[发明专利]涂层方法和用于衬底动态定位的部件操纵器及其使用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在热处理工艺中对将要处理的衬底进行动态定位的部件操纵器，还涉及一种供部件操纵器使用的涂层方法，以及涉及借助于根据相应类目的独立权利要求的前序部分的热涂层方法对衬底进行涂层的部件操纵器使用。

背景技术

对各种工件的表面的涂层具有几乎数不清的应用，并且对应地在工业技术中具有高的经济重要性。在这方面，可因为非常不一样的原因来有利地将涂层涂覆在极其不同的衬底上。例如，在强机械负载的零部件上(诸如举例来说，在内燃发动机或压缩机的气缸或活塞环的工作表面上)的磨损保护层就起到了重要作用。除了耐磨性之外，还有其他的需求(例如，良好的滑动特性)，这意味着将良好的摩擦特性或者同样极好的干碾特性都置于这样的零部件上。特别地，不同的热喷涂方法(尤其是已知的等离子喷涂方法)已经被证明对于这样的以及类似的需求是非常成功的。

特别地，为了在高负载工具上生成硬层，在诸如铣床、钻头等的去毛刺工具上通过电弧汽化、PVD或CVD工艺非常成功地制造了涂层。然而具体地，上述工艺的使用同样还非常广泛地分布在其他应用领域中，例如，用于珠宝或表壳的涂层，或者用于保护层的应用，或者简单地用于器具的装饰。

此外，其他方法，例如气体渗氮也是很好的既定方法，气体渗氮尤其在防腐蚀方面具有很大重要性。

在这方面，面积非常大的工件或者具有复杂表面几何形状的部件的涂层通常非常成问题。

一般而言，热喷涂也已经以各种变型将其自身设置成还用于这些通常更成问题的情形，尤其是因为热喷涂已经设置成长期用在单独零部件制造中以及用在工业成批生产中。最常见的喷涂方法(尤其是也用于大量衬底的表面涂层的成批生产的喷涂方法)例如是采用了喷粉或金属喷镀线的火焰喷涂、电弧喷涂、高速火焰喷涂(HVOF)、火焰冲击喷涂或等离子喷涂。热喷涂方法的前述列表无疑是非结论性的。而是，本领域的普通技术人员知悉所列出的方法的许多变型以及其他方法，例如，诸如火焰喷焊之类的专用工艺。此外，关于这一点还必须提及所谓的“冷气喷涂”。

在这方面，热喷涂对于其他应用领域而言已经变得可用。人们通常能得出结论的是，作为表面喷涂方法的热喷涂关于其应用领域而言是可能具有最大应用领域的涂层技术。由于应用领域就此而论可能重叠，所以对前述喷涂方法的应用领域的限制不一定显得合理。

在这方面，长期以来就已成问题的是，提供具有处于足够均匀性的复杂表面几何形状的部件。关于这种零部件的典型示例是用于陆承涡轮或气承涡轮和/或所有类型的航空器的动力单元的涡轮叶片。

关于这一点，通过例如由Sulzer Metco在EP 0776594B1中建议的方法实现了突破，该方法提供了该热低压工艺(“LPPS方法”)，其借助于宽的等离子电流不仅在几何复杂的部件上而且在例如片状金属零部件的大面积上都允许均匀的涂层制造。这一方面通过喷枪的几何设计来实现，然而，其中同样重要的是，在喷枪的内部与外部之间存在相当大的压差。关于这一点，工件或者至少工件中待涂层的表面区域存在于涂层室中，在该涂层室中，关于喷枪的内部产生负压，例如小于100mbar的负压，同时在喷枪中存在例如大约1000mbar的压力，即大致存在环境压力。借助于在喷枪内部与涂层室之间设定这样的压力梯度，能够产生宽且长的涂层束，借助于该涂层束，能够以迄今为止未能实现的均匀性对工件表面进行涂层。

在这方面，该方法的重要优点在于，涂层在一定程度上还可能到达位于涂层束的“阴影”中的区域内，这些区域由于该原因在使用传统的等离子涂层方法时一般不能到达；这意味着这样的部件借助于传统的涂层方法不能在所有表面足够均匀地提供涂层，并且尤其是无法以足够的品质在相对于涂层束位于被遮蔽区域中的那些表面处产生涂层。

在这方面，基本原理已经同时得到充分地进一步发展。例如，EP 1479788A1示出了基于EP 0776594B1的基本方法的混合方法。

关于这一点，这些方法尤其适于涂覆不同的金属或非金属涂层，尤其是还有在薄层中的陶瓷、碳化物或氮化物的层组分。