阅读说明：本技术 用于制造滑动面的方法 (Method for producing a sliding surface ) 是由 奥利弗·维特尔 克劳斯·费尔德纳 斯特凡·杜普克 霍尔格·佩措尔德 弗兰克·施勒雷格 泽格 于 2018-03-23 设计创作，主要内容包括：本发明涉及用于制造在机器元件(2)上的滑动面(1)的方法,其中,机器元件(2)的滑动面(1)被设置成用于与至少一个另外的机器元件滑动接触,其中,首先将涂覆部(4)至少部分施加到机器元件(2)的表面上,其中随后,为了减小摩擦借助激光至少部分地在涂覆部(4)上构造有表面结构(3),其中,表面结构(3)包括多个隆起部(7),通过借助激光对涂覆部(4)进行局部相变构成隆起部。此外,本发明还涉及具有根据前述的方法构成的滑动面(1)的机器元件(2)。(The invention relates to a method for producing a sliding surface (1) on a machine element (2), wherein the sliding surface (1) of the machine element (2) is provided for sliding contact with at least one further machine element, wherein a coating (4) is first applied at least partially to the surface of the machine element (2), wherein subsequently a surface structure (3) is formed at least partially on the coating (4) by means of a laser in order to reduce friction, wherein the surface structure (3) comprises a plurality of elevations (7) which are formed by locally phase-transforming the coating (4) by means of the laser. The invention further relates to a machine element (2) having a sliding surface (1) formed according to the method described above.)

用于制造滑动面的方法

技术领域

本发明涉及用于制造在机器元件上的滑动面的方法。此外，本发明还涉及具有滑动面的机器元件。

背景技术

DE 10 2009 060 924 A1描述了一种用于真空摩擦应用的包含固体润滑剂的结构。在此，在基底上构造有层系统，层系统包括由类金刚石的碳构成的层。此外，在层系统中或在基底中并且在层系统中借助激光干涉方法构造有凹陷结构，其被填充以固体润滑剂。

发明内容

本发明的任务在于，研发一种用于制造在机器元件上的滑动面的方法和具有滑动面的机器元件。

该任务基于权利要求1的前序部分结合其具有区分性的特征来解决。相关的从属权利要求反映了本发明的有利的改进方案。

在根据本发明的用于制造在机器元件上的滑动面的方法的范围内，首先将涂覆部至少部分施加到机器元件的表面上，其中随后，借助激光至少部分地在涂覆部上构造有表面结构以用于减小摩擦，其中，表面结构包括多个***部，这些***部通过借助激光对涂覆部进行局部的相变来构成。

换言之，直接在对机器元件的表面进行涂覆之后，通过借助激光对涂覆部进行局部相变来产生表面结构。通过涂覆部上的***部构成机器元件的滑动面。尤其地，机器元件构造为杯形挺杆。机器元件被设置成用于优选相对另外的机器元件具有滑动滚动接触性。此外，机器元件也可以被构造为用于内燃机的气门传动系统的杠杆式的凸轮从动件，或被构造为泵的部件。

涂覆部中的***部导致摩擦减小，摩擦减小与两个机器元件之间的有效的接触面相关。例如可以通过如下方式获得更好的摩擦，即，使机器元件的其中大约25％的表面与另外的机器元件处于有效接触中。换言之，机器元件中或构造在其上的涂覆部的表面中的大约四分之一被***部覆盖，***部与另外的机器元件处于有效接触中。但替选地，机器元件的其中更大或更小份额的表面也可以被***部覆盖。***部优选布置在杯形挺杆端面上，并且尤其是呈圆形地布置在多个具有不同的直径的圆形轨迹上。此外，***部可以螺旋形或随机分布地布置在杯形挺杆端面上，或也以交替的均匀分布或随机地布置的形式构造。补充地，可以在杯形挺杆周侧面上构造有另外的***部。在此，这些***部可以布置在环绕的圆形轨迹上，这些圆形轨迹相互轴向间隔开地布置。此外，这些***部可以随机分布地布置在杯形挺杆周侧面上。优选地，这些***部具有0.02至2μm的高度和1至100μm的直径。在***部之间的径向的自由空间尤其是可以被设置成用于容纳润滑剂，从而使润滑剂保持在两个机器元件之间的滑动面中。

