JP6972166B2 - 構成要素の高摩擦接続のための接続要素、接続要素の製造方法、及び接続要素の使用 - Google Patents

Description

本開示は、接合される構成要素の高摩擦接続のための接続要素に関する。

強制ロック接続は、機械、プラント、及び自動車構造、並びに、力又はトルクを伝達するためのエネルギ生成のすべての分野において、頻繁に使用される。それぞれ伝達され得る力の大きさは、構造的設計だけでなく、主に互いに接続された構成要素表面の静止摩擦値（静摩擦係数）にも依存する。したがって、そのような強制ロック接続の場合、最大の可能な横方向の力及びトルクが安全に伝達されることを可能にする高摩擦手段を提供するように努力される。更に、強制ロック接続はまた、非確実動作の接続又は摩擦接続とも呼ぶことができる。

ボルト締め及びクランプ接続で伝達され得るよりも保持力を増加させるか又はトルクを増加させるために高摩擦中間層を使用することが知られている。米国特許第６，３４７，９０５（Ｂ１）号は、接合される構成要素の高摩擦の遊びのない可逆的な接続のための接続要素を開示している。接続要素は、その表面に規定サイズの粒子を担持するバネ弾性鋼箔を含み、これはバインダ相によってバネ弾性箔上に固定されている。粒子は硬質材料、好ましくはダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、酸化アルミニウム、炭化ケイ素又は炭化ホウ素からなる。この別個の接続要素を使用することによって、摩擦接続において静摩擦係数を増加させることができる。

多くのボルト締め又はクランプ接続では、接合する部品を腐食から保護する必要がある。これは、車両や機械が腐食環境で使用される場合、又はボルト締め部品が、例えば炭素鋼とアルミニウムなど異なる材料からなる場合、又は接合される部品が塗料でコーティングされている場合に、特に必要とされる。これらの接続は、フレッティング又は電気化学腐食を防止する必要があり、接合される部品の表面は、部品の可逆的接続を可能にするために、損傷されてはいけない。

車両には、高い摩擦係数が要求され、流体で覆われているか又は例えばオイルのような流体によって貫流されているボルト締め接続がある。これらの部品は、最終的に互いにボルト締めされる前に事前に組み立てられる必要があるか、又は数回の分解と組み立てが必要である場合もある。これらの用途では、遊離性硬質粒子がエンジン内又は他の構成要素内で問題を引き起こす可能性があるので、これらの粒子が存在しないことが不可欠であり、流体がボルト締め部分から漏れないことを確実にしなければならない。

したがって、耐食性、粒子固定及びシール特性に関して構成要素の摩擦接続を更に改善する必要がある。

第１の態様では、本開示は、２つの反対側の接合面を有する金属基材を備える接続要素であって、接合面は、金属バインダ層によって金属基材上に固定された硬質粒子を担持し、２つの反対側の接合面のうちの少なくとも１つの金属バインダ層の少なくとも一部がコーティング材料の少なくとも１つの層でコーティングされ、コーティング材料はポリマー材料である、接続要素に関する。

別の態様では、本開示はまた、そのような接続要素の製造方法にも関し、その方法は、接続要素の２つの反対側の接合面のうちの少なくとも１つの金属バインダ層の少なくとも一部上にコーティング材料の少なくとも１つの層をコーティングするステップを含み、コーティング材料はポリマー材料である。

なお更なる態様では、本開示はまた、本明細書に開示されるような接続要素と、２つの構成要素と、を備えるデバイスにも関し、２つの構成要素は、接続要素と摩擦接合されている。

なお更なる態様では、本開示はまた、機械、プラント及び自動車の構造及びエネルギ生成において接合される構成要素の高摩擦接続のための、そのような接続要素の使用にも関する。

いくつかの実施形態では、本開示に係る接続要素は、米国特許第６，３４７，９０５（Ｂ１）号に開示されている接続要素よりも著しく腐食を受けにくい。

いくつかの実施形態では、本開示に係る接続要素は、フレッティングと同様に電気化学的腐食が問題となる摩擦接続に適している。

いくつかの実施形態では、本開示に係る接続要素は、接合される２つの構成要素間のシール効果を著しく高めることができ、達成される接続は気密性でさえあり得る。

回転力によって金属バインダ層から分離された遊離性硬質材料粒子は、本開示に係る接続要素のコーティング層内にとどめておくことができる。したがって、本明細書に開示されている接続要素は、事前に組み立てる必要があるか、又は数回の分解と組み立てが必要である接続、及び油若しくは他の流体で覆われているか又はそれによって貫流される接続で使用することができる。

いくつかの実施形態では、本開示の接続要素は、車両における望ましくない音響を防止する。

本開示に係る接続要素を使用することにより、摩擦接続の静摩擦係数が増加する。

本開示を、以下に、図面に基づいてより詳細に記述する。
本開示の接続要素の断面図を概略的に示す。 本開示の接続要素の断面図を概略的に示す。 本開示の接続要素と、２つの構成要素とを備える、本開示に係るデバイスの断面図を概略的に示し、２つの構成要素は、接続要素と摩擦接合され、すなわち、接続要素は、接合される２つの構成要素と摩擦接続されている。 本開示の接続要素と、２つの構成要素とを備える、本開示に係るデバイスの断面図を概略的に示し、２つの構成要素は、接続要素と摩擦接合され、すなわち、接続要素は、接合される２つの構成要素と摩擦接続されている。 本開示の接続要素と、２つの構成要素とを備える、本開示に係るデバイスの断面図を概略的に示し、２つの構成要素は、接続要素と摩擦接合され、すなわち、接続要素は、接合される２つの構成要素と摩擦接続されている。 本開示の接続要素と、２つの構成要素とを備える、本開示に係るデバイスの断面図を概略的に示し、２つの構成要素は、接続要素と摩擦接合され、すなわち、接続要素は、接合される２つの構成要素と摩擦接続されている。 本開示の接続要素の断面図を概略的に示す。 本開示の接続要素と、２つの構成要素とを備える、本開示に係るデバイスの断面図を概略的に示し、２つの構成要素は、接続要素と摩擦接合され、すなわち、接続要素は、接合される２つの構成要素と摩擦接続されている。 本開示の接続要素と、２つの構成要素とを備える、本開示に係るデバイスの断面図を概略的に示し、２つの構成要素は、接続要素と摩擦接合され、すなわち、接続要素は、接合される２つの構成要素と摩擦接続されている。

