Laminar material or element and a process for its manufacture
DE2853724C3 (de) * 1978-12-13 1981-07-16 Glyco-Metall-Werke Daelen & Loos Gmbh, 6200 Wiesbaden Schichtwerkstoff oder Schichtwerkstück sowie Verfahren zu dessen Herstellung
CH640886A5 (de) * 1979-08-02 1984-01-31 Balzers Hochvakuum Verfahren zum aufbringen harter verschleissfester ueberzuege auf unterlagen.
DE2935417C2 (de) * 1979-09-01 1985-06-13 Glyco-Metall-Werke Daelen & Loos Gmbh, 6200 Wiesbaden Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes
DE3246361A1 (de) * 1982-02-27 1983-09-08 Philips Patentverwaltung Gmbh, 2000 Hamburg Kohlenstoff enthaltende gleitschicht
JPS58153776A (ja) * 1982-03-05 1983-09-12 Citizen Watch Co Ltd 装飾部品の製造方法およびそれに用いるイオンプレ−テイング装置
DE3222552A1 (de) * 1982-06-16 1984-02-16 Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln Freitragende verbundfolie, verfahren zu deren herstellung sowie deren verwendung
GB2156387B (en) * 1983-08-25 1987-03-18 Vni Instrument Inst Cutting tool and method of manufacture thereof
JPS6080137A (ja) * 1983-10-07 1985-05-08 Ulvac Corp 垂直磁気記録体の製造装置
JPS60182351A (ja) * 1984-02-28 1985-09-17 Diesel Kiki Co Ltd スイツチ付弁装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19753656C1 (de) * 1997-12-03 1998-12-03 Fraunhofer Ges Forschung Einrichtung zur Vakuumbeschichtung von Gleitlagern
DE19981425B4 (de) * 1998-07-29 2008-04-03 Miba Gleitlager Ag Gleitlager mit einer Zwischenschicht, insbesondere Bindungsschicht, aus einer Legierung auf Aluminiumbasis
DE10054461C2 (de) * 1999-11-04 2002-12-05 Daido Metal Co Ltd Mehrschichtgleitlager
DE102010011083B3 (de) * 2010-03-12 2011-06-16 Ks Gleitlager Gmbh Gleitlagerverbundwerkstoff
DE102015213052A1 (de) * 2015-07-13 2017-01-19 Federal-Mogul Wiesbaden Gmbh Gleitlager, Gleitlagerwerkstoff, Verfahren zur Herstellung eines Gleitlagerwerkstoffes und Verwendung eines Gleitlagerwerkstoffes für ein Gleitlager

Also Published As

Publication number Publication date
BR8700886A (pt) 1987-12-22
GB8701503D0 (en) 1987-02-25
FR2596419A1 (fr) 1987-10-02
DE3606529A1 (de) 1987-09-03
AT395020B (de) 1992-08-25
JPS62222057A (ja) 1987-09-30
IT1201171B (it) 1989-01-27
IT8719115A0 (it) 1987-01-21
ATA44887A (de) 1992-01-15
GB2187207A (en) 1987-09-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3606529C2 (de)
DE2823876C2 (de) Verfahren zum Verdampfen von Material mittels eines Niedervoltbogens
DE102005063537B4 (de) Hartstoff - Schichtsystem
EP0256226B1 (de) Verbundwerkstoff mit mindenstens einer durch Kathodenzerstäubung (Sputtering) aufgebrachten Gleitsischt, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung desselben
DE4217450C2 (de) Ionenbedampfungsverfahren und -vorrichtung
DE60124061T2 (de) Hartstoffschicht für Schneidwerkzeuge
EP1790752B1 (de) Thermischer Spritzwerkstoff, thermisch gespritzte Beschichtung, thermisches Spritzverfahren, sowie ein thermisch beschichtetes Werkstück
AT414128B (de) Aluminiumlegierung für tribologisch beanspruchte flächen
DE3601438C1 (de) Schichtverbundwerkstoff mit Diffusionssperrschicht,insbesondere fuer Gleit- und Reibelemente,sowie Verfahren zu seiner Herstellung
DE10039375A1 (de) Korrosionsgeschütztes Stahlblech und Verfahren zu seiner Herstellung
EP0756022B1 (de) Korrosionsgeschütztes Stahlfeinblech und Verfahren zu seiner Herstellung
AT501722A4 (de) Beschichtungsverfahren
WO2010086151A1 (de) Zinkdiffusionsbeschichtungsverfahren
DE112014005865T5 (de) Magnesium-Aluminium-beschichtetes Stahlblech und dessen Herstellungsverfahren
DE102006057386A1 (de) Verfahren zum Beschichten von Substraten
AT393367B (de) Schichtverbundwerkstoff, insbesondere fuer gleit- und reibelemente, sowie verfahren zu seiner herstellung
DE3632027C1 (de) Verfahren und Vakuumbedampfungsanlage zum Metallisieren von Folienoberflaechen
DE2935417C2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes
DE3030149C2 (de)
DE102018222063A1 (de) Stahlsubstrat zur Herstellung eines warmumgeformten und pressgehärteten Stahlblechbauteils sowie Warmumformverfahren
DE3800885C1 (de)
DE10107288B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Gleitelementes sowie eine Vorrichtung zur Beschichtung eines Gleitelementes
DE102015225662A1 (de) Verfahren zur vorbereitenden Behandlung und zur Warmumformung eines Stahlbauteils
DE3741127C2 (de)
AT519107B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtgleitlagerelementes

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8363 Opposition against the patent
8339 Ceased/non-payment of the annual fee
8370 Indication related to discontinuation of the patent is to be deleted
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: GLYCO AG, 6200 WIESBADEN, DE

8331 Complete revocation