ES2223540T3 - Capa galvanica de cromo duro. - Google Patents

Capa galvanica de cromo duro.

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ES2223540T3 ES00943813T ES00943813T ES2223540T3 ES 2223540 T3 ES2223540 T3 ES 2223540T3 ES 00943813 T ES00943813 T ES 00943813T ES 00943813 T ES00943813 T ES 00943813T ES 2223540 T3 ES2223540 T3 ES 2223540T3
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Abstract

Capa galvánica de cromo duro, especialmente para un aro de émbolo, que está formada esencialmente por un electrolito que contiene cromo hexavalente, con lo que en la capa se encuentran grietas y en estas grietas están incluidas partículas de diamante, caracterizada porque las partículas de diamante tienen un tamaño en el intervalo de 0, 25 a 0, 4µm.

Description

Capa galvánica de cromo duro.
La invención se refiere a una capa galvánica de cromo duro, especialmente para un aro de émbolo, que está formada esencialmente por un electrolito que contiene cromo hexavalente, con lo que en la capa se encuentran grietas y en estas grietas se introducen partículas de diamante.
Las capas galvánicas de cromo duro se conocen a partir del estado de la técnica desde hace mucho tiempo y se utilizan, a modo de ejemplo, como revestimiento de superficies en el caso de émbolos amortiguadores, partes hidráulicas, aros de émbolos y cilindros de presión.
Aunque para la deposición galvánica de cromo aún se requiere relativamente mucha energía, la deposición galvánica de cromo es muy económica en cuanto al aprovechamiento de recursos, dado que aproximadamente el 100% de los electrolitos de cromo pueden depositarse como capa de cromo, por lo que las capas galvánicas de cromo continúan utilizándose frecuentemente incluso hoy en día.
De esta manera, en la memoria de la patente europea EP 0 217 126 se describe una capa galvánica de cromo duro del tipo mencionado al comienzo, con una red de grietas que se extiende a lo largo de todo el espesor de la capa, en cuyas grietas están incluidas partículas sólidas. En este sentido, la producción de una capa de cromo de este tipo tiene lugar por medio de los conocidos baños de cromado que forman microgrietas, tales como, preferiblemente, baños ácidos de ácido crómico, con partículas sólidas dispersas en él. Durante el cromado, la pieza a cromar se conecta en primer lugar como cátodo, de manera que se forma una capa de cromo microagrietada, después se conecta la pieza como ánodo, de manera que las microgrietas se expanden hasta alcanzar la anchura de ranura deseada y las grietas se llenan con partículas sólidas, y a continuación tiene lugar nuevamente una conexión catódica, de manera que las partículas sólidas queden encapsuladas y englobadas por medio del cierre de las grietas. Dado el caso, esta inversión periódica de la corriente puede repetirse una pluralidad de veces, con lo que los parámetros de cromado pueden variarse de manera correspondiente al caso de aplicación, de tal manera que se produzcan la anchura de grieta, la densidad de grieta y el llenado de grieta deseados, dado el caso, con diferentes rellenos de partículas sólidas.
En la memoria de patente europea EP 0 668 375 B1 se indica un procedimiento para producir un revestimiento compuesto con cromo duro sobre un sustrato, que comprende una fase dispersa y es especialmente adecuado para componentes mecánicos que están sometidos a fricción a elevadas temperaturas. En este caso, este procedimiento comprende el paso de la deposición galvánica de al menos una capa de cromo duro en un baño de electrodeposición de cromo del tipo que forma microgrietas y en el que se dispersa en suspensión una concentración predeterminada de partículas de un tamaño dado de un metaloide no soluble en el baño, con lo que, conjuntamente, en el transcurso del paso mencionado de deposición, el sustrato se mantiene permanentemente a un potencial catódico y se alimenta una corriente catódica pulsante que varía cíclicamente con el tiempo entre un valor mínimo y uno máximo, para conseguir una capa de cromo que comprende una matriz con microgrietas de una distribución dada y una fase dispersa que está compuesta por las mencionadas partículas de metaloide, de las cuales algunas están incluidas en las microgrietas y otras están encastradas directamente en la matriz, con lo que el baño de electrodeposición de cromo es un baño basado en ácido crómico que en solución contiene principalmente cromo hexavalente. En esta memoria de patente europea también se describe un revestimiento producido con este procedimiento, que presenta un contenido de hidrógeno relativamente bajo.