硬質粒子は、特定の使用条件下では、接合される構成要素の材料又は環境媒体のいずれとも化学的に反応しない材料からなることが好ましい。好ましくは無機材料である。

好ましくは、硬質粒子は、炭化物、窒化物、ホウ化物、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、ダイヤモンド、及びそれらの混合物からなる群から選択される。炭化物の例は、炭化ケイ素、炭化タングステン及び炭化ホウ素であり、窒化物の例は、窒化ケイ素及び立方晶窒化ホウ素である。好ましくは、ダイヤモンドが硬質粒子として使用される。

硬質粒子のサイズは、粒子が表面に押し込まれることによって生じる接合表面への損傷が許容できないレベルに達しないように選択される。好ましくは、粒径が接合面の山から谷までの高さの約３倍以下であればこれは保証され、山から谷までは接合面の機械加工から生じる。１００μｍ（ｄ_５０）以下の平均粒径が一般にこの要求を満たす。例えば、１０μｍ、２５μｍ、３５μｍ、５５μｍ、７５μｍ又は１００μｍの平均粒径（ｄ_５０）を有する硬質粒子を使用することができる。いくつかの実施形態では、１０〜１００μｍ、又は２５〜７５μｍの平均粒径（ｄ_５０）を有する硬質粒子が使用される。平均粒径は、レーザ回折（Ｃｉｌａｓ、湿式測定）によって測定することができる。

硬質粒子は、所与の公称直径のまわりの分散が約＋／−５０％以下になる狭い粒径範囲を有するべきである。いくつかの実施形態では、所与の公称直径のまわりの分散は、約＋／−２５％を超えるべきではない。

接続要素の接合面の単位表面積当たりの硬質粒子の数は、構成要素を互いに接合するために利用可能な法線力が、粒子が接合される構成要素の表面に確実に押し込まれるのに十分であるように選択することができる。これは、硬質粒子で覆われている接続要素の接合面の面積パーセントが３％〜６０％である場合、一般的に当てはまる。硬質粒子で覆われている接続要素の接合面の面積パーセントは、硬質粒子の平均粒径（ｄ_５０）に応じて選択することができる。例えば、１０μｍの硬質粒子の平均粒径（ｄ_５０）では、接続要素の接合面の約８％〜３０％が硬質粒子で覆われるべきであり、３５μｍの平均粒径（ｄ_５０）では、その面積パーセントは約１５〜４５％であるべきであり、７０μｍの平均粒径（ｄ_５０）では、その面積パーセントは約２５％〜６０％であるべきである。

金属基材の厚さは用途に応じて選択される。いくつかの実施形態では、金属基材の厚さは最大２．０ｍｍである。他の実施形態では、厚さは最大１．０ｍｍ又は最大０．５ｍｍである。いくつかの他の実施形態では、厚さは最大０．２ｍｍであり、いくつかの他の実施形態では、厚さは最大０．１ｍｍである。より高い強度及び剛性を必要とする大型の接続要素、例えば風力タービンの部品に使用される接続要素の場合、金属基材の厚さは、最大０．５ｍｍ又は最大１．０ｍｍ又は最大２．０ｍｍであることができる。薄い接続要素を必要とする用途の場合、例えば、接合される構成要素の設計を変えない場合、金属基材の厚さは０．２ｍｍ以下、又は０．１ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍとすることができる。

金属基材は鋼から、例えば非合金鋼から製造することができる。また、高合金鋼又はステンレス鋼も使用することができる。非合金鋼の例は、ＤＩＮ ＥＮ １０１３２−４によるグレードＣ７５Ｓ−１．１２４８又はＤＩＮ ＥＮ １０１３２−４によるグレードＣ６０Ｓ−１．１２１１である。

金属バインダ層はニッケル層であってもよい。

金属バインダ層の厚さは、５〜７０μｍ、具体的には１０〜７０μｍ、より具体的には１０〜５０μｍであることができる。

いくつかの実施形態では、金属バインダ層の厚さは、硬質粒子の平均粒径（ｄ_５０）の７５％以下である。いくつかの他の実施形態では、金属バインダ層の厚さは、硬質粒子の平均粒径（ｄ_５０）の６０％以下である。更にいくつかの更なる実施形態では、金属バインダ層の厚さは、硬質粒子の平均粒径（ｄ_５０）の５０％以下である。更にいくつかの他の実施形態では、金属バインダ層の厚さは、硬質粒子の平均粒径（ｄ_５０）の２０％以下である。金属バインダ層の厚さは少なくとも５μｍであることができる。金属バインダ層の厚さは、硬質粒子の平均粒径に応じて選択することができる。大きな硬質粒子の粒径には、より厚い金属バインダ層が適切である場合がある。硬質粒子は、金属バインダ層から突出している。接続要素が接合される構成要素と摩擦係合すると、硬質粒子が接合される構成要素の表面に押し込まれ、それによって接続部の摩擦係数が増加する。

コーティング材料はポリマー材料である。いくつかの実施形態では、コーティング材料は変形可能な材料である。コーティング材料は、弾性的に変形可能又は塑性的に変形可能、又はその両方であることができる。

２つの反対側の接合面のうちの少なくとも１つの金属バインダ層の少なくとも一部は、コーティング材料の少なくとも１つの層でコーティングされている。いくつかの実施形態では、金属バインダ層の少なくとも一部及びまた２つの反対側の接合面のうちの少なくとも１つの硬質粒子の少なくとも一部は、コーティング材料のうちの少なくとも１つの層でコーティングされている。硬質粒子の上部の領域においては、コーティング材料の層は、金属バインダ層の上部の領域におけるよりも薄くすることができる。接続要素が接合される構成要素と摩擦接触しているとき、コーティング材料の変形可能な特性のために、コーティング材料の層は硬質粒子の上部から押し離され得る。硬質粒子の上部で、コーティング材料層は引き裂かれ、硬質粒子は接合される構成要素に押し込まれ得る。コーティング材料の層は、接合される構成要素の表面の粗さ及び凹凸をシールすることができ、したがって接合される２つの構成要素間のシール効果を高めることができる。いくつかの実施形態では、接続要素によって達成される接続は気密である。

