DE4112422C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen abrieb- bzw. verschleißfesten Über­ zug, der sich auf einer Gleitfläche eines Bauteils befindet, und ein Verfahren zu seiner Herstellung. Die Erfindung betrifft insbesondere einen abriebfesten Überzug mit hoher Beständigkeit gegen Abblättern bzw. Abschälen von einem Trägermaterial sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung. Der erfindungsgemäße Über­ zug ist z. B. für die Anwendung als abriebfester Überzug eines Kolbenringes für einen Verbrennungsmotor besonders geeignet, je­ doch ist er nicht auf eine solche Anwendung beschränkt.

Ein Kolbenring für einen Verbrennungsmotor hat eine Gleitfläche, die mit einer Zylinderoberfläche in verschiebbaren Eingriff ge­ bracht wird. Die Gleitfläche des Kolbenringes muß folglich eine hohe Abrieb- bzw. Verschleißfestigkeit haben. Um diese Bedin­ gung zu erfüllen, ist auf die Gleitfläche des Kolbenringes üb­ licherweise eine Hartverchromung aufgebracht worden, die eine ausgezeichnete Abriebfestigkeit zeigt.

Es sollte jedoch beachtet werden, daß die Kolbenringe für mo­ derne Verbrennungsmotoren einer bedeutend höheren thermischen Beanspruchung ausgesetzt sind, als üblich war. Dies gilt beson­ ders für den Fall von Motoren mit sehr hoher Ausgangsleistung und/oder von Motoren, die mit Mitteln zur Verminderung der Emis­ sion von Verunreinigungen im Auspuffgas bzw. Abgas ausgestattet sind. Bei diesen Kolbenringen, die einer höheren thermischen Beanspruchung ausgesetzt sind, hat man die Erfahrung gemacht, daß die herkömmliche Hartverchromung keine ausreichende Abrieb­ festigkeit liefert. Es ist deshalb erwünscht gewesen, daß ein Überzug für einen Kolbenring bereitgestellt wird, der auch un­ ter einer äußerst hohen thermischen Beanspruchung verwendet wer­ den kann.

Um die Abriebfestigkeit der Gleitfläche eines Kolbenringes zu verbessern, kann in der Gleitfläche des Kolbenringes eine ni­ trierte bzw. nitriergehärtete Schicht bereitgestellt werden. Dieser Lösungsweg ist nicht zu empfehlen, weil das Grund- bzw. Trägermetall, das nitriert werden kann, verhältnismäßig einge­ schränkt ist, so daß diese Maßnahme nicht in weitem Maße ange­ wandt werden kann.

Um einen Kolbenring bereitzustellen, mit dem der vorstehend er­ wähnte Wunsch erfüllt werden kann, ist vorgeschlagen worden, den Kolbenring mit einem Überzug aus Metallnitriden oder Me­ tallcarbiden zu versehen, der durch Ionenplattierung auf der Gleitfläche gebildet wird. Die auf diese Weise aufgetragenen Überzugsschichten weisen eine bessere Abriebfestigkeit als die obengenannten nitrierten Schichten auf. Beispiele für solche Überzüge sind in den JP-Patentpublikationen (JP-OSS) 57-57 868 und 57-65 837 ge­ zeigt. Gemäß der JP-Patentpublikation 57-57 868 wird der Kolben­ ring an der Gleitfläche mit einem Überzug aus einem sehr harten Werkstoff wie z. B. TiN, TiC oder CrN gebildet, beispielsweise durch ein PVD-Verfahren. Gemäß der JP-Patentpublikation 57- 65 837 wird der Kolbenring mindestens an der Gleitfläche mit ei­ nem Überzug aus einem Titannitrid gebildet, wobei der Überzug eine Hv-Härte von mehr als 1300 hat, 3 bis 20 µm dick ist und eine Oberflächenrauhigkeit von weniger als 2 µm aufweist.

Die GB-PS 13 52 241 offenbart eine Rasierklinge, die mit einem Überzug ausgestattet ist, welcher aus einer Chromlegierung, deren Chromgehalt unterhalb 25% liegt, und nitrierten Bestandteilen der Chromlegierung besteht.

Weitere Beispiele für Überzugsschichten aus Chrom und Chromnitrid für Kolbenringe oder Lagerteile aus Gußeisen oder Stahl zur Verbesserung der Abriebfestigkeit sind in den Japanischen Offenlegungsschriften JP-A 62-1 20 471, JP-A 01-2 90 785 und JP-A 01-1 56 461 beschrieben. In der JP-A 01-2 90 785 weist der Überzug eine Zusammensetzung aus Cr und Cr₂N, CrN und Cr₂N oder Cr, CrN und Cr₂N auf, während in der JP-A 01-1 56 461 ein Überzug vom Cr₂N-Typ vorliegt, der mit einem Ionenbedampfungsverfahren aufgetragen wurde.

Die Kolbenringe, die aus den genannten JP-Patentanmeldungen bekannt sind, zeigen im Vergleich mit einem Kolbenring, der eine Hartverchro­ mung aufweist, eine bessere Abriebfestigkeit. Es ist jedoch festgestellt worden, daß die aus diesen JP-Patentanmeldungen be­ kannten Überzüge ein schlechtes Haftvermögen an dem Grund- bzw. Trägermetall zeigen; außerdem ist der Wärmeausdehnungskoeffizi­ ent des Überzugsmaterials bedeutend kleiner als der des Grund- bzw. Trägermetalls, so daß sich der Überzug während der Anwen­ dung in einem Verbrennungsmotor sehr leicht von dem Grund- bzw. Trägermetall abschält bzw. ablöst.

Die JP-OS 01-2 34 559 beschreibt ein Bedampfungsverfahren, um auf einem Eisen- oder Stahlträger zunächst eine Cr-Schicht und darauf dann eine CrN-Schicht aufzutragen. Gleichzeitiges Auftreten von hohem Haftvermögen und guter Abriebfestigkeit ist jedoch auch bei dem in diesem Verfahren erzeugten Überzugsmaterial verbesserungsbedürftig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Überzug mit ei­ ner hohen Abriebfestigkeit für Gleitflächen bei gleichzeitig sehr gutem Haftvermögen an dem Gleitteil bereitzustellen, wobei der Überzug sogar Bedingungen schwerer thermischer Beanspruchung standhält.

Des weiteren soll durch die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Überzugs für die Gleitfläche eines Trägermaterials bereitgestellt werden.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in einem Überzug, der Chrom und mindestens ein Chromnitrid enthält und der auf einem Trägermaterial gebildet ist, die Stickstoffkonzentration des Überzugs von der Grenzfläche zwischen dem Trägermaterial und dem Überzug in Richtung auf die äußere Oberfläche des Überzuges kontinuierlich zunimmt.

Der Überzug kann einen der äußeren Oberfläche benachbarten Bereich haben, der im wesentlichen aus mindestens einem aus CrN und Cr₂N ausgewählten Chromnitrid besteht.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht in der Verwendung des erfindungsgemäßen, abriebfesten Überzugs für verschiebbare Teile bzw. Gleitteile, wobei der Überzug auf mindestens einer Gleitfläche des Gleitteils ausgebildet ist.

Ferner besteht ein weiterer Gegenstand der Erfindung in einem Verfahren zur Herstellung eines Überzuges auf einer Gleitfläche eines Trägermaterials, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt: Bereitstellen des Trägermaterials in einer Aufdampfkammer; Erzeugen von Chromdampf in der Kammer, damit das Chrom unter Bildung eines Überzuges auf der Gleitfläche des Trägermaterials abgeschieden wird; und Einführen von Stickstoff in die Kammer, während das Chrom auf der Gleitfläche des Trägermaterials abgeschieden wird, damit ein Chromnitrid, das mindestens einen Teil des Überzuges bildet, erzeugt und auf der Gleitfläche des Trägermaterials abgeschieden wird, wobei die Stickstoffkonzentration in der Kammer kontinuierlich derart erhöht wird, daß die Stickstoffkonzentration in dem Überzug von der Grenzfläche zwischen dem Trägermaterial und dem Überzug in Richtung auf die äußere Oberfläche des Überzuges kontinuierlich zunimmt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Trägermaterial erhitzt, vorzugsweise auf eine Temperatur zwi­ schen 200 und 600°C, während der Überzug gebildet wird. Das Verfahren kann vorzugsweise unter einer evakuierten nichtoxidie­ renden Atmosphäre durchgeführt werden, und die Stickstoffkonzen­ tration kann kontinuierlich von 0 mPa auf 400 mPa verändert wer­ den.