Además, a partir de la solicitud de patente europea EP 0 841 413 A1 se conoce un aro de émbolo con una capa nitrurada sobre toda su superficie, sobre cuya superficie está formada una capa compuesta con cromo. Esta capa presenta una red de grietas que está formada en su superficie exterior y en el interior. En estas grietas están incluidas partículas de Si_{3}N_{4}, con lo que el tamaño medio de las partículas de Si_{3}N_{4} es de 0,8 a 3\mum y la relación de dispersión de estas partículas en el electrolito es del 3 al 15% en volumen. Con un revestimiento de superficies de este tipo debe conseguirse una resistencia mejorada a la abrasión y a la corrosión.
Otro aro de émbolo conocido, que se describe en la solicitud de patente europea EP 0 841 414 A1, se diferencia del aro del documento EP 0 841 413 A1 en que tiene incluidas partículas redondas de aluminio en las grietas, siendo el tamaño promedio de las partículas de entre 0,7 y 10\mum y la relación de dispersión de las partículas redondas de aluminio en el electrolito es del 3 al 15% en volumen.
Finalmente, la publicación para información de solicitud de patente alemana DE 197 45 811 A1 describe una capa galvánica de cromo duro con una red de grietas que se extiende parcial o completamente por el espesor de la capa y con partículas sólidas incluidas o encapsuladas en las grietas, que está compuesta al menos por dos capas de cromo duro, con lo que al menos una capa se deposita bajo corriente continua pulsante, de tal manera que el cromo esté presente en diferentes formas de cristalización. A este respecto, el cromo duro puede estar adicionalmente con los metales wolframio, vanadio y/o molibdeno.
A partir del documento US-A-48 46 940 se conoce el uso de partículas de diamante de un tamaño aproximado de 0,5 - 15\mum para la producción de capas galvánicas de cromo duro. El documento EP-A 0 668 375 describe la producción de capas de cromo duro utilizando materiales duros que pueden estar compuestos por diamante. Se considera adecuado un tamaño de partícula de 0,1 - 20\mum.
Partiendo de este estado de la técnica conocido, la invención se basa en la tarea de proporcionar una capa galvánica de cromo duro, que presente propiedades físicas mejoradas, tales como especialmente una resistencia mejorada al desgaste y a la corrosión.
Esta tarea se soluciona con una capa galvánica de cromo duro de tipo genérico en la que las partículas de diamante tienen un tamaño en el intervalo de 0,25 a 0,4\mum.
Sin embargo, el tamaño indicado de las partículas de diamante no significa que todas las partículas tengan que presentar incondicionalmente el mismo tamaño, más bien pueden tener realmente un tamaño diferente, que únicamente debe encontrarse en el intervalo de 0,25 a 0,4\mum.
Además, la capa galvánica de cromo según la invención está formada esencialmente por un electrolito que contiene cromo hexavalente, con lo que el cromo formado por el electrolito hexavalente presenta más defectos en la estructura reticular en contraposición a un cromo formado por un electrolito trivalente, dado que el cromo formado por un electrolito hexavalente contiene más hidruro de cromo hexagonal, junto al cromo centrado cúbicamente en el espacio, lo que se debe a la fuerte formación de hidrógeno durante la deposición galvánica. Esto tiene como resultado un mayor número de defectos de la estructura reticular y, con ello, también una mayor dureza del cromo depositado.
En el caso de la capa de cromo duro según la invención no tiene que tratarse necesariamente de cromo puro. Totalmente al contrario, para determinados casos de aplicación puede ser ventajosa la aleación del cromo, sobre todo, con los metales molibdeno, vanadio y wolframio.
Sorprendentemente, por medio del uso de partículas de diamante de un tamaño en el intervalo de 0,25 a 0,4\mum se consiguió obtener capas con propiedades aún mejores, en comparación con los tamaños de partículas utilizados y conocidos a partir del estado de la técnica.