いくつかの実施形態では、金属バインダ層の少なくとも一部、又は２つの反対側の接合面のうちの１つのみの金属バインダ層及び硬質粒子の少なくとも一部は、コーティング材料の少なくとも１つの層でコーティングされている。いくつかの他の実施形態では、金属バインダ層の少なくとも一部、又は２つの反対側の接合面の両方の金属バインダ層及び硬質粒子の少なくとも一部は、コーティング材料の少なくとも１つの層でコーティングされている。

金属バインダ層の少なくとも一部、又は２つの反対側の接合面のうちの１つ又は両方の金属バインダ層及び硬質粒子の少なくとも一部は、コーティング材料の少なくとも１つの層でコーティングされている。例えば、中央孔を有するプレート又は箔が接続要素として使用される場合、接続要素の外径にあるリング形状領域、及び接続要素の内径にあるリング形状領域を、コーティング材料の少なくとも１つの層でコーティングすることができる。更なる孔が接続要素内に存在する場合、これらの孔の周囲のリング形状領域もまた、コーティング材料の少なくとも１つの層でコーティングすることができる。

いくつかの実施形態では、金属バインダ層、又は２つの反対側の接合面のうちの１つ又は両方の金属バインダ層及び硬質粒子は、コーティング材料の少なくとも１つの層で完全にコーティングされている。

いくつかの実施形態では、コーティング材料は接着剤である。コーティング材料の接着特性は、接合される構成要素の１つに接続要素を接着することによって、接続要素を事前に組み立てるのに有用である。接着することによって、接続要素は、接合される構成要素の１つの上にその正しい位置を有し、接合される第２の構成要素の組み立て中にこの位置を維持する。コーティング材料が接着剤である場合、金属バインダ層から突出している硬質粒子の上の接着剤が接合される構成要素上に付着するので、金属バインダ層の少なくとも一部を、及びまた硬質粒子についても少なくとも一部をコーティングする必要がある。いくつかの実施形態では、金属バインダ層の少なくとも一部、及び接続要素の２つの反対側の接合面のうちの１つの硬質粒子の少なくとも一部は、接着剤であるコーティング材料でコーティングされる。いくつかの実施形態では、金属バインダ層の少なくとも一部、及び接続要素の２つの反対側の接合面の両方の硬質粒子の少なくとも一部は、接着剤であるコーティング材料でコーティングされる。

いくつかの実施形態では、コーティング材料が接着剤であることで、接合される２つの構成要素間のシール効果は強化されず、接続要素によって達成される接続は気密ではない。いくつかの他の実施形態では、コーティング材料が接着剤であることで、接合される２つの構成要素間のシール効果が高まり、接続要素によって達成される接続は気密になることができる。

既に上述したように、コーティング材料はポリマー材料である。コーティング材料は、熱可塑性ポリマー、デュロプラスチックポリマー又はエラストマーポリマーであることができる。例えば、コーティング材料は、ポリエステル材料、アクリル材料、エポキシ材料、ホルムアルデヒド樹脂、ポリウレタン材料、ポリビニルアセテート（ＰＶＡＣ）材料、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）材料、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）材料、シリコーン材料、ゴム材料、及びそれらの組み合わせからなる群から選択することができる。いくつかの実施形態では、エポキシ又はアクリル又は他の材料などのコーティング材料は、シール特性若しくは接着特性、又はシール特性及び接着特性の両方、を有することができる。アクリル材料の例はポリアクリレートであり、ポリウレタン材料の例は、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）材料であり、ゴム材料の例は、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム、イソプレンゴムである。

いくつかの実施形態では、第１のステップで、シール特性を有し、接着特性を有さないコーティング材料の第１の層が、金属バインダ層の少なくとも一部、又は金属バインダ層及び硬質粒子の少なくとも一部の上にコーティングされ、第２のステップで、接着剤であるコーティング材料の第２の層が第１のコーティング上にコーティングされ、このコーティングは硬質粒子も覆っている。２つの異なるコーティング材料を含むこの２層コーティングは、接着剤がシール特性を有さない場合、又は接着剤がその使用を最小限に抑えなければならない非常に高価な材料である場合に、有用であることができる。

コーティング材料の少なくとも１つの層の厚さは、１〜７０μｍ、又は５〜７０μｍ、又は５〜６５μｍであることができる。いくつかの実施形態では、コーティング材料の少なくとも１つの層の厚さは１５〜５０μｍであることができる。

接合される２つの構成要素間のシール効果、又は気密接続さえも達成するために、コーティング材料の層の厚さは５〜７０μｍであることができる。

コーティング材料が接着剤であり、コーティング材料が接合される２つの構成要素間のシール効果を増加させる必要がなく、接続要素によって達成される接続が気密である必要がない場合、コーティング材料の層の厚さは５μｍ未満であることができる。この場合、コーティング材料の層の厚さは、接合される構成要素において付着するのに十分な厚さである必要がある。これは、コーティング層の厚さが少なくとも１μｍである場合、一般的に当てはまる。

いくつかの実施形態では、コーティング材料の少なくとも１つの層の厚さは、金属バインダ層から突出している硬質粒子の高さよりも小さくてもよい。

金属バインダ層から突出する硬質粒子の高さは、硬質粒子の平均粒径（ｄ_５０）から金属バインダ層の高さを差し引くことによって計算することができる。

本開示はまた、本明細書に開示されるような接続要素と、２つの構成要素とを含み、２つの構成要素が接続要素と摩擦接合されているデバイスにも関する。

デバイスのいくつかの実施形態では、コーティング材料の少なくとも１つの層の厚さは、金属バインダ層から突出する硬質粒子の高さよりも小さくてもよい。

金属バインダ層から突出する硬質粒子の高さは、硬質粒子の平均粒径（ｄ_５０）から金属バインダ層の高さを差し引くことによって計算することができる。

デバイスのいくつかの実施形態では、接続要素のコーティング材料の少なくとも１つの層の厚さは、コーティング材料の少なくとも１つの層の厚さが、接合される構成要素への硬質粒子の侵入深さを差し引いた、金属バインダ層から突出する硬質粒子の高さに対応するよう選択され、この厚さからの偏差は最大＋／−２０％であることができる。いくつかの実施形態において、この厚さからの偏差は、最大＋／−１０％、又は最大＋／−５％、又は最大＋／−１％であることができる。