Es ist festgestellt worden, daß der gemäß der Erfindung herge­ stellte Überzug eine äußere Oberfläche hat, deren Abriebfestig­ keit besser ist als die eines harten nitrierten Chromüberzuges. Der Überzug hat in der Nähe des Trägermaterials einen hohen Chromgehalt, so daß er ein starkes Haftvermögen an dem Träger­ material zeigt. Es ist deshalb unwahrscheinlich, daß sich der Überzug während der Anwendung von dem Trägermaterial abschält bzw. ablöst. Der äußere Bereich des Überzuges enthält hauptsäch­ lich Chromnitrid wie z. B. CrN, Cr₂N oder eine Mischung aus CrN und Cr₂N. Der Überzug zeigt deshalb eine ausgezeichnete Abrieb­ festigkeit.

Die Temperatur des Trägermaterials hat einen Einfluß auf die Qualität des Überzuges. Es ist festgestellt worden, daß eine Temperatur von weniger als 200°C keinen Überzug mit einem in bedeutendem Maße verbesserten Haftvermögen an dem Trägermateri­ al liefert. Bei einer Temperatur von mehr als 600°C kann sich das Trägermaterial verformen, und die Oberflächenhärte des Über­ zuges kann abnehmen. Wenn die Stickstoffkonzentration über 400 mPa hinaus erhöht wird, besteht die Möglichkeit, daß in dem Überzug Poren erzeugt werden, wodurch eine Abnahme der Oberflä­ chenhärte verursacht wird.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren wird mit der Ab­ scheidung von Chrom begonnen, ohne daß Stickstoff in die Kammer eingeführt wird, so daß auf der Oberfläche des Trägermaterials zunächst eine Schicht aus metallischem Chrom gebildet wird. Die Chromschicht, die als Grundschicht bezeichnet werden kann, hat einen Wärmeausdehnungskoeffizienten, der dem des Trägermateri­ als nahe ist. Die Möglichkeit, daß sich der Überzug unter einer thermischen Wirkung von dem Trägermaterial abschält bzw. ab­ löst, ist deshalb sehr gering. Folglich kann ein verbessertes Haftvermögen erzielt werden. Ferner hat die chromreiche Schicht, die dem Trägermaterial benachbart ist, eine ausgezeichnete Ela­ stizität, wodurch die Beständigkeit des Überzuges gegen Abblät­ tern bzw. Abschälen weiter verbessert wird.

Die Stickstoffkonzentration wird allmählich und kontinuierlich erhöht, während das Chrom abgeschieden wird, um den Überzug auf der Gleitfläche des Trägermaterials zu bilden. Ein Teil des verdampften Chroms wird in diesem Fall nitriert und auf dem Trägermaterial abgeschieden und bildet einen Teil des Überzugs. Die auf diese Weise gebildete Schicht des Überzuges, die als zweite Schicht bezeichnet werden kann, enthält eine Mischung aus Chrom und Chromnitrid und hat im Vergleich mit der Grund­ schicht aus Chrom, die dem Trägermaterial benachbart ist, eine größere Härte, so daß sie eine höhere Abriebfestigkeit als die Grundschicht zeigt. Ferner hat die zweite Schicht eine ausrei­ chende Elastizität, so daß das Haftvermögen der Grundschicht durch die zweite Schicht nicht beeinträchtigt wird.

