[发明专利]采用硬质材料涂覆的具有链接头的链条

说明书

本发明涉及通过链接头(chain joint)彼此连接的链节制成的链条(linkchain)，其中链接头包括至少一个链接头轴承和销(pin)，所述销以旋转方式引入链接头并与链接头轴承接触，其中至少一个销的轴承面和/或链接头轴承具有硬质材料层并且该硬质材料层通过PVD工艺施加。

具有通过链接头彼此连接的链节的链条在现有技术中以多种方式在使用。在大多数范围内，这些是由两个平行内部板(plate)组成的内部链节与由两个外部板组成的外部链节交替的通过两个销彼此连接的链。因此，链接头通过销和可在所述销上旋转的内部链节的板形成。如果该链具有衬套(bushing)，链接头通过衬套形成并且销连通和以旋转方式保持。

在作为传动链或输送链的使用中，特别地链接头区域是高负荷的，所以对于耐磨轴承表面而言，此处具有大的要求。除了作为传动链或输送链使用之外，链条也越来越多的用于汽车工业，用于控制内燃机的阀操纵机构。由于在内燃机中具有非常频繁的负荷周期变化和仅有的非常有限的用于维护或更换链的途径，因此，在耐磨度上的需要特别地高。另外，存在设计尽可能小和低重量链的尝试，其进一步增加了在单个链单元上的负荷。

为了达到必要的耐磨度和避免由磨损导致的拉长，传统链条的销和/或衬套受到热处理，例如硬化和回火，碳化，碳氮化等，或者它们具有碳化层。尽管热处理接合点组件和/或在接合点表面上形成碳化层，但特别地在作为内燃机中的定时链的使用中，由磨损发生导致的磨损问题和拉长出现，这降低了发动机的可靠性或需要昂贵的链更换。

这种类型的链条从DE 102006052869A1中获知。在其中，公开了链条，其销和/或衬套具有PVD硬质材料层，其中销和/或衬套由具有碳含量在0.4重量％到1.2重量％之间的高碳钢制成的基体材料(base material)组成，其支撑PVD硬质材料层。公开的PVD硬质材料层可包括金属硬质材料和非金属硬质材料。所有过渡金属的碳化物，氮化物，碳氮化物，硼化物和硅化物作为金属硬质材料被论述。作为非金属硬质材料被讨论的是，例如金刚石和DLC(类金刚石碳)，还有刚玉，碳化硼，立方氮化硼，碳化硅和氮化铝。

所述硬质材料层相对先前使用的涂覆方法具有改进。然而，由于发动机的上述的高负荷和趋向于较小尺寸以及同时的功率增大，需要链能够承受更大的负荷。

此外PVD方法具有涂覆材料不仅仅在待涂覆物体上，还在涂覆体系中沉积的问题。在PVD方法(物理气相沉积)的情况下，使用所谓的靶，其由将要沉积在待涂覆组件上的材料组成。可以通过不同的方法从这个靶上分离涂覆材料，这样它作为气态颗粒流到达待涂覆组件的表面并形成涂层。在此这是期望的，一方面靶仅仅由之后应该沉积在最终产品上的元素组成。此外，一个目的是保持之后沉积在最终产品上的材料组合处于低的数量。这简化了靶的装配或生产并且因此同样减小了涂覆腔室不期望污染物的复杂性。

因此本发明的目的是在磨损特性方面增强链条并且还阐明对于先前的涂覆方法改进的涂覆方法。

该目的采用权利要求1的链条和根据权利要求12用于涂覆轴承表面的方法解决。

销与链结合点轴承配对形成摩擦。为了通过硬质材料层的帮助以减小链结个点轴承中的摩擦，当两个元件之一，例如销或链结合点轴承具有硬质材料层，则是足够的。同样地也能两者都涂覆。硬质材料层由包含至少三种材料的化合物组成。这些是第一和第二金属，以及非金属。该非金属选自碳(C)，氮(N)或硅(Si)的组。第一金属和第二金属选自材料铬(Cr)，钼(Mo)，钒(V)，钨(W)，钛(Ti)，铜(Cu)，锌(Zn)，锆(Zr)，钽(Ta)，铌(Nb)，铝(Al)，硼(B)和铪(Hf)。

因此，第一金属和第二金属彼此不同。第一和第二金属在硬质材料层中形成晶体结构。因此，第一金属和第二金属以它们在硬质材料层中与非金属组合具有不同晶体结构的方式选择。已知典型的金属晶体结构为面心立方晶体结构(fcc)，六方晶体结构(hex)和四方晶体结构(tetr)。

已经发现非金属和两种金属的这种组合，每一种具有不同的晶体结构，导致层具有非常高水平的硬度。这能够归因于未产生同质层组成，并且反而在层结构上具有各自缺陷的事实，其结果是所谓的晶体不匹配和硬化增加和/或晶粒细化共存。因此，结果是在层中各自材料相晶体结构交替组合的生成，例如立方和六方或四方结构，体心立方和面心立方结构。

可选地，能够提供非金属碳，氮或硅之一作为重要的反应物。这可以通过各自材料数量的供给控制。