制造在摩擦學上受負荷的層復合物的方法、層復合物以及金屬有機化合物用于制造層復 ...的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種制造在摩擦學上受負荷的層復合物的方法，該層復合物帶有基材 以及由含鎢的、無定形的類金剛石碳所形成的功能層，還涉及一種帶有借助前體制造的功 能層的層復合物，并且涉及金屬有機化合物作為用于制造功能層的前體的用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了獲得用于機器構(gòu)件（譬如滾動軸承部件）、馬達零件和工具的、在摩擦學上能 受負荷并耐腐蝕的層，本類的覆層方法是已知的。在此，例如在WO 2010/026092 A2中提出 了 PVD (物理氣相沉積）或PACVD (等離子增強化學氣相沉積）形式的覆層方法，借助它們 能夠獲得薄的并且耐摩擦的層。例如以商標名Triondur?公知的單層式或多層式覆層，其 中，功能層可以由含氫的無定形碳層（a_C:H)和摻雜有鶴的含氫的無定形碳層（a_C:H:W) 制成。在此，使用由鎢或鎢化合物（譬如碳化物）制成的靶。這些化合物在作業(yè)技術(shù)上加 工起來復雜，由于要借助成本高昂的渦輪分子泵調(diào)整出真空，產(chǎn)品技術(shù)上的構(gòu)建是昂貴的， 并且由于緩慢的覆層速率，覆層時間是長的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 因此本發(fā)明的任務(wù)是，進一步改進該類沉積方法，特別是提高其生產(chǎn)率和工作安 全可靠性。此外，應(yīng)當提出一種相應(yīng)地成本低廉地并且在降低生產(chǎn)費用的情況下制造的層 復合物。最后，應(yīng)當使用以下產(chǎn)品，其可以以經(jīng)改進的方式作為已知的物質(zhì)用于制造層復合 物。
[0004] 該任務(wù)在一方面通過用于制造在摩擦學上受負荷的層復合物的方法解決，該層復 合物帶有基材和由含鎢的、無定形的類金剛石碳所形成的功能層，其中，該功能層借助含鎢 的前體在使用等離子增強化學氣相沉積法的情況下施布。在此，功能層優(yōu)選構(gòu)造為含鎢的 a_C:H層。其可以是基材相對于摩擦式接觸配對件（例如摩擦配對件）的接觸層。然而，在 多層式的層復合物中被證明為有利的是，借助前體制造的含鎢功能層構(gòu)造為中間層，而接 觸層完全地構(gòu)造為a-DLC層。在前體沉積到基材上，例如含鐵的原料譬如鋼上時，在此有利 的是，在其表面上首先施布由金屬（譬如鉻、鈦或類似物）或其化合物制成的增附層，并且 隨后施布所建議的功能層。
[0005] 根據(jù)創(chuàng)造性的思想，前體存在于液相，也就是說前體在沉積的工作溫度下是本身 液態(tài)的或者溶解于相應(yīng)的溶劑中。基于前體在預先給出的工作溫度下存在的蒸汽壓，可以 借助在優(yōu)選作為等離子增強的化學沉積（PACVD)的范圍內(nèi)所建議的沉積過程而獲得高沉 積率。為此，例如液態(tài)或溶解的前體被霧化，穿過用于離子化的等離子體，被惰性氣體流導 入到沉積室中，在該沉積室中安裝有一個或多個待覆層的工件。由于電荷不同，離子化的前 體/惰性氣體混合物被沉積到相反地帶電的工件上，用以制造層復合物。
[0006] 由工件制造的層復合物優(yōu)選用作滾動軸承部件、馬達零件、工具和類似物，并且至 少在以下區(qū)域上設(shè)置有所建議的功能層：在該區(qū)域上與其他部件發(fā)生在摩擦學上受負荷的 接觸。與該功能層發(fā)生接觸的配對面可以沒有覆層、設(shè)置有所建議的功能層或者在必要時 設(shè)置有其他的層。
