多层系统、部件和用于生产这种多层系统或部件的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种多层系统(1；1

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多层系统、部件和用于生产这种多层系统或部件的方法


[0001]本专利技术涉及包括至少一个防腐层和一个磨损保护层的多层系统。本专利技术还涉及包括具有表面的金属基底和多层系统的部件。此外，本专利技术涉及用于生产这种多层系统或部件的方法。

技术介绍

[0002]硬铬层目前在汽车工业中用作防腐层和磨损保护层以保护所使用的钢铁免受腐蚀和机械磨损。这种硬铬层通常利用包含铬(VI)的电解质浴生产，从环境的角度看，这些硬铬层现在被归类为有问题的，并且其使用越来越受到法律限制。因此，需要用可以以更环境友好的方式生产的涂层来替代硬铬层。
[0003]包括至少一个防腐层和一个磨损保护层的多层系统已经在DE 10 2013209 030A1中已知。其中描述了用于金属部件的腐蚀保护，该腐蚀保护包括呈以化学、电的形式或借助于PCD/PACVD过程形成的层的形式的至少一个磨损保护层，该磨损保护层形成在金属部件上。磨损保护层上布置有借助于ALD(＝原子层沉积)过程形成的至少一个防腐层。然而，ALD过程不是非常适合在汽车工业中大量使用。
[0004]DE 10 2004 044 919A描述了基于难熔金属氮化镁来保护基底免受腐蚀、磨损和氧化的装饰涂层以及用于生产该装饰涂层的方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供替代性多层系统，该多层系统提供更可靠的腐蚀和磨损保护并且可以大量制造。此外，本专利技术的目的是提供一种具有这种多层系统的部件并且公开一种用于生产这种多层系统或部件的方法。
[0006]该目的通过包括至少一个防腐层以及磨损保护层的多层系统实现，其中，防腐层由至少包含钛和镁作为金属的金属氮化物或金属碳氮化物形成，其中，金属氮化物或金属碳氮化物还包括至少一种稀土金属，并且磨损保护层由至少一个类金刚石无金属碳层形成。
[0007]多层系统确保对于金属基底的有效的腐蚀和磨损保护。由于磨损保护层直接或间接保护防腐层并承受机械载荷，所以多层系统可以承受机械和腐蚀的双重侵蚀。磨损保护层优选地相对于在摩擦系统中与其摩擦接触的接触配对件具有摩擦减小的性能。
[0008]多层系统还可以以低生产成本大量生产，使得其适合于在汽车工业中使用。
[0009]防腐层特别地具有10at％至40at％的钛和/或15at％至50at％的镁。防腐层中的至少一种稀土金属的浓度优选地在0.1at％至15at％的范围内。
[0010]优选地，用于形成防腐层的金属氮化物或金属碳氮化物还形成为包括选自由铝、铬、锆、铪组成的组的至少一种金属。这些金属在防腐层中的浓度优选地在10at％至40at％的范围内。
[0011]特别优选地，金属氮化物或金属碳氮化物包括作为稀土金属的钆或铈或镧或所述
元素中的两种或三种元素的混合物。
[0012]特别地，防腐层形成为包括TiMgGdN或TiMgGdCN或TiMgCeN或TiMgCeCN或TiMgLaN或TiMgLaCN。
[0013]基于金属氮化物比如TiMgREN(RE＝稀土)的防腐层及其腐蚀行为基于已经在下述公开中描述：“Corrosion and wear protection of mild steel substrates by innovative PVD coatings(创新性PVD涂层对低碳钢基底的腐蚀和磨损保护)”，Holger Hoche、Casper Pusch、Matthias Oechsner，Surface&Coatings Technology 391(2020)，参见：https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125659
[0014]已经证明有利的是，防腐层在其背离磨损保护层的侧面上邻近金属粘附促进层。特别地，金属粘附促进层由铬或钛或锆或镁或钆或所述金属中的两种或三种金属的混合物形成。粘附促进层用于改善多层系统与金属基底的机械结合。
[0015]防腐层优选地在其面向磨损保护层的侧面上邻近中间层，该中间层由掺杂硅的金属氮化物或金属碳氮化物、特别是掺杂硅的金属碳氮化物形成。中间层用于改善防腐层与磨损保护层的机械结合。
[0016]呈至少一个类金刚石无金属碳层(＝DLC——类金刚石涂层)形式的磨损保护层优选地包括：a
‑
C或a
‑
C:H或ta
‑
C或ta
‑
C:Si或ta
‑
C:H:O:Si或a
‑
C:H:Si或a
‑
C:H:O:Si或a
‑
C:H:N类型的至少一个层或至少两个这种碳层的组合。相同组成的若干碳层可以形成为一个在另一个的顶部上，或者不同组成的碳层可以交替或一个跟随另一个以形成磨损保护层。
