本發明涉及一種其中至少一個表面至少局部設有層系統的構件。

本發明也涉及其中至少一個表面至少局部設有層系統的構件的用途。

此外，本發明還涉及一種用于制造耐磨且減少摩擦的構件的方法，該構件中至少一個表面至少局部設有層系統。

背景技術：

開頭所提到的其中至少一個表面至少局部設有層系統的構件應用在許多技術領域中。因此，如下層系統也由現有技術公知，其具有摩擦學特性(例如耐磨性和減少摩擦的功能)，以便針對構件(例如針對高負荷的鏈傳動部件、滾動軸承部件、發動機元件和工具)確保這些特性。

為了可以確保磨損保護，這種類型的構件，例如鏈銷當前通過熱化學處理(例如通過鍍鉻或通過熱處理，例如通過碳氮共滲)以及借助具有CrN的PVD涂層來進行處理。這例如在德國公開文獻DE 10 2004 043 550 A1和DE 10 2005 047 440 A1中描述。然而缺點是，這種技術在構件中一方面不足以在負荷提高的情況下提供可靠的保護以防止磨損，并且另一方面，這種技術由此也沒有保護其摩擦配對件。

技術實現要素：

因此，本發明的任務在于進一步改進其中至少一個表面至少局部設有層系統的構件，使得該構件受到保護避免摩擦學的負荷并且尤其是在此確保了可靠且持久的磨損保護。

該任務通過包括權利要求1中的特征的構件解決。

本發明的另一任務在于說明其中至少一個表面至少局部設有層系統的構件的用途，從而該構件在運行時受到保護避免摩擦學的負荷并且尤其是在此確保了可靠且持久的磨損保護。

該任務通過構件的包括權利要求5的特征的用途解決。

本發明的另一任務在于說明一種用于制造耐磨且減少摩擦的構件的適合批量生產且過程可靠的方法，該方法使得構件在運行時在負荷提高的情況下可靠且持久地受到保護避免摩擦學的負荷。

該任務通過包括權利要求6的特征的用于制造耐磨且減少摩擦的構件的方法解決。

在根據本發明的構件中，至少一個表面至少局部設有層系統。

根據本發明，層系統包括施加到構件的至少一個表面上的四面體的不含氫的無定形的第一碳層，不含氫的無定形的第二碳層施加到該第一碳層上。

第一碳層在此尤其是非常硬的ta-C碳層，并且第二碳層是在摩擦學上類石墨碳層。從結構上描述，第一碳層是ta-C以sp3鍵合的碳層，第二碳層是a-C以sp2鍵合的碳層。

優選地，層系統的總層厚為0.5μm至5μm。與之相應地，不需要在現有的結構空間方面做特殊考慮。在給定的層厚度中，根據sp3份額或者sp2份額，摩擦學的特性因此可在很寬的范圍中調整。

在根據本發明的構件的第一實施方式中，在施加第一碳層之前，至少將粘合層施加到構件的至少一個表面上。

本發明的另一實施方式設置的是，將至少一種金屬和/或至少一種非金屬摻雜到層系統中，以便可以根據需要和應用情況來修改兩個碳層的特性。通過將金屬摻雜到碳層中，層系統例如具有高的耐磨損性、小的摩擦系數以及層彼此間的更好的粘合。也就是說，通過改變金屬含量可以很強地影響層系統的材料特性。但同樣可想到的是，碳層摻雜有如下元素，例如硅、氧等。硅例如提高了在含氧環境中的耐熱性。摻雜有硅和氧可以很強地降低表面能(直至PTFE的數量級中的值)。此外可以制造透明的且非常耐刮的層。

根據本發明的用于制造耐磨且減少摩擦的構件的方法(該構件中至少一個表面至少局部設有層系統)的突出之處在于具有如下步驟：在第一步驟中，將四面體的不含氫的無定形的第一碳層沉積到構件的至少一個表面上，第一碳層是ta-C以sp3鍵合的碳層。在隨后的步驟中，在第一碳層上沉積有不含氫的無定形的第二碳層，第二碳層是a-C以sp2鍵合的碳層。

根據本發明的方法的第一實施方式也可以設置的是，在沉積第一碳層之前，至少將粘合層施加到構件的至少一個表面上。

此外，根據本發明的方法的另一實施方式可以設置的是，將至少一種金屬和/或至少一種非金屬摻雜到層系統中，以便使得層系統匹配于相應的應用(改變涂層的硬度和摩擦學的特性)。