金属バインダ層から突出する硬質粒子の高さは、硬質粒子の平均粒径（ｄ_５０）から金属バインダ層の高さを差し引くことによって計算することができる。

本明細書に開示されているが、２つの反対側の接合面のいずれかの金属バインダ層上にコーティング層を有さない接続要素が、接合される２つの構成要素と摩擦接触すると、硬質粒子は構成要素の表面に押し込まれ、金属バインダ層と構成要素の表面との間に空隙を残す。この空隙の幅は、接続される構成要素への硬質粒子の侵入深さを差し引いた、金属バインダ層から突出している硬質粒子の高さに対応する。金属バインダ層をコーティング材料の層でコーティングすることによって、この空隙をシールすることができるとともに静摩擦係数の値が増加する。コーティング材料の少なくとも１つの層の厚さは、理想的には、金属バインダ層と接合される構成要素との間の空隙の幅に対応するべきである。空隙幅からの厚さの偏差は、最大＋／−２０％であることができる。いくつかの実施形態では、偏差は最大＋／−１０％、又は最大＋／−５％、又は最大＋／−１％であることができる。

デバイスのいくつかの実施形態では、コーティング材料の少なくとも１つの層の厚さは、次式に従って計算することによって、選択され得る：
ＴＣ＝Ｄ^＊（１−０．６２^＊ＳＱＲ（Ｐ／（ＨＶ^＊ＡＰ）））−ＴＢ （Ｉ）。
式中、
ＴＣ［μｍ］は、コーティング材料の少なくとも１つの層の厚さであり、
Ｄ［μｍ］は、硬質粒子の平均粒径（ｄ_５０）であり、
「ＳＱＲ」は、平方根を意味し、
Ｐ［ＭＰａ］は、接続要素と摩擦接合された２つの構成要素の接触圧力であり、
ＨＶ［ｋｇ／ｍｍ^２］は、接合される構成要素のビッカース硬度であり、
ＡＰ［％］は、硬質粒子で覆われた接続要素の接合面の面積パーセントであり、
ＴＢ［μｍ］は、金属バインダ層の厚さである。

上記の式（Ｉ）で計算された値ＴＣからのコーティング材料の少なくとも１つの層の厚さの偏差は、最大＋／−２０％であることができる。いくつかの実施形態では、偏差は最大＋／−１０％、又は最大＋／−５％、又は最大＋／−１％であることができる。

本開示に係る接続要素の様々な実施形態が図面に示されている。

図１Ａは、本開示の接続要素の第１の実施形態の断面図を概略的に示す。金属基材３は、硬質粒子５を担持している２つの反対側の接合面１、２を有する。硬質粒子５は、金属バインダ層４によって金属基材３上に固定される。両方の接合面１、２の金属バインダ層４は、コーティング材料６の層でコーティングされる。コーティング材料はシール特性を有するポリマー材料である。この実施形態では、コーティング材料の層は硬質粒子５上にはコーティングされていない。

図１Ｂは、本開示の接続要素の第２の実施形態の断面図を概略的に示す。金属基材３は、硬質粒子５を担持している２つの反対側の接合面１、２を有する。硬質粒子５は、金属バインダ層４によって金属基材３上に固定される。両方の接合面１、２の金属バインダ層４は、コーティング材料６の層でコーティングされる。コーティング材料はシール特性を有するポリマー材料である。この実施形態では、硬質粒子５及び金属バインダ層４は、コーティング材料６の層でコーティングされる。

図２は、図１Ａ又は図１Ｂの接続要素及び２つの構成要素１１、１２を含む、本開示に係るデバイスの第１の実施形態の断面図を概略的に示し、２つの構成要素１１、１２は図１Ａ又は図１Ｂの接続要素と摩擦接合されており、すなわち図１Ａ又は図１Ｂの接続要素は、接合される２つの構成要素１１、１２と摩擦接続している。図１Ｂの場合、硬質粒子５の上のコーティング材料６の層は硬質粒子の上から押し離され、すなわち硬質粒子から剥離されて移動され、それによって硬質粒子間の領域におけるコーティング層の厚さが増加する。図１Ａの場合、硬質粒子はコーティング材料の層でコーティングされていないので、コーティング材料の層は、押し離される必要はない。図１Ａ及び図１Ｂに示される２つの実施形態は両方とも、接続要素が接合される２つの構成要素と摩擦接続しているとき、図２に示される同じ状況をもたらす。コーティング材料６の層と、接合される構成要素１１、１２との間には空隙がない。接合される２つの構成要素間のシール効果が向上し、接続要素によって達成される接続は気密になることができる。また、硬質粒子５が、接合される構成要素１１、１２内に押し込まれることによって、静摩擦係数も高められる。

乗用車には、多くのボルト接続が存在する。例えば、乗用車のサブフレーム及びフレーム又は車軸とダンパーとは、ボルトで接続されている。軽量化のために、サブフレームは、典型的にはアルミニウムから作製され、フレームは鋼から作製されて腐食を防止するために塗料の層でコーティングされる。これら２つの構成要素の間に図２の接続要素を使用することにより、ダイヤモンドが構成要素に押し込まれ、したがってより高い摩擦係数がもたらされる。構成要素に押し込まれるダイヤモンドは、フレームの塗料も貫通する。両方の接合面上にコーティング層６を有さない接続要素が使用される場合、塗料の浸透は、フレームにおいて、及び場合によってはサブフレーム上にも腐食をもたらす可能性がある。両方の接合面上にコーティング層６を有する図２の接続要素を使用することにより、接続要素のシール機能により、腐食を防止することができる。

図３〜図５は、本開示の接続要素の第３（図３）、第４（図４）及び第５（図５）の実施形態、並びに２つの構成要素１１、１２を含む、本開示のデバイスの第２（図３）、第３（図４）及び第４（図５）の実施形態の断面図を概略的に示しており、２つの構成要素１１、１２は接続要素と摩擦接合されている、すなわち接続要素は接合される２つの構成要素１１、１２と摩擦接続されている。

図３では、金属基材３の２つの接合面のうちの１つの金属バインダ層４は、コーティング材料６の層でコーティングされている。コーティング材料６は、シール特性を有するポリマー材料である。他の接合面では、金属バインダ層４はコーティング材料９の層でコーティングされている。コーティング材料９は、シール特性も有し得る接着剤であるポリマー材料である。接着特性は、接合される構成要素１１において接続要素を事前に組み立てるのに利用される。コーティング材料６、９の層と、接合される構成要素１１、１２との間に空隙は存在しない。接合される２つの構成要素間のシール効果が向上し、接続要素によって達成される接続は気密になることができる。また、硬質粒子５が、接合される構成要素１１、１２内に押し込まれることによって、静摩擦係数も高められる。

