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Reibwerterhöhende Beschichtung und Herstellung derselben mittels Atmosphärendruckplasma-Beschichtung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000238019D
Publication Date: 2014-Jul-25

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DE 10 2011 052 447 A1: PATENT

Abstract

Aus der Offenlegungsschrift mit der Veröffentlichungsnummer DE 10 2011 052 447 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer reibwerterhöhenden Beschichtung mittels Atmosphärendruckplasma-Beschichtung bekannt. Um eine optimale Performancesteigerung im Pressverband sowohl bei statischen als auch alternierenden (Lastwechsel) zu erreichen wird in der Regel der in der Oberfläche härtere der beiden Fügepartner mit den Hartpartikeln belegt (beschichtet). Sofern es erforderlich ist, den „weicheren“ Fügepartner mit Hartpartikeln (Diamant, SiC, B4C, u.a.) zu beschichten, bedarf es einer Vorbehandlung welche das Ziel hat die Stützkraft für die Hartpartikeln auf dem weicheren Substrat während des Fügens zu erhöhen. Anderenfalls werden beim Fügen die Hartpartikel durch den in der Oberfläche härteren Fügepartner in das weichere Substrat zurück gedrängt und die zu erwartende Performancesteigerung des Pressverbandes durch Mikroformschluss nicht erreicht. Bei dem Aufbringen der Hartpartikel auf die Oberfläche des Werkstückes bzw. Fügepartners mittels Plasma kann die Oberfläche des Fügepartners dazu vor dem Aufbringen der Hartpartikel durch Passivieren, mechanische Bearbeitung, Oxidieren, etc. modifiziert werden, um damit eine ausreichende Stützwirkung für die Hartpartikel während des Fügeprozesses zu gewährleisten.

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Reibwerterhöhende Beschichtung und Herstellung derselben mittels Atmosphärendruckplasma-Beschichtung

   Diese Veröffentlichung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer reibwerterhöhenden Beschichtung mittels nicht-thermischer Atmosphärendruckplasma-Beschichtung sowie ein Bauteil mit einer reibwerterhöhenden Beschichtung, die mit dem zuvor genannten Verfahren hergestellt ist.

   Kraftschlüssige Verbindungen dienen bei Bauteilen und Komponenten dazu Kräfte zu übertragen. Insbesondere in allen Bereichen des Maschinenbaus wird diese Verbindungsart zur Übertragung von Drehmomenten und Querkräften eingesetzt. Dabei bestimmen Adhäsionskräfte die Höhe der zwischen den kraftschlüssig miteinander verbundenen Fügeflächen übertragbaren Querkräfte. Als Maß dafür, mit welchem Anteil eine Querkraft gegenüber einer anliegenden Normalkraft noch angelegt werden kann bevor ein "Gleiten" erfolgt, dient der Haftbeiwert ν. Er hängt ab von der für die kraftschlüssige Verbindung verwendeten Werkstoffpaarung, Rauheit, Schmierungszustand und Beanspruchung der Fügeflächen. Bei einer trockenen Verbindung von Stahloberflächen beträgt der Haftbeiwert ν etwa 0,15.

   Eine Erhöhung des Haftbeiwerts ν kann durch reibwerterhöhende Beschichtungen erzielt werden. Im Stand der Technik werden zum Herstellen einer reibwerterhöhenden Beschichtung Hartpartikel in einem Galvanisierungsbad zusammen mit einer als Matrixschicht dienenden Metallschicht auf die Oberfläche eines Bauteils aufgebracht. Die in dem Galvanisierungsbad dispergierten Hartpartikel werden hierbei in die im Bad anwachsende Metallschicht eingebaut. Das Material für die Hartpartikel besitzt eine höhere Druck- und Scherfestigkeit als das der Fügeflächen, sodass die Hartpartikel einen zusätzlichen Formschluss (im µm-Bereich) ermöglichen indem diese bei entsprechender Normalkraft in die Bauteiloberflächen teilweise eindringen.

   Nachteil des Herstellens einer reibwerterhöhenden Beschichtung durch den kontinuierlichen Einbau von in dem Galvanisierungsbad dispergierten Hartpartikeln in eine Matrixschicht ist, dass die am Ende des Beschichtungsvorgangs eingebauten Partikel nur zum geringen Teil von der Matrixschicht umschlossen sind und daher darin nicht fest verankert sind. Die am Ende des Beschichtungsvorgangs eingebauten Partikel neigen deshalb bei diesem

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Verfahren zur Ablösung. Als Lösung für dieses Problem wird in der DE 101 48 831 A1 ein Mehrschichtmatrixsystem vorgeschlagen, bei dessen Herstellung das Galvanisierungsbad für die zuletzt aufgebrachte Matrixschicht keine darin dispergierten Hartpartikel aufweist, um sicherzustellen, dass alle Hartpartikel in dem Matrixschichtsystem fest verankert sind. Jedoch können bei Mehrschichtmatrixsystemen Fehlstellen in den Grenzflächen zwischen den Matrixschichten auftreten und es infolgedessen zu einer Ablösung einer oder mehrerer Schichten kommen. Die Ablösung von Hartpartikeln oder von Matrixschichten...