用于制造多层滑动轴承元件的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造多层滑动轴承元件(1)的方法，根据该方法，在阴极溅射设备的腔室中，借助于至少一个靶的阴极溅射使金属层沉积在基质上，包括以下步骤：将基质引入阴极溅射设备的腔室中；通过离子轰击对基质要涂覆的表面进行离子刻蚀，由此从基质表面除去基质粒子；在基质上沉积金属层，为此，由至少一个作为阴极连接的靶产生靶材粒子，使所述靶材粒子沉积在基质上。在基质的离子蚀刻的步骤中，靶连接为阳极，并且使至少一部分基质粒子沉积在靶上。此后，为了使金属层沉积在基质表面上，使所述靶转换极性。

A Method for Manufacturing Multilayer Sliding Bearing Elements

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造多层滑动轴承元件的方法
本专利技术涉及一种制造多层滑动轴承元件的方法，根据该方法，在阴极溅射设备的腔室中借助于对至少一个靶的阴极溅射将金属层沉积在基质上，包括以下步骤：-将基质引入阴极溅射设备的腔室中；-通过离子轰击对基质要涂覆的表面进行离子刻蚀，由此从基质表面除去基质粒子；-在基质上沉积金属层，为此，由至少一个作为阴极连接的靶产生靶材粒子，使所述靶材粒子沉积在基质上。此外，本专利技术涉及一种多层滑动轴承元件，包括支承层和设置在支承层上的金属层，所述金属层按阴极溅射方法制造。
技术介绍
由现有技术、例如由DE3629451A1已知在滑动轴承技术中使用阴极溅射方法。与材料相关地，特别是当将难以混合的材料用于基质和要沉积的层时，在基质上的沉积层的附着强度可能是不足的。为了解决这个问题，在DE4027362A1中记载了一种用于制造滑动轴承的方法，该滑动轴承在滑动轴承合金层和滑动轴承的表面层之间具有优良的结合，并且所述方法包括以下方法步骤：-在真空下，借助通过氩气进行的离子轰击除去存在于滑动轴承合金层上的氧化膜和改性的表面层的至少一部分；-然后在活化状态下加热滑动轴承合金层；和-通过物理蒸汽沉积在滑动轴承合金层上形成厚度为3至60μm的表面层合金的薄膜或表面合金层。为了清洁待涂覆的基质，在第一步中将基质连接为阴极，并在该阴极和附加的阳极之间施加500伏的电势。以这种方式，带正电的氩离子与基质发生碰撞，利用这种碰撞除去基质上的表面氧化膜和改性的表面层。此后，再次对涂覆室进行排真空，以便对其进行清洁。然后再次将氩气引入真空室。通过阳极和该靶之间的辉光放电以及由此实现的利用氩离子对靶的轰击基于冲击能量而从为了对基质进行涂覆而连接为阴极的单独的靶产生粒子并且所述粒子沉积在基质上。靶的蒸发仅在基质加热之后进行，从而提高轴承合金与表面层之间的反应能，并且因此加速其合金形成或合金化。因此，在轴承合金与表面层之间获得了更高的附着力或结合力的水平，并且附加地提高了表面层合金的粒子之间的结合，由此产生牢固粘合的表面层。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多层滑动轴承元件，所述多层滑动轴承元件的借助阴极溅射方法在支承层上沉积的金属层具有高粘附强度。所述目的通过前面所述的方法实现，根据该方法设定，在基质的离子蚀刻的步骤中，将靶连接为阳极，并且使至少一部分基质粒子沉积在靶上，并且此后为了使金属层沉积在基质表面上，使靶转换极性。此外，本专利技术的目的通过前面所述的多层滑动轴承元件来实现，其中在金属层和支承层之间形成过渡区，在所述过渡区中存在支承层的材料比例和金属层的材料比例，其中，在支承层的表面开始，过渡区内的金属层材料的比例增加。通过基质粒子在离子蚀刻期间沉积在基质上，就已经在靶上实现包括基质粒子和目标粒子的混合物，这种混合物接着可以一起沉积在基质上。根据沉积在靶上的基质粒子的量，也可能在靶上存在仅由基质粒子组成的层。结果是，使靶发生溅射并且靶材粒子沉积在基质上。现在，靶材粒子还包含先前沉积的基质粒子，使得由两种粒子类型组成的混合物发生沉积。这又改善金属层在基质上的附着强度，因为从基质到金属层的过渡不是突然发生的。作为附加效果，利用该方法可以实现更高效地制造多层滑动轴承元件，因为不再强制性地需要由来自基质的粒子对涂覆室进行清洁，如在上述现有技术中所执行的那样。根据该方法的一个实施方案，可以设定，紧接着对基质表面进行离子蚀刻的步骤实施在基质上沉积金属层的方法步骤。由此，在多层滑动轴承元件的制造中可以实现方法简化并且因此可以节省时间，因为省略了涂覆室的中间冲洗。不需要用于预清洁的腔室和处理腔室之间的空间分离。根据所述方法的另一个实施方案，可以设定，通过对基质表面的离子蚀刻，从基质上去除基质粒子，直至至少局部为0.3μm至5μm的层厚度。由此可以进一步改善附着强度，因为在离子蚀刻期间去除了较多的基质材料，这些基质材料可以提供给接下来的金属层沉积，由此加大了过渡区的层厚度并且因此使得从过渡区的材料到金属层的过渡可以更为平缓地构成。由此可以实现组件更强的机械联结，并因此实现增强金属层在基质上的附着。