図４では、金属基材３の２つの接合面のうちの１つの金属バインダ層は、コーティング材料６の層でコーティングされている。コーティング材料６は、シール特性を有するポリマー材料である。他の接合面において、金属バインダ層４はコーティングされておらず、金属バインダ層４と構成要素１２との間に空隙１０を残す。コーティング材料６の層と、接合される構成要素１１との間には空隙は存在しない。図４の接続要素は、例えば、アルミニウムからの構成要素１１及びステンレス鋼からの構成要素１２などの２つの異なる材料から作製された構成要素１１及び１２を用いた用途に、例えば使用することができる。卑金属アルミニウムは、金属バインダ層４をコーティング材料６の層でコーティングすることによって、接触腐食又はフレッティングを防止される。静摩擦係数は、硬質粒子５が、結合される構成要素１１、１２に押し込まれることによって高められる。

図５では、金属基材３の２つの接合面のうちの１つの金属バインダ層は、コーティング材料９の層でコーティングされている。コーティング材料９は、シール特性も有し得る接着剤であるポリマー材料である。接着特性は、接合される構成要素１１において接続要素を事前に組み立てるのに利用される。他の接合面において、金属バインダ層４はコーティングされておらず、金属バインダ層４と構成要素１２との間に空隙１０を残す。コーティング材料９の層と、接合される構成要素１１との間には空隙は存在しない。静摩擦係数は、硬質粒子５が、結合される構成要素１１、１２に押し込まれることによって高められる。

図６は、本開示の接続要素の第６の実施形態の断面図を概略的に示す。金属基材３は、硬質粒子５を担持している２つの反対側の接合面１、２を有する。硬質粒子５は、金属バインダ層４によって金属基材３上に固定される。接合面２の金属バインダ層４は、コーティング材料６の層でコーティングされている。コーティング材料６は、シール特性を有するポリマー材料である。接合面１の金属バインダ層４は、第１のステップにおいてコーティング材料７の第１の層でコーティングされている。コーティング材料７は、シール特性を有するポリマー材料である。第２のステップでは、接合面１の金属バインダ層４は、コーティング材料７の第１の層上にコーティングされたコーティング材料８の第２の層でコーティングされる。コーティング材料８は、接着特性を有する高分子材料である。接着特性を有するコーティング材料８は、硬質粒子５も覆っている。コーティング層７の上にある接着剤と金属バインダ層４から突出する硬質粒子５とが接合される構成要素に付着する。

図７は、図６の接続要素及び２つの構成要素１１、１２を含む、本開示のデバイスの第５の実施形態の断面図を概略的に示しており、２つの構成要素１１、１２は図６の接続要素と摩擦接合されている、すなわち図６の接続要素は接合される２つの構成要素１１、１２と摩擦接続されている。硬質粒子５の上のコーティング材料６の層は、硬質粒子の上部から押し離され、すなわち硬質粒子から剥離されて移動され、それによって硬質粒子間の領域におけるコーティング層６の厚さが増加する。硬質粒子５の上のコーティング材料７及び８の２つの層は、硬質粒子の最上部から押し離され、すなわち硬質粒子から剥離されて移動され、それによって硬質粒子間の領域におけるコーティング層７、８の厚さが増加する。コーティング材料８の接着特性は、接合される構成要素１１において接続要素を事前に組み立てるのに利用される。コーティング材料６、８の層と、接合される構成要素１１、１２との間に空隙は存在しない。接合される２つの構成要素間のシール効果が向上し、接続要素によって達成される接続は気密になることができる。また、硬質粒子５が、接合される構成要素１１、１２内に押し込まれることによって、静摩擦係数も高められる。

図８は、本開示の接続要素の第７の実施形態及び２つの構成要素１１、１２を含む、本開示のデバイスの第６の実施形態の断面図を概略的に示しており、２つの構成要素１１、１２は接続要素と摩擦接合されている、すなわち接続要素は接合される２つの構成要素１１、１２と摩擦接続されている。図８では、金属基材３の２つの接合面のうちの１つの金属バインダ層は、コーティング材料７の第１の層及びコーティング材料８の第２の層でコーティングされている。第２の層のコーティング材料は、接着剤である。接着特性は、接合される構成要素１１において接続要素を事前に組み立てるのに利用される。他の接合面において、金属バインダ層４はコーティングされておらず、金属バインダ層４と構成要素１２との間に空隙１０を残す。コーティング材料８の層と接合される構成要素１１との間には空隙は存在しない。図８の接続要素は、例えば、アルミニウムからの構成要素１１及びステンレス鋼からの構成要素１２などの２つの異なる材料から作製された構成要素１１及び１２を用いた用途に、例えば使用することができる。卑金属アルミニウムは、金属バインダ層４をコーティング材料８の層でコーティングすることによって、接触腐食又はフレッティングを防止される。また、硬質粒子５が、接合される構成要素１１、１２内に押し込まれることによって、静摩擦係数も高められる。

本開示のいくつかの更なる実施形態を以下に記載する。

第８の実施形態では、本開示は接続要素を提供し、その接続要素は、２つの反対側の接合面を有する鋼基材を含み、その接合面は、ニッケルバインダ層によって鋼基材上に固定されたダイヤモンドを担持しており、反対側の結合面の両方のニッケルバインダ層は、コーティング材料の層でコーティングされており、そのコーティング材料は、ポリマー材料であり、ポリエステル材料、アクリル材料、エポキシ材料、ホルムアルデヒド樹脂、ポリウレタン材料、ポリビニルアセテート（ＰＶＡＣ）材料、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）材料、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）材料、シリコーン材料、ゴム材料及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、ダイヤモンドの平均粒径（ｄ_５０）は２５μｍ〜７５μｍであり、ニッケル層の厚さは、１０〜５０μｍであり、コーティング材料の層の厚さは１５〜５０μｍである。

第９の実施形態では、本開示は接続要素を提供し、その接続要素は、２つの反対側の接合面を有する鋼基材を含み、その接合面は、ニッケルバインダ層によって鋼基材上に固定されたダイヤモンドを担持しており、反対側の結合面両方のニッケルバインダ層及びダイヤモンドは、コーティング材料の層でコーティングされており、そのコーティング材料は、ポリマー材料であり、ポリエステル材料、アクリル材料、エポキシ材料、ホルムアルデヒド樹脂、ポリウレタン材料、ポリビニルアセテート（ＰＶＡＣ）材料、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）材料、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）材料、シリコーン材料、ゴム材料及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、ダイヤモンドの平均粒径（ｄ_５０）は２５μｍ〜７５μｍであり、ニッケル層の厚さは、１０〜５０μｍであり、コーティング材料の層の厚さは１５〜５０μｍである。