Der erfindungsgemäße Überzug kann bei irgendeiner Art eines ver­ schiebbaren Teils bzw. Gleitteils verwendet werden, beispiels­ weise bei einem Kolbenring und einem Ölring eines Verbrennungs­ motors und bei einer Schiene, auf der ein Wälzteil bzw. Wälz­ körper oder ein verschiebbares Teil bzw. Gleitteil bewegt wird.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend durch Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnun­ gen näher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Zeichnung einer Ionenplattiervor­ richtung für die Herstellung des erfindungsgemäßen Überzuges.

Fig. 2 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse einer Röntgenana­ lyse des gemäß der Erfindung gebildeten Überzuges zeigt.

Fig. 3 ist ein Diagramm, das die Wirkungen der Stickstoffkon­ zentration auf die Abriebfestigkeit des Überzuges zeigt.

Nachstehend wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, insbeson­ dere auf Fig. 1, in der eine Ionenplattiervorrichtung gezeigt ist, die für die Erfindung angewendet werden kann. Die Vorrich­ tung enthält ein Gehäuse 9, in dem ein Tiegel 6 angeordnet ist. Der Tiegel 6 ist für die Aufnahme eines Metalls 5 bestimmt, das zum Aufdampfen verdampft werden soll. Gemäß der Erfindung ist das Metall 5 Chrom. Oberhalb des Tiegels 6 befindet sich ein Elektronenstrahlerzeuger (Elektronenkanone) 8, der dazu dient, dem Metall 5, das sich in dem Tiegel 6 befindet, einen Elektro­ nenstrahl zuzuführen, damit das Metall 5 verdampft wird. Um den Tiegel 6 herum ist eine Kondensorspule 7 angeordnet, die zum Fo­ kussieren bzw. Bündeln des Elektronenstrahls aus dem Elektro­ nenstrahlerzeuger 8 auf das in dem Tiegel 6 befindliche Metall 5 dient.

Oberhalb des Tiegels 6 und des Elektronenstrahlerzeugers 8 ist eine Trägermetall- bzw. Grundmetall-Haltevorrichtung 2 angeord­ net, die dazu dient, ein Träger- bzw. Grundmetall 1 zu halten, auf dem ein Überzug aus Chrom hergestellt werden soll. Zwischen dem Tiegel 6 und der Haltevorrichtung 2 ist eine Abdeckvorrich­ tung bzw. Blende 10 zurückziehbar angeordnet. Für die Einfüh­ rung von Stickstoff in die in dem Gehäuse 9 befindliche Kammer ist ein Stickstoffeinführungsrohr 11 vorgesehen. Oberhalb der Trägermetall- bzw. Grundmetall-Haltevorrichtung 2 ist eine Er­ hitzungsvorrichtung 3 zum Erhitzen des auf der Haltevorrichtung 2 befindlichen Träger- bzw. Grundmetalls 1 angeordnet.

Als Träger- bzw. Grundmetall 1 kann beispielsweise ein korrosi­ onsbeständiger Stahl verwendet werden, der der Japanischen In­ dustrienorm (JIS) SUS-440C entspricht. Das Träger- bzw. Grund­ metall wird zu einem 50 mm breiten, 50 mm langen und 10 mm dic­ ken Stück geschnitten, das auf die Trägermetall- bzw. Grundme­ tall-Haltevorrichtung 2 aufgelegt wird. Die in dem Gehäuse 9 befindliche Kammer wird dann evakuiert, und durch das Rohr 11 wird in die Kammer Argongas bis zur Erzielung eines Druckes von 13,3 Pa eingeführt. Zum Reinigen der Oberfläche des Träger- bzw. Grundmetalls 1 wird zwischen dem Träger- bzw. Grundmetall 1 und dem Gehäuse 9 eine elektrische Spannung angelegt, um mit dem Träger- bzw. Grundmetall 1 als Kathode eine elektrische Entla­ dung zu erzeugen.