Hasta el momento, para los aros de émbolos se utilizan habitualmente revestimientos de capas galvánicas de cromo duro con partículas de Al_{2}O_{3} incluidas en la red de grietas, con tamaños de partículas de 2 a 5\mum. Estas capas han mostrado, hasta el momento, las mejores propiedades en cuanto a la resistencia al desgaste y a la corrosión.
Hasta el momento, los ensayos con partículas de diamante han sido poco exitosos, dado que al utilizar partículas de diamante con un tamaño de 2 a 5\mum, tal como se utilizan habitualmente para las partículas de óxido de aluminio, podían conseguirse únicamente capas galvánicas de cromo duro que presentan peores propiedades, en comparación con las capas formadas con partículas de óxido de aluminio, y, además, son esencialmente más caras.
En un ensayo en condiciones motrices se utilizaron aros de émbolo dotados del revestimiento según la invención, en un motor turbodiesel de 6 cilindros, con plena carga, durante 85 horas. Como resultado se muestra que, en comparación con las capas galvánicas de cromo con partículas de óxido de aluminio utilizadas hasta el momento, tuvo lugar en esencia aproximadamente el mismo desgaste del cilindro de aproximadamente 0,17\mum / 1000km, también tuvo lugar con la capa galvánica de cromo duro según la invención, en condiciones por lo demás iguales, un desgaste del aro disminuido en más de la mitad, es decir, de únicamente 0,2\mum / 1000km, en comparación con 0,5\mum / 1000km en el caso del uso de un revestimiento galvánico habitual de cromo duro con partículas de óxido de aluminio como revestimiento del aro del émbolo.
Además, en un ensayo de simulación para la resistencia a la corrosión pudo mostrarse, que con una capa de cromo con inclusiones de diamante con un tamaño de partícula de entre 0,25 y 0,5\mum, en comparación con las capas de cromo con inclusiones de óxido de aluminio de un tamaño de 2 a 5 \mum utilizadas hasta el momento, tiene lugar una resistencia a la corrosión mejorada en más del 20% (es decir, de 160%), en comparación con 130% en el caso de la capa de cromo con partículas de óxido de aluminio.
También, en relación con la resistencia a los rastros de quemadura, con la capa galvánica de cromo duro según la invención pudieron conseguirse resultados claramente mejores que con los revestimientos, tal como se utilizaban hasta el momento.
Además, una capa galvánica de cromo duro con inclusiones de diamante según la invención muestra propiedades ampliamente mejoradas en el caso de una carga térmica elevada, bajo la cual las capas con partículas de óxido de aluminio utilizadas hasta el momento pueden llegar a sus límites de uso. El diamante se convierte en grafito a temperaturas elevadas. En el caso de que coincidan elevadas presiones y falta de lubricación, la temperatura de la capa que, por ejemplo, se aplica sobre la superficie de deslizamiento de un aro de émbolo, aumenta tanto que tiene lugar una formación de rastros de quemadura. Sin embargo, en esta situación las partículas de diamante se convierten ventajosamente en grafito, que asume entonces la tarea de la lubricación y evita, con ello, la formación de rastros de quemadura. Además, la capa según la invención tiene con ello también propiedades muy buenas en funcionamiento de emergencia, especialmente a causa de la conversión del diamante en grafito a temperaturas de aproximadamente 700ºC o superiores.
La capa de cromo duro según la invención puede producirse preferiblemente utilizando baños de cromado en sí conocidos, con partículas sólidas dispersas en él, como se conocen desde hace mucho tiempo a partir estado de la técnica. Durante el cromado, la pieza a cromar se conecta en primer lugar como cátodo, de manera que se forme una capa de cromo duro microagrietada, después la pieza se conecta como ánodo, de tal manera que las microgrietas se expandan hasta alcanzar la anchura de ranura deseada y las grietas se llenen con las partículas de diamante.
Si la capa de cromo duro según la invención no tiene que estar formada por cromo puro, sino por una aleación, los elementos de aleación se disuelven como sales en el electrolito de cromado y se depositan galvánicamente junto con el cromo. En este sentido, los elementos de aleación están presentes en la capa de cromo preferiblemente en cantidades de 0,1 a 30% en peso. Este tipo de capas son más resistentes al desgaste y más dúctiles, en comparación con las capas puras de cromo.
