[发明专利]带嵌有CNT(碳纳米管)的涂层的零件和制造该零件的方法

说明书

本发明涉及一种具有涂层的零件，在该涂层组织中嵌有CNT(碳纳米管)。

如开头所述的具有CNT的涂层，例如可以按照WO 2007/118337A1在接触元件上制备。该电接触元件用作接通和断开电触点，并且在此其负载被大大加重。这种负载归因于换向电流的变换，其中，应当按照WO 2007/118337

A1通过接触层中具有碳纳米管(以下称作CNT)来实现触点使用寿命的增加。使用寿命增加的原因在于，CNT一方面改善涂层的导电性能，另一方面也使得在开关过程中更好地导热。由此降低了开关过程中的热载荷，并且减少了接触层的负载。

本发明所要解决的技术问题是，进一步改善经涂覆的零件的、尤其是电接触元件的耐磨性能。

按本发明，该技术问题用开头所述的零件这样解决，即，除了CNT外还有干式润滑剂颗粒嵌入涂层组织(Gefüge)中。按本发明手段的背景是，与专业领域广为流传的观点相反，CNT的引入仅仅不充分地改善了涂层的耐磨性能。虽然CNT改善了涂层的硬度，但是表面的摩擦性能并不仅仅受其硬度的影响。在受摩擦负荷时涂层的滑动性能也具有首要意义。在此，本发明开始于此，即，除了CNT外还嵌入干式润滑剂颗粒。干式润滑剂属于能够出色地改善相关表面滑动性能的材料类。由此，有利地降低了磨损，因此，具有在涂层组织中嵌入了CNT和干式润滑剂颗粒的涂层的零件实现了延长的使用寿命。在此，涂层组织形成基体，干式润滑剂颗粒与同样可理解为颗粒的CNT分散地分布在该基体中。CNT按照其尺寸表现为纳米颗粒。干式润滑剂颗粒可以设计成纳米颗粒，也可以具有在微米范围内的尺寸。

根据本发明一种有利的实施方案规定，在颗粒中含有所使用的干式润滑剂二硫化钼、二硫化钨、二硫化钽、石墨、六方氮化硼、氟化石墨和硒化银铌(Silberniob-Selenid)中的至少一种。也就是说干式润滑剂颗粒可以由一种或多种提及的干式润滑剂组成，并且也可以与其它在此未提及的干式润滑剂混合。也可以使用组成不同的颗粒，亦即，一种干式润滑剂颗粒与另一种干式润滑剂颗粒混合，其中，两种类型的干式润滑剂嵌入涂层组织中。通过适当地混合并且选择各种干式润滑剂，能够有利地优化该涂层在特定应用中的耐磨性能。在此，应考虑各种应用情况，其中应当注意到，一般只能有限地预测两个零件的摩擦性能，因此需要试验来进行优化，即选择适合的干式润滑剂。不过所提及的干式润滑剂一般都具有良好的润滑性能，因此可以优选地选择这些干式润滑剂，以便得到令人满意的结果。

若该涂层具有一个尤其是由镍钴合金制成的金属组织，则得到本发明的另一种设计方案。该涂层的金属组织能够以有利的较小电阻导通电流。尤其是镍钴合金适用于电开关元件，因为它将较好的电和热的传导能力与令人满意的耐磨性能结合。因此，通过引入CNT和干式润滑剂颗粒可以有利地很好利用这种优化潜能。

根据本发明的另一种设计方案规定，该涂层具有陶瓷组织或至少一定份额的陶瓷组织，该陶瓷组织特别由氧化物陶瓷或氮化物陶瓷如氮化钛构成。由此，有利地例如为工具涂层制备非常坚硬的层面，其中，该工具涂层的摩擦性能可以通过引入干式润滑剂颗粒来优化。由此可以有利地改善使用寿命。同时可以利用CNT的热导能力，以便例如在切削加工的工具中有效地散热。热载荷的减小在较高的工具切削速度下同时有利地改善了使用寿命或在寿命不变的情况下实现了更高的切削速度。

也可以考虑，只有确定份额的组织是陶瓷，而其它份额的组织是金属。因此，涂层的导电性能保持不变，其中，首先使用陶瓷组织部分来优化使用寿命。其次，也可以使用导电陶瓷，例如尤其是氮化钛，使用该导电陶瓷也可以在纯陶瓷层的情况下制备电接触层。

此外，本发明涉及一种用于电化学涂覆零件的方法，其中，将零件置入电解质中，在此从电解质的各成分中沉积出涂层，其中，在电解质中分散有将一同嵌入涂层中的CNT。

例如根据US 2007/0036978A1已知一种所述类型的方法，其中，为了嵌入电化学制备的涂层中，CNT分散在电解质中。因此在以电化学方式形成涂层时，CNT一同嵌入涂层中。

本发明所要解决的技术问题是，给出一种在嵌入CNT情况下的电化学涂覆的方法，通过该方法可以制成功能范围更广的涂层。

该技术问题按本发明通过所述方法由此解决，即，在电解质中除了CNT外还分散有同样将一同嵌入涂层中的干式润滑剂颗粒。由此，可以制成有利地具备所要求特性的涂层，如该涂层已在开头与按本发明的涂层相关联地阐述过的那样。