Das Träger- bzw. Grundmetall 1 wird dann auf eine Temperatur von 400°C erhitzt, und die in dem Gehäuse 9 befindliche Kammer wird bis zum Erreichen eines Drucks von 6,7 mPa evakuiert. Dann wird dem Chrom 5, das sich in dem Tiegel 6 befindet, durch den Elektronenstrahlerzeuger 8 ein Elektronenstrahl zugeführt, um zu bewirken, daß das Chrom verdampft. Die Abdeckvorrichtung 10 wird zurückgezogen, damit das verdampfte Chrom auf dem Träger- bzw. Grundmetall 1 abgeschieden wird. Nach 30 s wird damit be­ gonnen, in die in dem Gehäuse 9 befindliche Kammer durch das Rohr 11 Stickstoffgas einzuführen. Die eingeführte Menge des Stickstoffgases wird kontinuierlich erhöht, so daß die durch den Partialdruck des Stickstoffgases ausgedrückte Stickstoff­ konzentration in 20 min 400 mPa erreicht. Der Partialdruck des Stickstoffgases wird 2 min lang aufrechterhalten, und die Ab­ deckvorrichtung 10 wird zu der in Fig. 1 gezeigten Lage einge­ schoben, um den Aufdampfvorgang zu beenden. Das Träger- bzw. Grundmetall 1 wird gekühlt und aus dem Gehäuse 9 herausgenommen. Der Elektronenstrahlerzeuger 8 wird unter einen Strom von 35 V und 500 A gesetzt; die Kondensorspule 7 wird unter einen Strom von 250 A gesetzt. Die maximale Strömungsmenge des Stickstoff­ gases beträgt 1000 cm³/min.

Mit gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten Prüfkörpern sind verschiedene Prüfungen durchgeführt worden. Die Ergebnisse werden nachstehend beschrieben.

1) Analyse der Stickstoff- und Chromkonzentration mittels ei­ nes Röntgen-Mikroanalysiergeräts

Um eine Änderung der Konzentrationen von Chrom und Stickstoff in dem Überzug zu ermitteln, wurde die Probe zerschnitten, und die Schnittfläche wurde einer Röntgenanalyse mittels eines Rönt­ gen-Analysiergeräts unterzogen. Die Ergebnisse sind in Fig. 2 gezeigt. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Chromkonzentra­ tion in dem an das Träger- bzw. Grundmetall angrenzenden Be­ reich des Überzugs den maximalen Wert zeigt und in Richtung auf die äußere Oberfläche allmählich abnimmt. Die Stickstoffkonzen­ tration zeigt in dem an das Träger- bzw. Grundmetall angrenzen­ den Bereich des Überzugs den minimalen Wert und nimmt in Rich­ tung auf die äußere Oberfläche allmählich zu.

2) Röntgenbeugungsanalyse der Zusammensetzung in der Nähe der äußeren Oberfläche des Überzuges

Eine Röntgenanalyse wurde durchgeführt, um die Zusammensetzung des äußersten Bereichs des Überzuges zu ermitteln. Es ist bestä­ tigt worden, daß der äußerste Bereich des Überzuges aus CrN, Cr₂N oder einer Mischung daraus hergestellt ist.

3) Stoßfestigkeitsprüfung

Eine Kugelstrahlprüfung wurde durchgeführt, um die Beständig­ keit des Überzugs gegen Abblättern bzw. Abschälen zu ermitteln. Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 1 bis 2 mm wurden gegen den Überzug gestrahlt, und die Zeit, die bis zum Abblättern bzw. Abschälen des Überzugs von dem Träger- bzw. Grundmetall verging, wurde gemessen.

Vergleichs-Prüfkörper für diese und für die folgenden Prüfungen wurden hergestellt, indem auf Träger- bzw. Grundmetallen durch ein Ionenplattierverfahren, bei dem der Partialdruck des Stick­ stoffs während des gesamten Verfahrens bei dem konstanten Wert von 400 mPa gehalten wurde, Überzüge gebildet wurden. Der Ver­ gleichs-Prüfkörper wurde derselben Kugelstrahlprüfung unterzo­ gen.