Preferiblemente, el espesor total de la capa galvánica de cromo duro según la invención debería ser un múltiplo mayor que el tamaño de grano de las partículas. Esto se requiere para que las partículas puedan incluirse completamente en la red de grietas formada en la capa de cromo duro y para que no sólo estén incluidas parcialmente partículas individuales en la capa de cromo. De todas formas, normalmente también se requiere que las grietas estén rellenas con muchas partículas de diamante.
Pueden conseguirse resultados especialmente ventajosos si el espesor de la capa de cromo duro según la invención es preferiblemente de entre 0,0005 y 1,0mm.
La anchura de ranura de las grietas en la capa galvánica de cromo según la invención debería ser mayor que las partículas a incluir. Una anchura de ranura preferida de las grietas de la capa galvánica de cromo duro según la invención se sitúa por encima de 0,3\mum, especialmente por encima de 0,5\mum, para que realmente puedan incluirse en las grietas partículas sólidas y las grietas no sean demasiado pequeñas para las partículas de diamante.
Se ha mostrado que pueden conseguirse propiedades especialmente relevantes en el caso de la capa de cromo duro según la invención si ésta está compuesta por al menos dos capas de cromo. Se ha observado que las grietas en la capa de cromo no siempre se forman continuas. Si se aplican capas más finas y las partículas se incluyen respectivamente en las grietas de las capas individuales, entonces puede conseguirse un revestimiento que presenta una mejor distribución de las partículas de diamante en el revestimiento, tanto en su espesor completo, como también por su superficie, dado que las grietas no siempre se forman en los mismos lugares.
Además, el espesor de las capas individuales es preferiblemente de aproximadamente 0,0005 a 0,5mm.
Si la capa de cromo duro según la invención está compuesta al menos por dos capas, entonces las capas individuales pueden presentar también, por ejemplo, componentes de aleación de diferentes niveles o completamente diferentes. Esto puede elegirse de manera adecuada según los requisitos exigidos a la capa o al material a revestir.
Si la capa galvánica de cromo se forma entonces de tal manera que las al menos dos capas de cromo presentan una estructura cristalina diferente, entonces pueden mejorarse aún más las propiedades de resistencia de la capa según la invención. En ello, para la producción de al menos una capa de cromo duro, se deposita el cromo en la pieza conectada como cátodo a partir del electrolito, con corriente continua pulsante y densidades de corriente de entre 5 y 250 A/dm^{2}, de tal manera que se depositen en la capa de cromo varias capas de cromo duro con diferente forma de cristalización de manera correspondiente a la densidad de corriente. Después de una fase de deposición de una capa, en cada caso, se conecta la pieza como ánodo, de manera que se expanda la red de grietas en el cromo duro y se llene con las partículas sólidas.
A este respecto, las capas con diferentes estructuras cristalinas se depositan preferiblemente alternando las unas sobre las otras.
Además, una capa galvánica de cromo duro de este tipo según la invención mostró propiedades mejoradas aún más, tales como, por ejemplo, una duración mayor con cargas térmicas y de desgaste extremas. Tal vez esto se debe a que, por medio de las estructuras cristalinas diferentes de las dos capas, se producen grandes tensiones de la estructura reticular, especialmente en las superficies de separación, mediante lo cual la capa no sólo se hace más dura en total, sino que también mejoran otras propiedades mecánicas de la capa de cromo duro según la invención.
Se ha demostrado que la capa galvánica de cromo duro según la invención presenta excelentes propiedades, preferiblemente muy buena resistencia a la corrosión y al desgaste, especialmente cuando el porcentaje de partículas de diamante en la capa de cromo no se elige muy alto. A este respecto, la capa según la invención muestra propiedades especialmente buenas cuando el porcentaje de partículas de diamante en la capa de cromo es del 0,1 al 10% en peso.