[0007] 由于對前體的要求，被證明為特別有利的是，該前體由金屬有機物質(zhì)形成。在此， 金屬有機物質(zhì)含有由鎢形成的中心原子、至少一個由一氧化碳形成的配位體以及至少一個 由有機化合物形成的配位體。在此，可以設(shè)置單核或多核的配合物。被發(fā)現(xiàn)特別適宜的是， 有機化合物是至少雙重不飽和的碳氫化合物（烴），例如二烯。被證明為特別有利的是由 [(CO) 2 (二烯）2W]形成的前體，也就是說其具有兩個一氧化碳配位體和兩個二烯配位體，其 中，二烯可以在形成螯合物的情況下的分別作為多齒配位體出現(xiàn)。螯合物的形成例如由羰 基鎢與二烯發(fā)生光化學反應(yīng)而進行。這種羰基鎢與二烯發(fā)生的反應(yīng)。這種反應(yīng)可以以相應(yīng) 的方式發(fā)生在對其適當?shù)沫h(huán)境中，譬如化學生產(chǎn)設(shè)施、實驗室等等中，從而在層復合物的生 產(chǎn)地僅進行相對較低毒性的操作。例如可以在把反應(yīng)性氣體譬如乙炔或類似物輸入到真空 室中的情況下截獲已經(jīng)在該真空室中沉積的、安全相關(guān)的產(chǎn)品。
[0008] 任務(wù)在另一方面通過一種層復合物得到解決，該層復合物帶有金屬基材、施布在 該金屬基材上的由金屬（譬如鉻、鈦或類似物）制成的中間層、已建議的功能層以及沉積在 該功能層上的、由無定形的類金剛石碳制成的接觸層。
[0009] 任務(wù)在另一方面通過使用金屬有機化合物作為用于在金屬基材上借助等離子增 強化學氣相沉積法制造功能層的前體的用途得到解決。在此，金屬有機化合物可以使用鎢 作為中心原子，并且使用一氧化碳以及多重不飽和碳氫化合物作為配位體。
【主權(quán)項】
1. 一種制造在摩擦學上受負荷的層復合物的方法，所述層復合物帶有基材以及由含鎢 的、無定形的類金剛石碳所形成的功能層，其特征在于，借助含鎢的前體在使用等離子增強 化學氣相沉積法的情況下施布所述功能層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述前體是液態(tài)的或溶解在液體中的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述前體由金屬有機物質(zhì)形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述金屬有機物質(zhì)具有由鎢形成的中心 原子、至少一個由一氧化碳形成的配位體以及至少一個由有機化合物形成的配位體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述有機化合物是至少雙重不飽和的碳 氫化合物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3至4中任意一項所述的方法，其特征在于，所述前體是[(C0) 2 (二 烯）2W]化合物。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2至6中任意一項所述的方法，其特征在于，所述前體借助蒸汽壓施布 到所述基材上。
8. -種層復合物，其帶有金屬基材、施布在所述基材上的由鉻制成的中間層、根據(jù)權(quán)利 要求1至7所述的功能層以及沉積在所述功能層上的、由無定形的類金剛石碳制成的功能 層。
9. 金屬有機化合物的一種作為用于借助等離子增強化學氣相沉積法在金屬基材上制 造功能層的前體的用途。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的用途，其特征在于，使用帶有鎢作為中心原子、一氧化碳以 及多重不飽和的碳氫化合物作為配位體的化合物作為金屬有機化合物。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種制造在摩擦學上受負荷的層復合物的方法，該層復合物帶有基材以及由含鎢的、無定形的類金剛石碳所形成的功能層。為了能夠簡單地制造這種功能層，在使用等離子增強化學氣相沉積法的情況下借助含鎢的前體施布該功能層。此外，本發(fā)明還涉及一種帶有借助前體制造的功能層的層復合物，并涉及金屬有機化合物作為用于制造功能層的前體的用途。
【IPC分類】C23C28-04, C23C16-02, C23C16-26, C23C16-16, C23C16-50, C23C16-18
【公開號】CN104662196
【申請?zhí)枴緾N201380034204
【發(fā)明人】安德烈亞斯·施奈德, 亞沙爾·穆薩耶夫, 蒂姆·馬蒂亞斯·赫澤費爾德
【申請人】舍弗勒技術(shù)有限兩合公司
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年5月23日
【公告號】DE102012210796A1, WO2014000994A1