第１０の実施形態では、本開示は接続要素を提供し、その接続要素は、２つの反対側の接合面を有する鋼基材を含み、その接合面は、ニッケルバインダ層によって鋼基材上に固定されたダイヤモンドを担持しており、２つの反対側の結合面の１つのニッケルバインダ層は、コーティング材料の層でコーティングされており、そのコーティング材料は、ポリマー材料であり、ポリエステル材料、アクリル材料、エポキシ材料、ホルムアルデヒド樹脂、ポリウレタン材料、ポリビニルアセテート（ＰＶＡＣ）材料、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）材料、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）材料、シリコーン材料、ゴム材料及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、ダイヤモンドの平均粒径（ｄ_５０）は２５μｍ〜７５μｍであり、ニッケル層の厚さは、１０〜５０μｍであり、コーティング材料の層の厚さは１５〜５０μｍである。

第１１の実施形態では、本開示は接続要素を提供し、その接続要素は、２つの反対側の接合面を有する鋼基材を含み、その接合面は、ニッケルバインダ層によって鋼基材上に固定されたダイヤモンドを担持しており、２つの反対側の結合面のうちの１つのニッケルバインダ層及びダイヤモンドは、コーティング材料の層でコーティングされており、そのコーティング材料は、ポリマー材料であり、ポリエステル材料、アクリル材料、エポキシ材料、ホルムアルデヒド樹脂、ポリウレタン材料、ポリビニルアセテート（ＰＶＡＣ）材料、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）材料、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）材料、シリコーン材料、ゴム材料及びそれらの組み合わせからなる群から選択され、ダイヤモンドの平均粒径（ｄ_５０）は２５μｍ〜７５μｍであり、ニッケル層の厚さは、１０〜５０μｍであり、コーティング材料の層の厚さは１５〜５０μｍである。

本明細書に開示の接続要素は、
２つの反対側の接合面を有する金属基材を用意することと、
金属バインダ層及び硬質粒子を用いてめっき技術によって両方の接合面上に金属基材をコーティングし、それによって金属バインダ層によって金属基材上に硬質粒子を固定することと、
２つの反対側の接合面のうちの少なくとも１つの金属バインダ層の少なくとも一部上にコーティング材料の少なくとも１つの層をコーティングすることと、を含み、コーティング材料がポリマー材料である、方法によって製造することができる。

金属バインダ層はニッケル層であってもよい。金属バインダ層は、電着プロセス、例えば無電解めっきプロセスとも呼ばれる外部無電流（＝化学的）電気めっきプロセス、好ましくは無電解ニッケルめっきプロセスによって製造することができる。硬質粒子は、分散した硬質粒子を有する化学ニッケル浴を使用して、電着プロセスによって、例えば無電解ニッケルめっきプロセスによって、金属基材の接合面に適用することができる。そのような電着プロセス及び電気めっきプロセスは、コーティング技術において慣習的である。化学ニッケル層は、最大約４００℃での熱処理によって硬化させることができ、その結果、金属基材への接着性が改善され、層の固有の硬度が増加する。硬質粒子は、金属バインダ層によって金属基材上に固定される。

金属バインダ層又は金属バインダ層及び硬質粒子をコーティング材料の少なくとも１つの層でコーティングするために、様々な方法を適用することができる。好適なコーティング方法は、例えば、カソードディップコーティング、スプレーコーティング、スクリーン印刷、タンポン印刷、及びインクジェット印刷である。これらのコーティング方法では、溶媒を含む流動性コーティング配合物を使用することができる。コーティングされる部分上にコーティング配合物を適用した後、コーティング配合物の溶媒を蒸発させるために部品を乾燥させる。乾燥したコーティングを、例えば１２０〜１８０℃の温度で焼成することが可能である。コーティングを焼成することにより、連続的で欠陥のない層を得ることができる。

カソードディップコーティングによって、コーティングされる部分、すなわち、コーティング材料の層でまだコーティングされていない接続要素は、カソードとしてコーティング材料の溶液と共に浴中に浸漬される。コーティングは、直流によって溶液から接続要素上に堆積される。カソードディップ塗装によって適用されるコーティング材料の層の厚さは、例えば、７〜１５μｍ、１５〜２５μｍ、２５〜３５μｍ、及び３５μｍ超であることができる。コーティング材料の層を塗布した後、コーティング材料の層を、例えば１２０〜１８０℃の温度で焼成する。例えば、エポキシ及びアクリルの水溶液を、カソードディップコーティングに使用することができる。

スプレーコーティングにより、コーティング材料の層は、コーティングされる部分上に塗布される、すなわち、コーティング材料の層でまだコーティングされていない接続要素上に、スプレーガンによってラッカーの形態で適用される。ラッカーは、コーティングされる粒子及び溶媒を含む。スプレー距離、スプレー角度、スプレー圧力及びスプレーノズルの直径などのスプレーパラメータを適切に選択することによって、コーティング材料の層の厚さを選択することができる。ラッカーを適用した後、コーティングを乾燥させることにより溶媒を蒸発させる必要がある。スプレー乾燥コーティングを例えば１２０〜１８０℃の温度で焼成することが可能である。

スクリーン印刷の場合、コーティング材料の層は、コーティングされる部分上に、すなわち、コーティング材料の層でまだコーティングされていない接続要素上に、適用され、スキージ又はドクターブレードによって篩を通過した流動性コーティング配合物が使用される。コーティング材料の層の厚さは篩幅によって選択される。篩のメッシュサイズが小さいほど、篩を通過するコーティング材料の得られる層が薄くなる。

タンポン印刷によって、コーティング材料の層は、「タンポン」とも呼ばれるシリコーンローラーによって、コーティングされる部分上に、すなわち、コーティング材料の層でまだコーティングされていない接続要素上に、適用される。タンポンは流動性コーティング配合物によって濡らされ、濡れたタンポンはコーティングされる部分上で転がされ、それによってコーティングされる部分上にコーティング材料の層を適用する。