[0017]防腐层优选地具有在0.5μm至10μm的范围内、特别地在0.5μm至5μm的范围内的厚度。磨损保护层优选地具有在0.1μm至10μm的范围内、特别地在0.1μm至5μm的范围内的厚度。
[0018]该目的进一步由下述部件实现，该部件包括具有表面的金属基底和根据本专利技术的多层系统，其中，该多层系统在基底的表面上至少部分地形成为使得磨损保护层形成背离基底的覆盖层。从金属基底开始，顺序将因此是：
[0019]‑
可选的金属粘附促进层
[0020]‑
防腐层
[0021]‑
可选的中间层
[0022]‑
磨损保护层(＝覆盖层)
[0023]特别地，金属基底由钢形成。钢种100Cr6、42CrMo4或16MnCr5在该方面是特别优选的。
[0024]磨损保护层优选地相对于与其摩擦接触的接触配对件具有摩擦减小的性能。
[0025]位于金属基底、特别是钢上的以下多层系统是特别优选的，并且在此仅通过示例的方式提及：
[0026]多层系统1：
[0027]粘附促进层：
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无
[0028]防腐层：
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TiMgGdN
[0029]中间层：
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无
[0030]磨损保护层：a
‑
C:H多层系统2：
[0031]粘附促进层：
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无防腐层：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
TiMgGdN中间层：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
无磨损保护层：
ꢀꢀꢀꢀꢀ
a
‑
C:H:Si多层系统3：
[0032]粘附促进层：
ꢀꢀꢀꢀꢀ
TiMg防腐层：
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TiMgGdN中间层：
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无磨损保护层：
ꢀꢀꢀꢀꢀ
a
‑
C:H多层系统4：
[0033]粘附促进层：
ꢀꢀꢀꢀꢀ
钛防腐层：
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种多层系统(1；1
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)，包括至少一个防腐层(2)以及磨损保护层(3)，其中，所述防腐层(2)由至少包含钛和镁作为金属的金属氮化物或金属碳氮化物形成，其中，所述金属氮化物或所述金属碳氮化物还包括至少一种稀土金属，并且所述磨损保护层(3)由至少一个类金刚石无金属碳层形成。2.根据权利要求1所述的多层系统(1；1
′
；1
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；1
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)，其中，所述金属氮化物或所述金属碳氮化物还形成为包括选自由铝、铬、锆、铪组成的组的至少一种金属。3.根据权利要求1或2中的任一项所述的多层系统(1；1
′
；1
″
；1
″′
)，其中，钆或铈或镧或所述元素中的两种或三种元素的混合物作为所述稀土金属存在。4.根据权利要求1至3中的任一项所述的多层系统(1；1
′
；1
″
；1
″′
)，其中，所述防腐层(2)形成为包括TiMgGdN或TiMgGdCN或TiMgCeN或TiMgCeCN或TiMgLaN或TiMgLaCN。5.根据权利要求1至4中的任一项所述的多层系统(1
″
；1
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)，其中，所述防腐层(2)在其背离所述磨损保护层(3)的侧面上邻近金属粘附促进层(5)。6.根据权利要求5所述的多层系统(1
″
；1
″′
)，其中，所述金属粘附促进层(5)由铬或钛或锆或镁或钆或所述金属中的两种或三种金属的混合物形成。7.根据权利要求1至6中的任一项所述的多层系统(1
′
；1
″
)，其中，所述防腐层(2)在其面向所述磨损保护层(3)的侧面上邻近中间层(4)，所述中间层由掺杂硅的金属氮化物或掺杂硅的金属碳氮化物形成。8.根据权利要求1至7中的任一项所述的多层...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德，
申请(专利权)人：舍弗勒技术股份两合公司，
类型：发明
国别省市：