WO2013156107A1 - Coating containing si-dlc, dlc, and me-dlc, and a method for producing coatings - Google Patents

Coating containing si-dlc, dlc, and me-dlc, and a method for producing coatings Download PDF

Info

Publication number
WO2013156107A1
WO2013156107A1 PCT/EP2013/000956 EP2013000956W WO2013156107A1 WO 2013156107 A1 WO2013156107 A1 WO 2013156107A1 EP 2013000956 W EP2013000956 W EP 2013000956W WO 2013156107 A1 WO2013156107 A1 WO 2013156107A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
dlc
sic
mec
layer
workpiece
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/000956
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Dieter Hofmann
Original Assignee
Amg Coating Technologies Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Amg Coating Technologies Gmbh filed Critical Amg Coating Technologies Gmbh
Publication of WO2013156107A1 publication Critical patent/WO2013156107A1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3464Sputtering using more than one target
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0605Carbon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0635Carbides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering

Definitions

  • the present invention relates to a workpiece comprising a base body and a cover layer containing Si-DLC, DLC, one or more types of Me-DLC and 2.5 to 20 atomic% hydrogen, wherein Me is selected from the group comprising Ti, V , Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W, and the cover layer has a hardness of 15 to 50 GPa.
  • the layer system comprises a cover layer of substantially diamond-like carbon (DLC) having a hardness of at least 15 GPa and an adhesive strength of 3 HF or better.
  • the layer system comprises an adhesion layer and a transition layer, the adhesion layer and possibly the transition layer containing at least one element of the 4th, 5th or 6th subgroup and / or silicon.
  • the cover layer is preferably produced by means of plasma CVD deposition from a carbon-containing gas, such as acetylene, and has a hydrogen content of 5 to 30 atomic%.
  • EP 87 836 discloses a DLC layer system with a 0, l-49, l% share of metallic components, which is deposited, for example by means of sputtering.
  • DE 43 43 354 A1 describes a method for producing a multilayer Ti-containing layer system with a hard material layer of titanium nitrides titanium carbides and titanium borides and a friction-reducing C-containing surface layer, wherein the Ti and N content is progressively reduced in the direction of the surface.
  • a pulsed plasma jet uses the method described in US 5,078,848 for the preparation of DLC layers. Due to the directed particle radiation from a source with a small outlet cross-section, however, such processes are only conditionally suitable for the uniform coating of larger areas.
  • EP-A-651 069 describes a friction reducing wear protection system of 2-5000 alternating DLC and Si-DLC layers.
  • a process for the deposition of a-DLC layers with an Si intermediate layer and subsequent a-SiC: H transition zone for improving the adhesion is described in EP 600 533.
  • EP 885 983 and EP 856 592 describe various processes for producing such layers.
  • the plasma is fed with a DC-heated filament and the substrates with negative DC voltage or frequencies between 30-1000 kHz applied.
  • US Pat. No. 4,728,529 describes a method for the deposition of DLC using an HF plasma, in which the layer formation takes place in a pressure range between 10 " and 1 mbar from an oxygen-free hydrocarbon plasma, to which noble gas or hydrogen is added as required.
  • DE-C-195 13 614 uses a bipolar substrate voltage having a shorter positive pulse duration in a pressure range between 50-1000 Pa. This layers are deposited in the range of 10 nm to 10 ⁇ layer thickness and a hardness between 15-40 GPa.
  • a CVD method with substrate voltage generated independently of the coating plasma is described in DE-A-198 26 259, whereby preferably bipolar, but also other periodic changed substrate voltages are applied.
  • Some of the tribological Si-DLC, DLC and Me-DLC coatings known in the prior art have a high hardness of over 15 GPa and a sliding friction coefficient ⁇ of less than 0.2.
  • the wear resistance and thus the mileage of equipped with the known DLC layers components such as gears and parts for drives, engine components from an internal combustion engine, transmission parts from an automotive transmission, connecting rods, gear parts, gears, shafts, bearings, bearings, ball bearings, Needle roller bearings, piston rings, piston pins, cylinder liners, parts of fuel injection device eg
  • parts of the valve train of a car engine bucket tappets, drag lever, rocker arms, valve lifters, Lmear Entryen, closures for automotive doors, bushings not always the high demands of the automotive and aviation industry.
  • the life and the frictional resistance of the above components are determined by the complex interaction of the coating with an optionally present counter body and in particular with lubricants or operating materials, such as mineral or synthetic engine and transmission oil or diesel.