En una forma de realización preferida de la invención, en la capa galvánica de cromo están incluidos en las grietas otros materiales duros junto a las partículas de diamante. En este sentido, estas otras partículas de materiales duros pueden comprender todas las partículas de materiales duros habituales para el experto, pero en ello se consideran especialmente carburo de wolframio, carburo de cromo, óxido de aluminio, carburo de silicio, nitruro de silicio, carburo de boro y/o nitruro de boro cúbico.
Entre otras cosas, la inclusión de otras partículas de materiales duros puede ser ventajosa en el caso de que coincidan elevadas presiones y falta de lubricación, cuando la temperatura, por ejemplo, sobre la superficie de deslizamiento del aro del émbolo, para la cual pueden, por ejemplo, utilizarse las capas según la invención, es tan elevada que las partículas de diamante se convierten en grafito y asumen la tarea de la lubricación. En este momento, el diamante sólo ya no sirve para mejorar la resistencia al desgaste. Aquí se imponen entonces las excelentes propiedades de las partículas de materiales duros presentes junto al diamante y evitan un desgaste innecesariamente alto de la capa galvánica de cromo según la invención.
Ventajosamente, la capa galvánica de cromo duro según la invención puede contener en las grietas, además, partículas sólidas de materiales de lubricación, partículas sólidas para elevar la ductilidad, la resistencia a la corrosión, y/o partículas sólidas como colorantes. Por medio de la inclusión de otras partículas junto a las partículas de materiales duros, la capa según la invención puede adaptarse aún de manera adecuada para la aplicación correspondiente. De esta manera, como partículas sólidas de materiales de lubricación pueden incluirse adicionalmente en las grietas, a modo de ejemplo, nitruro de boro hexagonal, grafito y/o partículas poliméricas, especialmente de polietileno y/o politetrafluoroetileno.
Para aumentar la ductilidad de la capa de cromo duro según la invención pueden incluirse metales dúctiles o aleaciones de metales de estaño, titanio o aluminio.
Para aumentar la resistencia a la corrosión, las grietas pueden llenarse, por ejemplo, con polietileno y éste puede derretirse a continuación en las grietas, de manera que con ello las grietas se sellen y estén protegidas frente a la agresión corrosiva.
Junto a las partículas de diamante también pueden utilizarse diferentes partículas para rellenar las grietas.
Ventajosamente, las partículas de diamante incluidas en la capa galvánica de cromo están formadas por diamante mono y/o policristalino. El diamante policristalino, que puede producirse únicamente de forma sintética, es actualmente más caro que el diamante monocristalino, pero con el diamante policristalino se consiguen los mejores resultados, dado que el diamante policristalino presenta varios planos de deslizamiento a causa de los muchos cristales diferentes.
Sin embargo, la elevada resistencia al desgaste de la capa galvánica de cromo según la invención provoca que el rodaje de esta capa se realice relativamente despacio. Esto no es muy deseable, especialmente en el caso del uso de la capa sobre aros de émbolos, dado que se producen efectos negativos en el consumo de aceite y en las emisiones en esta fase. Aquí pueden conseguirse mejoras con topografías de superficie especiales, tales como las que se realizan, por ejemplo, con un lapeado especial, y/o con el desarrollo de revestimientos mejorados en cuanto al rodaje de aros de émbolos, que se aplican galvánicamente sobre las capas base resistentes al desgaste mediante PVD (deposición física en fase vapor) o CVD (deposición química en fase vapor) u otros procedimientos habituales para el experto.
Para ello puede utilizarse especialmente una capa de dispersión basada en níquel-cobalto-fósforo, con nitruro de silicio como dispersante, que garantiza el rápido rodaje requerido con elevada seguridad en cuanto a rastros de quemadura.
Otra posibilidad para mejorar el comportamiento de rodaje de la capa galvánica de cromo con inclusiones de diamante según la invención consiste en que la capa esté graduada. Además, la graduación puede elegirse, por ejemplo, de tal manera que presente porcentajes reducidos de sustancias sólidas sobre la superficie de deslizamiento. A este respecto, los porcentajes de sólidos pueden decrecer hacia fuera y no existir realmente más en la zona más externa de la capa según la invención.