表述“至少部分”被理解为，表面结构和涂覆部至少构造在机器元件的表面其中一部分上。但此外也可想到的是，表面结构和涂覆部构造在机器元件的整个表面上。

优选地，涂覆部通过PVD或PACVD或CVD方法至少部分地被施加到机器元件的表面上。换言之，涂覆部根据按照PVD(Physical Vapour Deposition(物理气相沉积))或PACVD(Plasma-Assisted Chemical Vapour Deposition(等离子体辅助化学气相沉积))或CVD(Chemical Vapour Depostition(化学气相沉积))的方法施加。在PVD方法中，例如通过喷溅将颗粒从目标材料取出，并且在等离子体中传输到机器元件的表面上。在CVD方法中，基于气相的化学反应实现在机器元件的加热的表面上的层沉积。此外，在PACVD方法中，层沉积例如经由含碳氢化合物的气体的等离子体激励实现。

优选地，涂覆部至少部分由非晶形的碳构成。非晶形的碳此外也以DLC(DiamandLike Carbon(类金刚石碳膜))或类金刚石的碳的名称所公知。优选地，涂覆部至少部分由四面体的、无氢的、非晶形的碳(ta-C)构成。DLC具有比较高的硬度、高的耐化学性和耐磨性以及低的摩擦系数。通过激光的能量输入，使得涂覆部局部被加热直到蒸发温度以下，从而在涂覆部中发生碳的相变。在此，在非晶形的碳层中或在ta-C层中存在的sp³键部分地转变为sp²键。由此导致涂覆部中的局部的体积增加，或者导致涂覆部的层厚的局部增大。换言之，形成之前描述的局部的径向从涂覆部探伸出来的凸出部。ta-C中的sp³键的分解通常在700℃以上的温度和在450℃以上的氧化中发生。有利地，石墨具有相对好的润滑剂特性，由此附加地减小了滑动面中的摩擦。

激光、尤其是激光脉冲在用于构造表面结构的涂覆部上的作用时间是在飞秒至纳秒范围内。激光的脉冲时间尤其是在100fs至100ns之间。此外，激光的波长与机器元件的表面相协调，使得避免材料的蒸发，从而仅在激光辐射的作用区内可以实现局部相变。待调节的波长尤其是与机器元件的材料和涂覆部的熔化或蒸发温度有关。

涂覆部被理解为具有至少一个层的层系统。尤其地，也可以至少部分相叠地和/或并排地构造有多个层。

附图说明

另外的改进本发明的措施随后和对本发明的优选的实施例的描述一起借助三个附图详细示出。其中：

图1示出用于说明根据本发明的机器元件的滑动面的结构的示意性的部分截面图；

图2示出根据图1的根据本发明的机器元件的示意性的立体图；和

图3示出根据图1的根据本发明的机器元件的示意性的俯视图。

具体实施方式

根据图1，根据本发明的在此仅部分示出的机器元件2具有滑动面1，滑动面被设置成用于与至少一个另外的(在此未示出的)机器元件滑动接触。机器元件2具有涂覆部4，在涂覆部上借助激光构造有表面结构3，表面结构具有多个***部7。***部7因此形成滑动面1。

为了制造滑动面1，首先将涂覆部4施加到机器元件2的表面上，其中，涂覆部4通过CVD方法施加到机器元件2的表面上。涂覆部4由四面体的、无氢的、非晶形的碳构成。在随后的步骤中，借助激光在涂覆部4中产生具有***部7的表面结构3，其中，***部7通过对涂覆部4由激光进行的局部相变来构造。涂覆部4通过激光加热到转变温度，该转变温度导致非晶形的碳到石墨的局部相变，其中，转变温度位于涂覆部和机器元件2的材料的蒸发温度以下。***部7具有0.02至2μm的各自的高度和1至100μm的各自的直径。

根据图2，根据本发明的机器元件2构造为杯形挺杆。杯形挺杆端面6为了减小摩擦而具有由非晶形的碳构成的涂覆部4和涂覆部4上的表面结构3。此外补充地，杯形挺杆周侧面5可以为了减小摩擦具有由四面体的、无氢的、非晶形的碳构成的涂覆部4和涂覆部4上的表面结构3。表面结构3通过借助激光在涂覆部4内的从ta-C到a-C的局部相变产生。通过涂覆部4的局部的体积增加构造出***部7，这些***部减小了杯形挺杆端面6上的摩擦。

图3在根据本发明的机器元件2的俯视图中示出了表面结构3的布置。***部7径向布置在杯形挺杆端面6上，其中，***部7覆盖杯形挺杆端面6的大约25％。

附图标记列表

1 滑动面

2 机器元件

3 表面结构

4 涂覆部

5 杯形挺杆周侧面

6 杯形挺杆端面

7 ***部