インクジェット印刷によって、コーティング材料の層が、インクジェットプリンタによって、コーティングされる部分上、すなわち、コーティング材料の層でまだコーティングされていない接続要素上に適用される。コーティング材料はインクとして使用される。コーティング材料を適用した後、コーティングを乾燥させることによって溶媒を蒸発させる必要がある。インクジェット印刷コーティングを、例えば１２０〜１８０℃の温度で焼成することが可能である。

本明細書に開示の接続要素は、機械、プラント及び自動車の構造及びエネルギ生成において接合される構成要素の高摩擦接続に使用することができる。本明細書に開示される接続要素は、機械、プラント及び自動車の構造及びエネルギ生成において接合される構成要素の高摩擦の、遊びのない、及び／又は可逆的な接続に使用することができる。

原則として、本明細書に開示の接続要素は、機械工学の分野にわたって、具体的には設計によって課せられる構成要素表面によって伝達され得る力が不十分である場合、任意のタイプの摩擦接続において使用することができる。

例えば、本明細書に開示の接続要素は、サブフレーム及びアンダーキャリッジ、若しくはクランクシャフト及びスプロケットなどの車両の部品間又は構成要素間の、あるいは、カムシャフト用途、又は車軸若しくはダンパー用途における、あるいはセグメント化されたタワー若しくはローターハブ及びローターシャフトなどの風力タービンの部品間又は構成要素間の、ボルト締め又はクランプ接続などの、摩擦接続に使用することができる。

本開示を、以下の実施例によってより詳細に記載する。

実施例１
本明細書に開示の接続要素の製造のために、厚さ０．１ｍｍ、外径３０ｍｍ及び内径１５ｍｍを有するリング形状鋼箔（ＤＩＮ ＥＮ １０１３２−４によるグレードＣ７５Ｓ−１．１２４８）が、両面に、無電解めっきによるニッケル層及び５０μｍの平均粒径（ｄ_５０）を有するダイヤモンドをコーティングされる。本明細書で使用するとき、リング形状鋼箔は、「シム」とも呼ばれる。

無電解ニッケルめっきの場合、シムは適切なラック上に配置され、脱脂、酸洗、及び活性化によって無電解ニッケルめっきの一般的な規則に従って前処理される。次いで、シムを載せたキャリヤを、５０μｍの平均粒径を有するダイヤモンド粉末が分散された化学ニッケル浴に浸漬する。分散されたダイヤモンド粉末の量は、コーティング浴において優先するパラメータ（浴の移動、堆積速度）の下で、ニッケルの堆積層中のダイヤモンドの所望の割合が達成され、ニッケル層が、ダイヤモンド粒子の直径の半分をわずかに超える所望の厚さに達するように、選択される。通常のプロセス条件下では、浸漬時間は約１５〜６０分である。

これで無電解ニッケルめっきされたシムを含むキャリヤは、次いで、化学ニッケル浴から取り出され、ニッケル層にほんの軽く付着したダイヤモンド粒子を除去するために、超音波浴で洗浄される。洗浄したシムをキャリヤから取り外し、少なくとも１５０℃の温度で２時間熱処理する。この処理は鋼箔に対する化学的ニッケル層の接着及び層自体の中のダイヤモンドの結合を向上させる。

ダイヤモンドで覆われた接合面の面積パーセントは両面で２５％である。ニッケル層、すなわち金属バインダ層の厚さは、約３０μｍである。ニッケル層から突出したダイヤモンドの高さは約２０μｍである。

次いで、埋め込まれたダイヤモンドを有する両面上にニッケル層で無電解めっきされたリング形状鋼箔を、ゴムコート（液体ゴムスプレー、ブラックマット、合成ゴムをベースとした化学組成物、Ｍｉｂｅｎｃｏ ＧｍｂＨ，Ｋａｒｌｓｔｅｉｎ ａｍ Ｍａｉｎ，Ｇｅｒｍａｎｙから市販されている）で１つの面上にスプレーガンでスプレーコーティングし、次いで、室温で１０分置いた後、７０℃で１５分間炉内で乾燥させた。このコーティングプロセスを鋼箔の他の面で繰り返し、したがって、ゴムコートで両面にコーティングされた本明細書に開示の接続要素を得た。走査型電子顕微鏡写真は、ニッケル層及びすべてのダイヤモンドがゴムで覆われていることを示す。断面切断により、ダイヤモンドがゴム層によって完全に覆われ、ゴムコートの厚さがダイヤモンド間の領域において約１５μｍであり、ダイヤモンドの上部で約５μｍであることが示されている。

比較例１
接続要素のシール特性を試験するために、漏れ試験を実施した。実施例１で製造されたが、両面にゴムコーティングを有さない接続要素をねずみ鋳鉄製の２つの部品の間に配置する。ねずみ鋳鉄の部品は、２５μｍの粗さ（Ｒ_ｚ）値を有していた。接続要素は、１００ＭＰａの接触圧力でねずみ鋳鉄の２つの部品と互いにボルト締めされる。ねずみ鋳鉄の２つの部品の１つはボルトの雌ねじを有する中実部品である。反対側のねずみ鋳鉄部品は、ボルトが貫通して２つの部品を互いに締めるための貫通孔を有する。ボルトを備えた部品はシールキャップを有し、これはホース用の孔も有し、それによって２つの反対側のねずみ鋳鉄部品の内側部分の間に圧縮空気を適用することができる。漏れ試験は、装置全体を水に浸漬し、ホースによって装置の内側部分に６バールの空気圧を適用することによって行われる。水面には、多数の気泡が現れ、接続要素と２つのねずみ鋳鉄部品との間の接続は気密ではないことを示している。これは、接続要素とダイヤモンドが押し込まれているねずみ鋳鉄部品との間の小さな空隙によって説明することができる。

実施例２
比較例１に記載したような漏れ試験は、実施例１で製造した接続要素に、両面にゴムコーティングしたものを用いて行った。

気泡が水面に現れていないので、これは漏れがないこと、及び接続要素と２つのねずみ鋳鉄部品との間の接続が気密であることを示している。これは、接続要素と、接続要素のダイヤモンドが押し込まれるねずみ鋳鉄部品との間の小さな空隙をシールしているゴムコーティングによって説明することができる。

