[发明专利]用于制造滑动轴承元件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造滑动轴承元件的方法，该方法在采用至少一个金属的靶的情况下利用在气体氛围中的阴极溅射通过给基体的表面涂覆以摩擦学上有效的滑动层来制造滑动轴承元件，本发明还涉及一种金属的滑动轴承元件，所述滑动轴承元件具有轴承元件体，所述轴承元件体具有支承元件并带有圆柱形的空腔，所述空腔具有内表面和内直径，其中在轴承元件体的内表面上设置金属的滑动层。

背景技术

滑动层通过阴极溅射在用于滑动轴承的基体上的沉积在现有技术上是已知的。与轴承元件的其他制造方法相比，阴极溅射较为昂贵，一方面是由于设备上的费用，另一方面是由于较长的生产节拍。因此阴极溅射目前为止还只用于制造具有高承载能力的滑动层。通常在阴极溅射中，基体作用阳极接入，而靶作为阴极接入。在进行涂层的腔室内通常存在残余气体。在阳极和阴极之间施加电压，由此电子被朝阳极加速。这里电子与气体原子碰撞并使气体分子电离/离子化。这种带正电荷的、离子化的气体原子然后被朝阴极加速，并且从阴极中撞击出原子，即靶。除了靶的中性的原子以外，此外还释放出次级电子，所述次级电子使其他气体原子离子化。这里在两个电极之间形成稳态的等离子体。靶的被撞击出来的中性原子均匀地分布在整个腔室中，并由此产生基体上的层。

这里不利的是，由于高的残余气体压力，存在由靶撞击出来的中性原子的较大的散布，由此导致在基体上沉降的层具有较高的多孔性。

为了避免所述缺点，在现有技术中还记载，给电场叠加一个附加的磁场，由此电子在场中具有更高的离子化能力并由此可以进一步降低残余气体压力。由于必需的磁电管，用于这种阴极溅射的位置需求提高，因此这种方法只能在一定最小直径以上用于具有圆柱形空腔的轴承元件，在所述空腔中应设置滑动层。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种负载能力高的圆柱形轴承元件，这种轴承元件具有尽可能小的内直径。

所述目的通过前面所述的方法来实现，在所述方法中采用具有圆柱形空腔的基体，靶至少部分地设置在空腔中，此通过第三电极辅助或保持用于对靶进行雾化/分离出原子的放电，以及与此独立地通过金属的滑动轴承元件来实现所述目的，所述滑动轴承元件具有轴承元件体的最大70mm的内直径，并且其中滑动层通过阴极溅射形成。

通过设置第三电极实现了等离子体形成与实际的靶的zerstaubung以及接下来靶原子的沉积以在基体上形成层相互“脱离关联”。由此可以将靶设置在所述空腔的内部，所述空腔可以具有非常小的最大70mm的内直径。此外，通过第三电极还可以产生较高数量的电子，由此可以实现较高的涂层速率和/或较小的过程压力。就是说，通过所述方法可以获得非常致密的层并由此获得高承载能力的层作为滑动层。通过将靶设置在空腔中以及基体表面与靶表面较小的距离，雾化的原子在其朝向基体表面的轨道上发生较小的偏转，从而不需要附加的用于控制沉积的措施，例如在前面针对现有技术所述的方法中的磁场。另外还实现了这样的优点，由于靶可以设置在空腔的内部，涂层腔室本身在设备方面可以设计得较为简单，因为可以将基体本身作为涂层腔室的一部分使用。

优选采用热阴极（Glühkatode）作为第三电极。由此实现了这样的优点，即，可以非常好地控制所发射电子的数量，从而相应地可以对层生长进行有利的影响。尽管热阴极有可能对反应气体敏感的缺点，但所述优点是主要的。

作为靶特别是采用合金，所述合金在大于200°C的温度下开始熔化或者在该温度下熔化。这一方面在靶本身的zerstaubung特性方面是有利的，另一方面由此实现了这样的优点，即可以产生软的、低熔点的摩擦学的涂层。这种涂层特别是在异物颗粒的可嵌入性上具有有利的特性。

所述靶也可以由具有250°C或300°C的第一熔点的合金构成。

特别是所述靶由这样的合金构成，所述合金包含一种元素作为主合金元素，这种元素由包括Al、Cu、Ag、Sn、Pb、Bi、Sb、Au、Mg、Zn的组中选出。这种合金特别是在现有技术中已经充分记载并在制造滑动轴承元件的实践中得到了充分的验证。

根据一个实施方案设定，采用具有选自5mm至55mm的范围的最大直径的靶。由此可以形成滑动层，所述滑动层不需要另外的加工，由此可以相应有效地执行所述方法。例如所述靶的直径可以选自10mm至40mm或15mm至35mm的范围。

特别有利的是，基体表面到靶表面的最小具有至少为5mm、特别是至少为7.5mm，优选至少为10mm。在距离小于5mm时，可以观察到，不再能够点燃稳定的等离子体。