Es ist bestätigt worden, daß der Überzug auf dem Vergleichs- Prüfkörper 10 min nach dem Beginn des Kugelstrahlens ein teil­ weises Abblättern bzw. Abschälen zeigte. Nach 15 min hatte sich im wesentlichen der ganze Überzug von dem Träger- bzw. Grundme­ tall abgeschält bzw. abgelöst. Im Gegenteil zeigte der erfin­ dungsgemäße Überzug eine in beachtlichem Maße verbesserte Be­ ständigkeit gegen durch Kugelstrahlen verursachtes Abblättern bzw. Abschälen.

4) Thermische Ermüdung

Um die Beständigkeit gegen wiederholte Erhitzungs- und Abküh­ lungszyklen zu ermitteln, wurden die Prüfkörper wiederholten Zy­ klen unterzogen, bei denen sie von Raumtemperatur auf 450°C er­ hitzt, 1 min lang bei 450°C gehalten, in 1 min auf Raumtempe­ ratur abgekühlt, 1 min lang bei Raumtemperatur gehalten und wieder erhitzt wurden. Es ist festgestellt worden, daß sich bei dem Vergleichs-Prüfkörper nach 250 Erhitzungs- und Abkühlungs­ zyklen Risse gebildet hatten; nach 500 Zyklen wurde ein teil­ weises Abblättern bzw. Abschälen beobachtet. Der erfindungsge­ mäße Prüfkörper zeigte sogar nach 500 Zyklen keine Mängel. Es ist folglich bestätigt worden, daß der gemäß der Erfindung her­ gestellte Überzug eine in beachtlichem Maße verbesserte Bestän­ digkeit gegen thermische Ermüdung zeigt.

5) Röntgenbeugungsanalyse

Es versteht sich, daß der gemäß der Erfindung hergestellte Über­ zug eine chemische Zusammensetzung hat, die sich in Richtung der Dicke von dem inneren, an das Träger- bzw. Grundmetall an­ grenzenden Bereich zu der äußeren Oberfläche kontinuierlich än­ dert. Es ist jedoch sehr schwierig, diese Tatsache durch eine Röntgenbeugungsprüfung zu beweisen. Deshalb wurden zum Nach­ ahmen des Überzuges mehrere Überzüge unter konstanten, jedoch verschiedenen Werten des Partialdruckes des Stickstoffs herge­ stellt. Die auf diese Weise hergestellten Überzüge wurden einer Röntgenbeugungsanalyse unterzogen. Die Ergebnisse sind in der Tabelle gezeigt.

Aus der Tabelle geht hervor, daß der erfindungsgemäße Überzug zweifellos eine Stickstoffkonzentration hat, die von dem inne­ ren, an das Träger- bzw. Grundmetall angrenzenden Bereich in Richtung auf die äußere Oberfläche allmählich zunimmt.

Tabelle

Es sollte beachtet werden, daß der erfindungsgemäße Überzug in dem Bereich, der dem Träger- bzw. Grundmetall nahe ist, einen hohen Chromgehalt hat. Es versteht sich, daß dieses Merkmal zur Verbesserung der Eigenschaften bei der Prüfung der Stoßfestig­ keit und der thermischen Ermüdung beiträgt.

6) Abrieb- bzw. Verschleißprüfung

Der Prüfkörper mit einem erfindungsgemäßen Überzug wurde einer Abrieb- bzw. Verschleißprüfung unterzogen. Zu diesem Zweck wur­ de der Prüfkörper in Form eines Stiftes hergestellt, der mit ei­ ner aus einem Stahl gemäß der Japanischen Industrienorm (JIS) FC-25 hergestellten Walze in Berührung gebracht wurde. Der Prüf­ körper wurde unter einer Belastung mit 19,6 N gegen die Walze gepreßt, und die Walze wurde mit einer linearen Geschwindigkeit von 0,25 m/s umlaufen gelassen. Als Schmiermittel wurde eine wäßrige Lösung von Schwefelsäure (pH-Wert: 2) verwendet. Als Vergleichs-Prüfkörper wurde ein Stift mit einer Hartverchromung hergestellt und derselben Prüfung unterzogen. Die Ergebnisse sind in Fig. 3 gezeigt.

