[发明专利]用于功能面涂覆的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对具有对称齿形的构件的功能面、尤其是齿轮的齿面进行涂覆的方法及装置，包括相对所述构件回转的并且向所述构件方向发射带电粒子形式的涂覆物质的涂覆源，如权利要求1或8的前序部分所述。

背景技术

众所周知，为了提高耐磨性能，在气相沉积法中采用下述方式对齿轮的齿面进行涂覆，即，由诸如石墨基的涂覆源产生的并且在电场或者磁场中加速的等离子体被高速发射到齿面上，并在那里接近边缘的齿面区域内积存，石墨等离子体粒子在该处转换成特别坚硬的、像金刚石似的涂层。其中，对涂覆质量起决定性作用的除了等离子体粒子的电离程度和能量以外还有其在构件表面上的撞击角。然而在回转运动期间齿面相对射束方向的定向方位在发生变化，并且，随着撞击角变得越来越小，等离子体粒子往表面中的射入深度也在变小，其结果是：齿面上的涂层质量不足以保障持久优质的齿面涂覆。

发明内容

针对于此，本发明的目的是：发展开头所述类型的方法和装置，通过简单的方式实现对构件的高质量的功能面涂覆，尤其是对齿轮的齿面的高质量的功能面涂覆。

所述目的通过具有权利要求1特征的方法或者具有权利要求8特征的装置得以实现。

根据本发明，通过对构件进行结构简单的遮蔽，构件功能面与射束方向成平缓角度定位的临界回转区域被遮挡，因此便有效地阻止了由入射条件决定的涂层附着不足和涂层质量不佳的发生。结果就是实现了一种整体接合于构件的、具备卓越摩擦特性的涂层，正如特别是高负荷齿轮(例如在汽车变速箱中)所要求的那样。

在本发明的特别优选的设计中，构件与涂覆源相对彼此断断续续地或者非均匀地被驱动旋转，在功能面相对于射束方向陡直定位的旋转位置中有较长的停留时间，这样就使得涂覆物质的主要部分在对于涂层附着和涂层硬度最佳的角度区域内撞击到功能面上。

在本发明的范围内，出于节省涂覆物质和涂覆时间的原因，当然也可以只在构件齿部的一侧(单侧)通过简单的方式对功能面进行涂覆，也就是说在齿轮上只对沿运转方向负载更大的齿面进行涂覆，即，超出所述回转区域的一面边界通过挡板将构件半边完全遮住。

如已知的那样，优选使用离子束或者等离子体束作为涂覆物质，为了实现更好的引导定向，附加地用电场和/或磁场使所述射束偏转。其中，所述的场与挡板以特别优选的方式如此组合，即，将涂覆射束如此聚束：使得原本会被挡板挡住的涂覆粒子有一部分分选出来，有效地涂覆在功能面上，而提高涂覆强度，由此便显著提高了涂覆速率。

在本发明的一种特别优选的变型方案中，针对难以解决的锥齿轮涂覆(其具有螺旋状走向的齿面)的情形，使锥齿轮轴线以相对于射束方向固定的倾转方位斜置，从而能够通过简单的方式明显地增大在角度充分陡直的情况下受到入射之涂覆粒子作用的齿面区域。

附图说明

现结合附图参照多个实施例依优选的齿轮涂覆应用情况对本发明进行更详细的阐述。在大大简化的附图中示出：

图1a、b为本发明的齿轮齿面涂覆，是按第一种实施方式；

图2为相应于图1视图的缩小比例的齿轮涂覆，是按本发明的第二种实施方式；

图3为齿面涂覆的第三种实施例，其具有与挡板相组合的用于使涂覆射束聚束的装置；和

图4为本发明用于锥齿轮齿面涂覆的另一变型方案。

具体实施方式

附图中示出的涂覆系统用于齿轮1的齿面涂覆并包括一个涂覆源2，该涂覆源向齿轮1的方向发射出一种被离子化的等离子体流形式的涂覆射束，该涂覆射束在图中理想化地图示为平行状，但实际上是基本呈扩射状。在磁场和/或电场中，例如通过往齿轮1上施加电压，等离子体粒子将被强有力地加速，以致其以高动能撞击齿面3并且在该处形成固定附着的、坚硬的涂层。

在涂覆过程期间，齿轮1围绕齿轮轴线旋转，这样，所有的齿面3都能先后进入到涂覆源1的涂覆射束内。此时，齿面3相对射束方向的定向方位却在发生变化，因而等离子体粒子在齿面3上的撞击角也在发生变化。在齿轮1的齿面相对于射束方向平缓定向的回转区域内，等离子体粒子的撞击角小到已经无法再达到足够的涂层附着和涂层质量的程度。

所说的齿面平缓定向，就是指齿面3相对等离子体流入射方向的一种倾斜程度，其导致：等离子体粒子在撞击到齿面3上时要么被反射要么形成的涂层不能满足涂层附着和涂层硬度方面的质量要求。这个临界倾斜角还取决于其余的工艺参数并且在所示实施例中是处于约10至20°之间的范围内。