漏れ試験の後、接続要素をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）によって調べて、ゴムコーティングがダイヤモンドの上部から押し離されていることを明らかにした。また、２つのねずみ鋳鉄部品はＳＥＭによって調べられ、表面に押し込むことによってダイヤモンドが作ったクレータを示している。これは、ダイヤモンドがねずみ鋳鉄の部品に押し込まれ、摩擦係数が増加したことを示している。

実施例３
摩擦係数の増加を示す別の試験は、鋼製のシャフトと共に前面にボルト締めされた鋼製歯車を用いて実施した。第１の試験では、各々２５μｍの表面粗さ（Ｒ_ｚ）を有する歯車と鋼製シャフトとの間の金属対金属接触だけがあり、接続要素は使用されていない。締め付け力は、中心ねじによって適用される。ねじを１００Ｎｍのトルクで締める。ここで、２つの部品を分離するための力が歯車に適用される。保持トルクは２５Ｎｍである。より高い力が適用されると、２つの部分がゆるむ。第２の試験では、両面にポリマーコーティングを有する実施例１に記載されたような接続要素を歯車と鋼製シャフトとの間に適用し、１００Ｎｍの同じ力で締め付ける。この第２の試験では、７５Ｎｍの保持トルクを達成することができる。これは、保持トルクの増加、したがって摩擦係数の増加が達成され得ることを示す。

Claims (15)

1. ２つの反対側の接合面（１、２）を有する金属基材（３）を備える接続要素であって、前記接合面（１、２）は、金属バインダ層（４）によって前記金属基材（３）上に固定された硬質粒子（５）を担持し、前記２つの反対側の接合面（１、２）のうちの少なくとも１つの金属バインダ層（４）の少なくとも一部がコーティング材料（６、７、８、９）のうちの少なくとも１つの層でコーティングされ、前記コーティング材料はポリマー材料である、接続要素。
2. 前記金属バインダ層（４）の少なくとも一部及び前記２つの反対側の接合面（１、２）のうちの少なくとも１つの前記硬質粒子（５）の少なくとも一部が、コーティング材料（６、７、８、９）のうちの少なくとも１つの層でコーティングされている、請求項１に記載の接続要素。
3. 前記コーティング材料が、弾性的又は／及び塑性的に変形可能な材料である、請求項１又は２に記載の接続要素。
4. 前記コーティング材料が接着剤である、請求項１又は２に記載の接続要素。
5. 前記コーティング材料が、ポリエステル材料、アクリル材料、エポキシ材料、ホルムアルデヒド樹脂、ポリウレタン材料、ポリビニルアセテート（ＰＶＡＣ）材料、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）材料、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）材料、シリコーン材料、ゴム材料、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１又は２に記載の接続要素。
6. 前記金属バインダ層（４）がニッケル層である、請求項１又は２に記載の接続要素。
7. 前記硬質粒子（５）が、炭化物、ホウ化物、窒化物、二酸化ケイ素、酸化アルミニウム、ダイヤモンド、及びそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１又は２に記載の接続要素。
8. 前記硬質粒子（５）の平均粒径（ｄ_５０）が１００μｍ以下であり、前記金属バインダ層（４）の厚さが５〜７０μｍであり、前記コーティング材料（６、７、８、９）のうちの前記少なくとも１つの層の厚さが１〜７０μｍである、請求項１又は２に記載の接続要素。
9. 前記コーティング材料（６、７、８、９）の前記少なくとも１つの層の厚さが、前記金属バインダ層（４）から突出する前記硬質粒子（５）の高さよりも小さい、請求項１又は２に記載の接続要素。
10. 前記接続要素の前記２つの反対側の接合面（１、２）のうちの少なくとも１つの前記金属バインダ層（４）の少なくとも一部上にコーティング材料（６、７、８、９）のうちの少なくとも１つの層をコーティングするステップを含み、前記コーティング材料がポリマー材料である、請求項１又は２に記載の接続要素の製造方法。
11. 前記金属バインダ層（４）及び前記接続要素の前記２つの反対側の接合面（１、２）のうちの少なくとも１つの接合面の前記硬質粒子（５）の少なくとも一部の上に、少なくとも一層のコーティング材料（６、７、８、９）をコーティングするステップを含み、前記コーティング材料がポリマー材料である、請求項１０に記載の製造方法。
12. 請求項１又は２に記載の接続要素と、２つの構成要素（１１、１２）と、を備え、前記２つの構成要素（１１、１２）は、前記接続要素と摩擦接合されている、デバイス。
13. 前記接続要素の前記コーティング材料の前記少なくとも１つの層の厚さが、結合される前記構成要素（１１、１２）への前記硬質粒子（４）の侵入深さを差し引いた、前記金属バインダ層（４）から突出する前記硬質粒子（５）の高さに対応し、前記厚さからの偏差が最大＋／−２０％である、請求項１２に記載のデバイス。
14. 前記２つの構成要素（１１、１２）が、接触圧力で前記接続要素と摩擦接合され、各構成要素（１１、１２）が硬度を有し、前記接続要素の前記コーティング材料の前記少なくとも１つの層の前記厚さが、式（Ｉ）：
    ＴＣ＝Ｄ^＊（１−０．６２^＊ＳＱＲ（Ｐ／（ＨＶ^＊ＡＰ）））−ＴＢ （Ｉ）
    （式中、
    ＴＣ［μｍ］は、前記コーティング材料（６、７、８、９）の前記少なくとも１つの層の前記厚さであり、
    Ｄ［μｍ］は、前記硬質粒子（５）の前記平均粒径（ｄ_５０）であり、
    「ＳＱＲ」は、平方根を意味し、
    Ｐ［ＭＰａ］は、前記接続要素と摩擦接合された前記２つの構成要素（１１、１２）の前記接触圧力であり、
    ＨＶ［ｋｇ／ｍｍ^２］は、接合される前記構成要素（１１、１２）のビッカース硬度であり、
    ＡＰ［％］は、硬質粒子（５）で覆われた前記接続要素の接合面の面積パーセントであり、
    ＴＢ［μｍ］は、前記金属バインダ層（４）の厚さである）
    に従って選択され、式（Ｉ）で計算された値ＴＣからの前記コーティング材料（６、７、８、９）の前記少なくとも１つの層の厚さの偏差は、最大＋／−２０％である、請求項１２に記載のデバイス。
15. 機械、プラント及び自動車の構造及びエネルギ生成において接合される構成要素（１１、１２）の高摩擦接続のための、請求項１又は２に記載の接続要素の使用。

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