Aus Fig. 3 geht hervor, daß der erfindungsgemäße Überzug im Vergleich mit einer Hartverchromung eine in beachtlichem Maße verbesserte Abriebfestigkeit zeigt. Die in Fig. 3 gezeigten Ergebnisse machen deutlich, daß der erfindungsgemäße Überzug in dem Bereich, wo der Überzug unter einem 133 bis 200 mPa betra­ genden Partialdruck des Stickstoffs hergestellt wurde, die höch­ ste Abriebfestigkeit zeigt. Der Überzug enthält unter dieser Be­ dingung hauptsächlich Cr₂N oder Cr₂N+CrN. Es versteht sich da­ her, daß der Partialdruck des Stickstoffs vorzugsweise in der Endstufe des Ionenplattierungsverfahrens bei einem Wert von 133 bis 200 mPa gehalten werden sollte.

Claims (12)

1. Abriebfester Überzug, der Chrom und mindestens ein Chromnitrid enthält und der auf einem Trägermaterial gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoffkonzentration des Überzuges von der Grenzfläche zwischen dem Trägermaterial und dem Überzug in Richtung auf die äußere Oberfläche des Überzugs kontinuierlich zunimmt.

2. Abriebfester Überzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Überzug einen der äußeren Oberfläche benachbarten Bereich hat, der im wesentlichen eine Mischung aus Cr₂N und CrN enthält.

3. Abriebfester Überzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Überzug einen dem Trägermaterial benachbarten Be­ reich hat, der Chrom enthält.

4. Abriebfester Überzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Überzug einen der äußeren Oberfläche benachbarten Bereich hat, der im wesentlichen aus mindestens einem aus CrN und Cr₂N ausgewählten Chromnitrid besteht.

5. Abriebfester Überzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Überzug einen der äußeren Oberfläche benachbarten Bereich hat, der im wesentlichen aus mindestens einem aus CrN und Cr₂N ausgewählten Chromnitrid und einer Mischung aus Cr₂N und CrN besteht.

6. Verwendung des abriebfesten Überzugs nach einem der vorgehenden Ansprüche 1 bis 5 für verschiebbare Teile bzw. Gleitteile, wobei der Überzug auf mindestens einer Gleitfläche des Gleitteils ausgebildet ist.

7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das verschiebbare Teil bzw. Gleitteil ein Kolbenring eines Verbrennungsmotors ist

8. Verfahren zur Herstellung eines Überzuges auf einer Gleit­ fläche eines Trägermaterials, gekennzeichnet durch die folgen­ den Schritte:
Bereitstellen des Trägermaterials in einer Aufdampfkammer;
Erzeugen von Chromdampf in der Kammer, damit das Chrom unter Bildung eines Überzuges auf der Gleitfläche des Trägermaterials abgeschieden wird; und
Einführen von Stickstoff in die Kammer, während das Chrom auf der Gleitfläche des Trägermaterials abgeschieden wird, damit ein Chromnitrid, das mindestens einen Teil des Überzugs bildet, erzeugt und auf der Gleitfläche des Trägermaterials abgeschie­ den wird, wobei die Stickstoffkonzentration in der Kammer kon­ tinuierlich derart erhöht wird, daß die Stickstoffkonzentration in dem Überzug von der Grenzfläche zwischen dem Trägermaterial und dem Überzug in Richtung auf die äußere Oberfläche des Über­ zuges kontinuierlich zunimmt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial erhitzt wird, während der Überzug gebildet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägermaterial auf eine Temperatur zwischen 200 und 600°C er­ hitzt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß es unter einer evakuierten nichtoxidierenden Atmosphäre durchge­ führt wird und daß die Stickstoffkonzentration kontinuierlich von 0 mPa auf 400 mPa verändert wird.

12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Stickstoffkonzentration kontinuierlich von 0 mPa auf 200 mPa verändert wird.