前面所描述的由以sp3鍵合的或者以sp2鍵合的碳層構成的層系統具有出色的摩擦學的特性。此外，該層系統確保了用于構件的可靠且持久的磨損保護。因此，本發明也可以應用于高負荷的機器元件。其包括例如鏈銷和其他的滾動軸承部件以及高負荷的發動機部件，例如柴油機噴油泵的氣門挺桿、泵挺桿、搖臂、控制活塞等。附加地，本發明的其他優點還在于，從設備技術(例如在線(In-Line)設備)和過程技術的觀點看，這兩個在此描述的碳層以相應簡單且成本有利的方式實現了層系統，從而借助本發明提供了適合批量生產且過程可靠地制造耐磨且減少摩擦的構件。

附圖說明

下面，應當借助附圖詳細闡述本發明的實施例和其優點。圖中的尺寸比例并不總是相應于實際尺寸比例，這是因為一些形狀被簡化并且另一些形狀為了更好地展示而相對于其他元件放大地示出。其中：

圖1示出根據本發明的構件的側視圖，其中，表面至少局部設有層系統；

圖2示出圖1的層系統的側視圖；

圖3示出展示了可以考慮用于本發明的層系統的機械工藝特性的圖表；

圖4示出展示了在球盤摩擦儀中不同碳層的摩擦系數的圖表，這些碳層可以考慮用于針對本發明的層系統；和

圖5示出展示了在球盤摩擦儀中不同碳層的磨損率的圖表，這些碳層可以考慮用于針對本發明的層系統。

為本發明的相同的或作用相同的元件使用相同的附圖標記。此外，為簡明起見僅在各個圖中示出那些需要對相應的圖進行描述的附圖標記。所示的實施方式僅是如何可以設計出根據本發明的構件、構件的根據本發明的用途以及根據本發明的用于制造耐磨且減少摩擦的構件的方法的示例，并且因此并非是對本發明的絕對限定。

具體實施方式

圖1示出根據本發明的構件10的側視圖，其中，表面12至少局部地設有層系統14。根據本發明，層系統14包括施加到構件10的表面12上的四面體的不含氫的無定形的第一碳層16，不含氫的無定形的第二碳層18施加到該第一碳層上。由這兩個碳層16、18形成的層系統14優選具有0.5μm至5μm的總層厚D。

在此所示的實施方式中，在施加第一碳層16之前，將粘合層20施加到構件10的表面12上，由此提供更好的粘合。

圖2示出層系統14的側視圖，層系統由(ta-C以sp3鍵合的)第一碳層16和(a-C以sp2鍵合的)第二碳層18構成，其中，在施加第一碳層16之前，將粘合層20施加到圖1的構件10的表面12上。

圖3示出如下圖表，該圖表展示了在可以考慮用于本發明的層系統14的附著力和硬度方面的機械工藝特性。因此，第一碳層16(為此參考圖1)例如可以摻雜有至少一種金屬，例如銅(Cu)和/或至少一種非金屬，例如硅(Si)，以便可以根據需要和應用情況來修改層系統14的特性。

圖4示出如下圖表，該圖表展示了在球盤摩擦儀中不同碳層的摩擦系數，這些碳層可以考慮用于針對本發明的按照圖1和圖2的層系統14，也就是說，在此改變油(X軸)，以便因此可以評估對相應的碳層的摩擦性能的影響。根據構件10的應用情況(為此參考圖1)以及構件在運行中的負荷，因此可以有針對性地選擇滿足針對構件10的期望的摩擦學特性的層。

圖5示出如下圖表，該圖表展示了在球盤摩擦儀中不同碳層的磨損率，這些碳層可以考慮用于針對本發明的按照圖1和圖2的層系統14，也就是說，在此改變油(X軸)，以便因此可以評估對相應的碳層的磨損性能的影響。在此也可以根據構件10的應用情況(為此參考圖1)以及構件在運行中的負荷，有針對性地選擇滿足針對構件10的期望的摩擦學特性的層。

附圖標記列表

10 構件

12 表面

14 層系統

16 四面體的不含氫的無定形的第一碳層，ta-C以sp3鍵合的碳層

18 不含氫的無定形的第二碳層，a-C以sp2鍵合的碳層

20 粘合層

D 總層厚