[发明专利]经覆层的构件

说明书

技术领域

本发明涉及一种由钢制成的经覆层的构件，尤其是滚动轴承构件，其中，该覆层具有铬。此外，本发明还涉及一种在金属基体上制造这种覆层的方法。

背景技术

经覆层的滚动轴承构件例如由DE102009023818A1公知。在这种情况下，设置镍合金作为覆层，该覆层由化学沉积法产生，并具有2μm的厚度。

由DE102008017270B3公知了一种带有开裂网格的结构化的铬固体颗粒层，固体颗粒嵌入开裂网格中。该层以电解方式来制造并且应当适合于活塞圈。

多层的以电解方式沉积的铬层例如由DE102009045889A1公知。各个子层的厚度在此例如为最大7μm，尤其是最大3μm。除了铬之外，这些子层可以含有杂质离子，例如碳化物、钼离子、钒离子、钨离子。通过物理气相沉积(PVD)来产生保护层的可行方案同样在DE102009045889A1中提及。但基于如下事实，即，出于经济原因仅考虑几纳米至几微米的范围内的薄层，不推荐将该制造方法用于制造腐蚀保护层。

以PVD(physicalvapourdeposition，物理气相沉积)法沉积出的腐蚀保护层可以基本上由碳构成，并且也被称作DLC(diamondlikecarbon类金刚石)层。这种覆层的示例在文献DE102006029415A1中公开。在碳层与基础材料之间可以存在支撑层，其例如含有铬。

发明内容

本发明的任务在于，尤其是在与润滑材料共同作用相关的性能方面改进金属构件、例如滚动轴承构件的覆层。

根据本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的经覆层的构件，以及通过具有权利要求9的特征的制造覆层的方法来解决。在下文中，本发明的结合构件所阐述的设计方案和优点在意义上也适用于制造方法，并且反之亦然。

经覆层的构件具有金属基体以及由铬制成的厚度为小于2μm的以PVD法施布在基体上的覆层。在铬层上不施布其他覆层。但在构件表面，也就是在铬层的表面上形成由铬和至少一种另外的元素构成的化合物。该化合物要么在构件制造过程的框架内产生，要么在构件投入运行之后由于存在的运行条件、尤其是用润滑材料的加载才产生。通过与另外的元素化合实际上不会提高铬层的厚度。

本发明基于如下考虑，即，滚动轴承技术中的润滑材料可以对轴承的使用寿命既产生积极影响，又产生消极影响。可以想到的是，尤其是通过润滑材料的分解产物和老化产物导致的消极影响。

在金属构件的表面上的损害机制中，氢可以发挥作用。在以电镀方式沉积出金属层时，原子态的氢视过程而定地被引入金属层中，其中，氢也可能扩散到基础材料中。额外可以想到的是，在构件持续运行期间通过初生态氢造成的影响。

在滚动轴承技术中，通过氢导致的损害机制与所谓的白蚀刻裂缝或区域(WEC＝whiteetchingcracks，白蚀刻裂缝；WEA＝whiteetchingareas，白蚀刻区域)相关联。该主题例如在文献WO2009/065515A2中进行了讨论。

根据所提及的现有技术应该通过提高层厚度、通过多层结构或者通过引入额外的覆层组成部分来对金属覆层(尤其是铬覆层)的抵抗能力进行优化，而根据本发明，层厚被限制在最大2μm、优选小于1μm、特别优选小于500nm的非常小的值，其中，该层并非以湿化学方式产生，而是由气相沉积出。

由气相沉积出的铬层在当前情况下简化地始终被称作PVD层，在此，它与由水相沉积出的层区分开。据此，按照CVD(chemicalvapourdeposition，化学气相沉积)法、PA-CVD(physicalassistedchemicalvapourdeposition，物理辅助化学气相沉积)法、MO-CVD(metalorganicchemicalvapourdeposition，金属有机化学气相沉积)法制成的层也归属于概念“PVD覆层”。在所有情况下，该覆层具有如下优点，即，其形成相对于环境影响、尤其是氢的无裂缝的阻隔部。令人惊喜地证实了甚至在极端的环境条件下，在2μm之下的小的层厚也能提供足够的保护作用。

在覆层表面上，铬可以与从外部作用的氧形成氧化铬。作为边缘层生成的氧化铬形成构件覆层的整体的组成部分，其可以在构件运行中增长，其中，整个覆层接下来被称作铬层。