  • lubricants or operating materials such as mineral or synthetic engine and transmission oil or diesel.
  • a large number of the lubricants and operating materials used contain additives which react with the topmost atomic layers of the coating or their abrasion and form amorphous or microcrystalline compounds.
  • the characteristic operating parameters such as the temperature and the optionally used lubricant, it is necessary to adjust the thermal and chemical properties of the coating in a targeted manner.
  • the present invention has the object to provide components or workpieces with a tribological coating, which in addition to the required, determined in standardized measurement under laboratory conditions mechanical properties such as hardness, sliding friction and wear resistance, chemical and thermal properties, the long life with favorable Operating parameters, such as ensure low friction losses.
  • a workpiece comprising a base body, optionally one or more intermediate layers and a cover layer which contains Si-DLC, DLC, one or more types of Me-DLC and 2.5 to 20 atom% of hydrogen, wherein Me is selected from the group comprising Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W; the topcoat has a hardness of 15 to 50 GPa; the top layer consists of partial volumes of the size 40 ⁇ 40 ⁇ 40 nm to 200 ⁇ 200 ⁇ 200 nm and each partial volume has an average Si content of 2.5 to 30 atomic% and an average Me content of 2.5 to 30 atom -% Has.
  • Each sub-volume has an Si content of 5 to 25 atomic%, preferably 8 to 20 atomic% and a Me content of 5 to 25 atomic%, preferably 10 to 20 atomic%;
  • the top layer has a hydrogen content of 5 to 18 atomic%, preferably 5 to
  • the cover layer has a thickness of 0.4 to 5.0 ⁇ , preferably 0.6 to 3.0 ⁇ , and in particular 0.8 to 2.0 ⁇ ;
  • the top layer has a hardness HU p iast of 20 to 40 GPa and preferably 25 to 40 GPa;
  • the cover layer has a coefficient of friction ⁇ of 0.05 to 0.20, preferably 0.05 to 0.15, and in particular 0.05 to 0.1; the cover layer according to Kalotest with a suspension of Al 2 0 3 powder in glycerol a wear coefficient of 0.5 x 10 "15 to 4.0x 10 " 15 m 3 / (Nm), preferably 0.5 x 10 "15 to 2 , 5 x 10 "15 m 3 / (Nm), and in particular 0.5 x 10 " ' 5 to 1.5 x 10 "15 m 3 / (Nm); the topcoat has an adhesive strength HF1 to HF4, preferably HF1 to HF3, and in particular HF1 to HF2 measured by means of a Rockwell A test for cemented carbide bodies and otherwise by Rockwell C test; the topcoat has a content of from 0.01 to 6.0 atomic% of an additive selected from boron, sulfur and mixtures thereof;
  • Me tungsten is; the cover layer comprises one or more triple layers and each of the triple layers consists of a first layer Si-DLC, a second layer DLC and a third layer Me-DLC and the first, second and third layers are arranged in an arbitrary fixed periodic order; each of the first, second and third layers independently has a thickness of 0.1 to 20 nm, preferably 1 to 10 nm, and more preferably 1 to 5 nm; the silicon content in the cover layer increases with increasing distance from the base body; the surface energy of the cover layer measured by wetting the cover layer with water in accordance with DIN 55660 or ASTM D7334-08 is 35 to 60 mN / m, preferably 40 to 60 mN / m and in particular 45 to 60 mN / m; the topcoat contains 2 to 10 atomic% nitrogen; the X-ray diffraction spectra of the cover layer have no intensity maxima for crystalline phases of tungsten carbide or silicon carbide; the cover layer has a glassy morphology
  • Me-DLC is preferably carried out as W-DLC; a valve disposed between the topsheet and the Grimdraj or the adhesive layer and adjacent to the base body or to the adhesion layer first layer system of one or more double layers of silicon carbide (SiC x / WC X), (SiC x / MeC x), (WC X / SiC x) or (MeCx / SiCx) and optionally a second layer system arranged between the cover layer and the first layer system and adjacent to the first layer system, wherein the second layer system comprises one layer or two layers selected from SiC x , (SiC x / DLC), (SiC x / Si-DLC), (SiC x / Me-DLC), in particular (SiC x / W-DLC), or MeC x , (MeC x / DLC) , (MeC x / Si-DLC), (MeC x / Me-DLC),
  • n is an integer greater than or equal to 1 and Me-DLC is preferably carried out as W-DLC and MeCx preferably as WCx; a first layer system consisting of one or more double layers of (SiC x / DLC), (SiC x / Si-DLC), (SiC x / Me-DLC) arranged between the cover layer and the main body or the adhesion layer and adjacent to the main body or to the adhesion layer.
  • first layer system second layer system selected two layers from (SiCx / DLC), (SiC x / Si-DLC), (SiC x / Me-DLC), in particular (SiC x / W-DLC) or (MeCx / DLC), (MeC x / Si-DLC), (MeC x / Me-DLC), in particular (MeCx / W-DLC) and in the layer systems the following material pairings are present: first layer system second layer system