Sin embargo, el porcentaje de sólidos también puede aumentar en dirección a la superficie libre de la capa de cromo duro. Además, la capa según la invención también puede presentar una graduación de los materiales de lubricación y/o de las otras partículas contenidas en la capa.
Según el uso de la capa galvánica de cromo duro según la invención, también puede ser ventajoso si se realiza adicionalmente un endurecimiento de la superficie. Para ello cabe mencionar preferiblemente la nitruración, dado que puede realizarse de manera muy bien definida, es decir, puede nitrurarse o bien toda la superficie o también únicamente determinadas zonas exactamente definidas. Habitualmente, la nitruración de superficies se realiza mediante nitruración por plasma. Sin embargo, la capa galvánica de cromo según la invención puede someterse también a un endurecimiento de superficie mediante implantación de iones, por ejemplo con nitrógeno.
Como ya se ha mencionado, la capa galvánica de cromo según la invención puede utilizarse ventajosamente como revestimiento de superficies de deslizamiento de partes de máquinas sometidas a cargas térmicas y de desgaste y, con ello, de forma especialmente preferida para aros de émbolos, dado que ha demostrado su eficacia especialmente en el caso del desgaste por rozamiento y en el uso a elevadas temperaturas.
A continuación se describirá más detalladamente la invención mediante ejemplos de realización preferidos:
Ejemplo 1
Para el cromado se utiliza un electrolito que forma grietas, que contiene los siguientes componentes:
250 g/l CrO_{3} ácido crómico
1,5 g/l H_{2}SO_{4} ácido sulfúrico
10 g/l K_{2}SiF_{6} hexafluorosilicato de potasio
Mediante agitación se dispersan en éste 50 g/l de partículas de diamante monocristalinas con un tamaño medio de grano de 0,3 a 0,4\mum y se mantienen suspendidas durante el cromado.
El cromado se realiza a una temperatura de 60ºC.
En este sentido, la pieza a cromar se conecta primero como cátodo, en una primera etapa, y se croma durante 8 minutos a una densidad de corriente de 65 A/dm^{2}. En una segunda etapa se invierte la polaridad y, mediante la conexión anódica de la pieza durante un minuto a una densidad de corriente de 60 A/dm^{2}, se expande la red de grietas de la capa de cromo depositada anteriormente y se llena con partículas de diamante. Este ciclo, es decir, "cromado catódico" durante 8 min. y "ataque anódico" durante 1 min., se repite en total 20 veces, con lo que se produce una capa con un espesor de capa de aproximadamente 140\mum, que presenta un porcentaje de diamante de 3 - 5% en peso de la capa completa.
Ejemplo 2
Aquí se utiliza para el cromado un electrolito que forma grietas con
250 g/l CrO_{3} ácido crómico
2,5 g/l H_{2}SO_{4} ácido sulfúrico,
en el que, mediante agitación, se dispersan 35 g/l de partículas de diamante policristalinas con un tamaño medio de grano de 0,3 a 0,4\mum y 15 g/l de partículas de óxido de aluminio con un tamaño medio de grano de 3\mum y se mantienen en suspensión durante el cromado.
El cromado tiene lugar en total durante 5 horas a 55ºC, formándose una capa de cromo de 0,2mm de espesor en total. A este respecto, la pieza a cromar se conecta primero como cátodo, en una primera etapa, y se croma durante 30 minutos a una densidad de corriente de 65 A/dm^{2}. En una segunda etapa se invierte la polaridad y, mediante la conexión anódica de la pieza durante 30 segundos a una densidad de corriente de 150 A/dm^{2}, se expande la red de grietas de la capa de cromo depositada anteriormente y se llena con partículas de diamante y óxido de aluminio. Este ciclo se repite en total 10 veces, con lo que se produce una capa con un espesor de capa de aproximadamente 145\mum, que presenta un porcentaje de diamante de 1 -3% en peso de la capa completa.

Claims (15)

1. Capa galvánica de cromo duro, especialmente para un aro de émbolo, que está formada esencialmente por un electrolito que contiene cromo hexavalente, con lo que en la capa se encuentran grietas y en estas grietas están incluidas partículas de diamante, caracterizada porque las partículas de diamante tienen un tamaño en el intervalo de 0,25 a 0,4\mum.