优选地，不仅由基质粒子和靶材粒子组成的混合物沉积在基质上，而且在金属层沉积在基质上的过程中，至少由一部分基质粒子和一部分靶材粒子形成合金粒子。利用这个实施方案也可以实现进一步改善金属层在基质上的附着强度。在离子蚀刻的同时，还可以清洁基质要涂覆的表面，例如清除掉氧化物，即非金属粒子。由此也可以实现缩短方法时间。在该方法步骤中同样可以使非金属粒子沉积在所述至少一个靶上，从而所述非金属粒子在金属层沉积期间至少部分地再次转移回到基质上。根据多层滑动轴承元件的一个实施方案，在过渡区中包含非金属粒子，这种非金属粒子也存在于其它不具有金属层的支承层表面上。出人意料的是，这些粒子不会干扰涂覆过程和金属层在基质上的附着强度。据信这是因为，这些非金属粒子在基质上集中于较薄的表面层，而在金属层沉积期间这些非金属粒子分布到更大的体积或更大的层厚度上。利用这个实施方案不仅避免了为了除去氧化成分而对涂覆室进行的中间冲洗，而且这些非金属粒子、例如陶瓷粒子在一些情况下也可能在过渡区中起到增强作用。还可以设定，过渡区具有在0.3μm至5μm之间的层厚度，由此也可以在一定程度上实现从基质到金属层的平缓过渡。附图说明为了更好地理解本专利技术，下面参考附图详细说明本专利技术。其中分别以简化的示意图：图1以侧视图示出多层滑动轴承元件；图2示出溅射室。具体实施方式首先应确定，在不同地说明的实施形式中，相同的部件具有相同附图标记或相同构件名称，包含在整个说明书中的公开内容能够合理地转用到具有相同附图标记或相同构件名称的相同部件。在说明书中选用的位置说明，如例如上、下、侧等涉及当前说明的以及示出的附图并且在位置变化时这些位置说明能合理地转用到新的位置。如果在下面或通篇地给出合金成分，只要没有另行说明，则应理解为，这些比例分别以重量百分比(％)表示。除非另有说明，合金成分的数字数据总是针对全部合金而言的。此外，对于合金成分的数据应理解为，所述成分中包含常见杂质，如在行业内使用的原材料中出现的杂质。然而在本专利技术的范围内存在使用纯金属或高纯金属的可能性。图1以滑动轴承轴瓦的形式示出多层滑动轴承元件1。图中示出多层滑动轴承元件1的一种两层式的方案，所述滑动轴承元件由支承层2和滑动层3组成，所述滑动层3设置在多层滑动轴承元件1的可朝向要支承的构件的前侧4(径向内侧)上。必要时轴承金属层5可以设置在滑动层3和支承层2之间，如在图1中用虚线示出的那样。这种例如在内燃机中使用的多层滑动轴承元件1的原理结构是由从现有技术已知的，因此不需要对此进行进一步说明。但应指出的是，可以设置另外的层，即，例如在滑动层4和轴承金属层5之间设置增附剂层和/或扩散阻止层，同样可以在轴承金属层3和支承层2之间设置粘附剂层。在本专利技术的范围内，多层滑动轴承元件1也可以不同地设计，例如设计成轴承衬套，如在图1中用虚线示出的那样。同样也可以采用如止推环、轴向延伸的滑动座等实施方案。支承层2优选地由钢制成，但也可以由使多层滑动支承元件1具有必要的结构强度的材料构成。这种材料是由现有技术中已知的。对于轴承金属层5和中间层，可以使用由所引用的现有技本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制造多层滑动轴承元件(1)的方法，根据该方法，在阴极溅射设备的腔室中借助于对至少一个靶的阴极溅射将金属层沉积在基质上，包括以下步骤：‑将基质引入阴极溅射设备的腔室中；‑通过离子轰击对基质要涂覆的表面进行离子刻蚀，由此从基质表面除去基质粒子；‑在基质上沉积金属层，为此，由至少一个作为阴极连接的靶产生靶材粒子，所述靶材粒子沉积在基质上，其特征在于，在基质的离子蚀刻步骤中，将靶连接为阳极，并且使至少一部分基质粒子沉积在靶上，并且此后，为了将金属层沉积在基质表面上，使靶转换极性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.01.23 AT A50039/20171.制造多层滑动轴承元件(1)的方法，根据该方法，在阴极溅射设备的腔室中借助于对至少一个靶的阴极溅射将金属层沉积在基质上，包括以下步骤：-将基质引入阴极溅射设备的腔室中；-通过离子轰击对基质要涂覆的表面进行离子刻蚀，由此从基质表面除去基质粒子；-在基质上沉积金属层，为此，由至少一个作为阴极连接的靶产生靶材粒子，所述靶材粒子沉积在基质上，其特征在于，在基质的离子蚀刻步骤中，将靶连接为阳极，并且使至少一部分基质粒子沉积在靶上，并且此后，为了将金属层沉积在基质表面上，使靶转换极性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，紧接着离子蚀刻基质表面的步骤之后，实施在基质上沉积金属层的方法步骤。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过对基质表面的离子蚀刻，从所述基质中去除基质粒子，直至为至少局部地为0.3μ...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·纳格尔，
申请(专利权)人：米巴滑动轴承奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT