[发明专利]自润滑涂层以及制造自润滑涂层的方法

说明书

本发明涉及由金属层构成的涂层，其中嵌入了能够通过磨损(wear)释放的润滑剂。本发明进一步涉及至少在一些部分中施加有涂层的自润滑部件、制造涂层和自润滑部件的方法、以及包括至少一种类型的作为离子或络合物溶解的金属以及至少一种润滑剂的涂层电解质。

本领域中已知，涂层可影响材料表面处的物理、电和/或化学性质。可借助于表面工程方法例如以表面涂层提供对磨损的机械保护、显示耐腐蚀性、是生物相容的和/或具有提高的传导率这样的方式处理所述表面。

在插入式连接接触物(plug-in connection contacts)中和在压入式连接器(press-in connectors)中，它们的摩擦和磨损常常决定了可能动作(actuation)的数量并确保它们正确地工作。从外部对插入式连接(connection)和压入式连接的部件施加的降低摩擦并因此降低磨损的上油(oilings)/涂脂(greasings)只对有限的动作有效并且也不是长期有效，且还可化学变化。

因此，希望得到以更持久的方式提高耐磨性的涂层。

WO 2008/122570 A2公开了用于具有拥有至少一种基体金属的基体的部件的涂层，所述部件例如插头(plug)的导电部分。将具有少于50nm纳米的平均尺寸且各自具有至少一个功能载体的纳米颗粒嵌入金属基体中。功能载体用于在期望的意义上影响基体的性质。例如，作为功能载体的金属可改变涂层的传导性。由特别硬的材料例如碳化硅、氮化硼、氧化铝和/或金刚石构成的功能载体可提高基体的硬度并改善经涂覆部件的磨损行为。

使部件的额外润滑成为不必要的降低磨损的部件涂层例如从EP0748883A1知晓。该文献的所述涂层特征在于其中引入与降低摩擦的物质结合的均匀分布的纳米颗粒的金属层。所述纳米颗粒可例如由Al₂O₃、ZrO或TiO₂构成且具有附着至其表面的肥皂化合物。

EP 0748833 A1和WO 2008/122570 A2的涂层具有如下缺点：影响表面涂层性质的实际功能载体嵌入所述金属层中同时与载体结合。该结合导致了额外的方法步骤，增加了材料消耗和涂层更高的成本。

因此，本发明的目的是提供结构简单且对于制造而言经济的改善的耐磨涂层。

根据本发明，在开始处提到的涂层和上面提到的涂层电解质由于嵌入金属层中的润滑剂由至少单支化的有机化合物组成而实现该目的。

在开始处提到的用于制造根据本发明的涂层的方法通过如下步骤实现该目的：

a)将至少一种由至少单支化的有机化合物组成的润滑剂加入到具有至少一种类型的作为离子或络合物溶解的金属的电解质溶液中；和

b)将来自所述电解质溶液的溶解的金属和所述润滑剂作为涂层沉积到部件上。

在本发明中，嵌入金属层中的有机化合物是这样的润滑剂：其在根据本发明的涂层的磨耗(abrasion)和磨损期间在所述涂层的表面上部分暴露并且在那里形成降低磨损的润滑膜。不需要载体要素例如WO 2008/122570 A2或EP 0 748 883 A1中的无机纳米颗粒，使得在本发明中省略了在进一步的方法步骤中将功能载体(即WO 2008/122570 A2的金属或EP 0 748 883 A1的肥皂化合物)与载体颗粒结合。

由于在两个层的接触期间在有机润滑化合物或其一部分的最低限度为单原子的中间层中已经实现了本发明涂层的期望的润滑效果，因此，根据本发明的涂层的耐磨性成倍增加，使得可降低需要的层厚度，导致减少的原材料消耗和成本节约。

除了来自无机化学的例外(例如碳化物)之外，有机化合物是碳与其本身以及其它元素例如H、N、O、Si、B、F、Cl、Br、S、P或这些元素的组合的所有化合物，包括含有很少碳的那些，例如有机硅。

根据本发明的方案可通过各自彼此独立的许多配置进一步改进。将在下文中简要描述这些配置和与之关联的优点。

优选地，所述有机化合物具有基本上三维的分子结构。三维并因此紧凑的分子结构具有如下优点：润滑剂分子更加均匀地分布在电解质溶液中并且附聚(agglomeration)和聚集(clumping)的风险降低。因此，可实现所述润滑剂在所述电解质溶液和所述涂层中的特别均匀的分布。然而，取决于应用，也可使用具有基本上链状或平面的分子结构(即，有机化合物中的原子为基本上线性或片状排列)的有机化合物。