2. Capa galvánica de cromo duro según la reivindicación 1, caracterizada porque la capa de cromo duro presenta elementos de aleación.
3. Capa galvánica de cromo duro según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la capa de cromo tiene un espesor de entre 0,0005 y 1,0mm.
4. Capa galvánica de cromo duro según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la anchura de ranura de las grietas es superior a 0,001mm.
5. Capa galvánica de cromo duro según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la capa de cromo está compuesta al menos por dos capas de cromo.
6. Capa galvánica de cromo duro según la reivindicación 5, caracterizada porque las al menos dos capas de cromo presentan una estructura cristalina diferente.
7. Capa galvánica de cromo duro según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el porcentaje de partículas de diamante en la capa de cromo es del 0,1 al 10% en peso.
8. Capa galvánica de cromo duro según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque junto a las partículas de diamante están incluidas en las grietas otras partículas de materiales duros.
9. Capa galvánica de cromo duro según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las partículas de materiales duros contienen carburo de wolframio, carburo de cromo, óxido de aluminio, carburo de silicio, nitruro de silicio, carburo de boro y/o nitruro de boro cúbico.
10. Capa galvánica de cromo duro según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las grietas contienen además partículas sólidas de materiales de lubricación, partículas sólidas para elevar la ductilidad, la resistencia a la corrosión, y/o partículas sólidas como colorantes.
11. Capa galvánica de cromo duro según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque las partículas de diamante están formadas por diamante mono y/o policristalino.
12. Capa galvánica de cromo duro según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque sobre ella se aplica además una capa de rodaje.
13. Capa galvánica de cromo duro según la reivindicación 12, caracterizada porque la capa de rodaje es una capa de aleación de Ni-Co-P, depositada galvánicamente, con inclusiones de nitruro de silicio.
14. Capa galvánica de cromo duro según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque está graduada.
15. Uso de la capa galvánica de cromo duro según una de las reivindicaciones anteriores para un aro de émbolo.
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10255853A1 (de) 2002-11-29 2004-06-17 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Herstellung strukturierter Hartchromschichten
CN1747797B (zh) * 2003-02-07 2011-08-17 戴蒙得创新股份有限公司 具有扩大抵抗能力的设备磨损表面及其加工方法
US20060246275A1 (en) * 2003-02-07 2006-11-02 Timothy Dumm Fiber and sheet equipment wear surfaces of extended resistance and methods for their manufacture
DE102004019370B3 (de) * 2004-04-21 2005-09-01 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Herstellung einer strukturierten Hartchromschicht und Herstellung einer Beschichtung
US20060169744A1 (en) * 2005-02-01 2006-08-03 Pace, Incorporated Soldering tip with wear-and corrosion resistant coating
US7383807B2 (en) * 2005-05-23 2008-06-10 Federal-Mogul World Wide, Inc. Coated power cylinder components for diesel engines
EP2118534B1 (de) 2007-01-09 2017-04-12 Federal-Mogul Burscheid GmbH Kolbenring mit mehrlagenschichtverband und verfahren zu dessen herstellung
DE102007027245B4 (de) 2007-06-13 2018-08-30 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Kolbenring
DE102007035502A1 (de) 2007-07-28 2009-02-05 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Kolbenring
DE102007037778A1 (de) * 2007-08-10 2009-02-12 Mahle International Gmbh Hartchromschicht, beschichtetes Substrat und tribologisches System
DE102007038188B4 (de) 2007-08-13 2018-11-15 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Verschleißfest beschichteter Kolbenring und Verfahren zu dessen Herstellung
CN101255592B (zh) * 2007-12-07 2010-07-07 华南理工大学 一种铬/金刚石复合镀层及其制备方法
DE102008017270B3 (de) * 2008-04-04 2009-06-04 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Strukturierte Chrom-Feststoffpartikel-Schicht und Verfahren zu deren Herstellung sowie beschichtetes Maschinenelement
US9569912B2 (en) 2008-06-26 2017-02-14 Shopatm Bv (Sarl) Article storage and retrieval apparatus and vending machine
DE102008036996B4 (de) * 2008-08-07 2010-09-02 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Gleit- und/oder Gegenring einer Laufwerkdichtung
US8652226B2 (en) 2008-09-16 2014-02-18 Diamond Innovations, Inc. Abrasive particles having a unique morphology
WO2011014884A1 (en) 2009-07-31 2011-02-03 Diamond Innovations, Inc. Precision wire including surface modified abrasive particles
WO2012091047A1 (ja) 2010-12-27 2012-07-05 日本ピストンリング株式会社 複合クロムめっき皮膜及びこの皮膜を用いた摺動部材
DE102011084052A1 (de) 2011-10-05 2013-04-11 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Beschichteter Kolbenring mit scharfer Ölabstreifkante
DE102011084051B4 (de) 2011-10-05 2020-03-12 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Beschichteter Kolbenring mit radial zunehmender Schichtdicke und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102012204156A1 (de) 2012-03-16 2013-09-19 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Kolbenring mit Chrom-Feststoffpartikel-Verschleißschutzschicht und korrosionsbeständiger Flankenfläche
WO2015188267A1 (en) 2014-06-09 2015-12-17 Hatch Ltd. Plug flow reactor with internal recirculation fluidized bed
US9945481B2 (en) 2016-07-07 2018-04-17 Federal-Mogul Llc Polymer coating in cracked piston ring coating
JP6417438B2 (ja) 2017-03-22 2018-11-07 株式会社リケン 複合クロムめっき皮膜、及び当該皮膜を有するピストンリング
DE102017116480A1 (de) 2017-07-21 2019-01-24 Federal-Mogul Friedberg Gmbh Kolbenring mit kugelgestrahlter Einlaufschicht und Verfahren zur Herstellung
DE102020105003A1 (de) * 2020-02-26 2021-08-26 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Kolbenring mit Hartchromschicht und verbessertem Einlaufverhalten
DE102020207265A1 (de) 2020-06-10 2021-12-16 Mahle International Gmbh Verfahren zum Beschichten eines Kolbenrings mit einer Chromnitridschicht

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3531410A1 (de) 1985-09-03 1987-03-05 Goetze Ag Galvanische hartchromschicht
JPH0631462B2 (ja) * 1985-11-19 1994-04-27 松文 高谷 複合クロムめっきによる皮膜形成方法
DE3888539D1 (de) * 1988-02-11 1994-04-21 Aleksandr Ivanovic Sebalin Verfahren zur herstellung von kompositen auf chrom basierten verbundbeschichtungen.
JP2709613B2 (ja) * 1988-11-30 1998-02-04 株式会社リケン ピストンリング
JPH06316789A (ja) * 1993-08-27 1994-11-15 Matsufumi Takatani 複合クロムめっきおよびめっき方法
IT1267394B1 (it) * 1994-02-18 1997-02-05 Ind S R L Procedimento per la realizzazione di riporti galvanici compositi in cromo duro con una fase dispersa e riporto anti-usura realizzato con
DE19513102C2 (de) 1995-04-07 1998-02-05 Fraunhofer Ges Forschung Diamant-Compositschichtsystem, Verfahren zu seiner Herstellung und seine Verwendung
DE69711722T2 (de) 1996-11-11 2002-08-08 Teikoku Piston Ring Co Ltd Galvanische Komposit-Chrom-Beschichtung und damit beschichtetes Gleitteil
US6054225A (en) 1996-11-11 2000-04-25 Teikoku Piston Ring Co., Ltd. Composite chromium plating film and sliding member covered thereof
DE19745811C2 (de) 1997-10-16 2002-06-13 Federal Mogul Burscheid Gmbh Galvanische Hartchromschicht, Verwendung und Verfahren zu deren Herstellung

Also Published As

Publication number Publication date
PT1114209E (pt) 2004-10-29
US6503642B1 (en) 2003-01-07
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ATE272734T1 (de) 2004-08-15
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JP2003504517A (ja) 2003-02-04
DE50007283D1 (de) 2004-09-09
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DE19931829A1 (de) 2001-01-18
JP4406520B2 (ja) 2010-01-27

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