  • nx (MeC x / Me-DLC) MeCx Me-DLC where n is an integer greater than or equal to 1 and Me-DLC is preferably designed as W-DLC and MeCx preferably as WCx; a first layer system consisting of (Si-DLC / SiCx), (Si-DLC / MeCx), preferably (Si-DLC / WC), arranged between the cover layer and the main body or the adhesion layer and adjacent to the main body or to the adhesion layer X ) or (Me-DLC / SiCx), in particular (W-DLC / SiCx), (Me-DLC / MeC x ), in particular (W-DLC / WCx) or (DLC / SiC x ), (DLC / MeC x ), preferably (DLC / WCx) and optionally a second layer system arranged between the cover layer and the first layer system and adjacent to the first layer system, the second
  • nx (DLC / MeC x ) MeC x Me-DLC where n is an integer greater than or equal to 1 and Me-DLC is preferably carried out as W-DLC and MeCx preferably as WCx;
  • the workpiece is a layer system consisting of one or more double layers of (Si-DLC / DLC), (Si-DLC / Me-DLC), which is arranged between the cover layer and the main body or the adhesion layer and adjacent to the main body or to the adhesion layer, in particular (Si-DLC / W-DLC) or (DLC / Si-DLC), (DLC / Me-DLC), in particular (DLC / W-DLC) or (Me-DLC / Si-DLC), in particular (W-DLC / Si-DLC ), (Me-DLC / DLC), in particular (W-DLC / DLC) and optionally an intermediate layer of DLC, Si-DLC or Me-DLC
  • n x (Me-DLC / DLC) Me-DLC where n is an integer greater than or equal to 1 and Me-DLC is preferably designed as W-DLC;
  • the workpiece comprises a layer of DLC disposed between the cover layer and the base body and adjacent to the cover layer;
  • the base body is made of a material selected from steel, steel alloys, titanium, titanium alloys, aluminum, aluminum alloys, magnesium, magnesium alloys, copper, copper alloys, ceramic material, hard metal, tungsten, tungsten alloys, tantalum, tantalum alloys, nickel, nickel alloys, silicon, silicon compounds, bronze, Plastic or a mixture of these materials;
  • the workpiece is an engine part of an internal combustion engine, a transmission part of an automotive transmission, a connecting rod, a gear part, a gear, a shaft, a bearing shell, a rolling bearing, a ball bearing, a needle bearing, a piston ring, a piston pin, a cylinder liner, a part a fuel injection device, for example for the direct injection of diesel or gasoline for automotive engines, a part of the valve train of a car engine, a bucket tappet, a rocker arm, a rocker arm, a valve lifter, a Linearschreibung, a locking door for automobile doors, a sliding bushing or a solar cell.
  • Diamond-like carbon or DLC and methods for depositing coatings from DLC by CVD and / or PVD are well known in the art.
  • the carbon atoms are arranged in a three-dimensional irregular lattice with a large portion of the carbon atoms sphybridized and each covalently bonded to four adjacent carbon atoms.
  • SiCx designate layer materials which have a metallic or carbidic character and in particular predominantly of silicon or silicon carbide (SiC), selected from a metal consist of Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni or metal carbide (MeC), or of tungsten or tungsten carbide (WC).
  • SiC silicon or silicon carbide
  • MeC silicon carbide
  • WCx tungsten or tungsten carbide
  • the layer materials referred to in the present application as "SiCx", “MeCx” and “WCx” generally have a stoichiometry different from pure SiC, MeC or WC, where X is the ratio of the carbon fraction relative to the silicon, metal or WC Indicates tungsten content and is typically in the range 0.1 ⁇ X ⁇ 2.0, ie for each atomic% of silicon, metal or tungsten, the layers contain 0.1 to 2.0 atomic% carbon.
  • Such layers generally consist of a mixture of several phases, for example of SiC, MeC or WC crystallites, which in a matrix of metallic silicon, metal or tungsten (X ⁇ 1) or a matrix of graphitic, sp -hybridized or possibly diamond-like, sp 3 -hybridized carbon (1 ⁇ X ⁇ 2) are embedded.
  • "graded" SiCx, MeCx or WCx layers are additionally provided, in which X, ie the stoichiometric ratio of carbon to silicon, metal or tungsten, is varied by targeted modification of the deposition parameters in such a way that it steadily increases or decreases.
  • SiCx, MeCx or WCx layers with increasing X or carbon content are primarily provided in order to provide a more or less continuous transition to a subsequently deposited covering layer of Si-DLC or DLC or Me-DLC mediator layers , Such graded SiCx, MeCx, or WCx layers reduce thermal mismatch and improve adhesion.
  • Me-DLC refers to diamond-like carbon (DLC) layer materials containing up to 40 atomic%, preferably 5 to 25 atomic% and especially 5 to 20 atomic% of a metal selected from Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni and W, with tungsten being preferred.
  • Si-DLC refers to diamond-like carbon (DLC) laminates containing up to 30 atomic%, preferably 5 to 25 atomic% and most preferably 5 to 20 atomic% silicon.
  • the Si-DLC and Me-DLC materials deposited according to the invention are X-ray amorphous, ie that X-ray diffraction spectra of the cover layer have no intensity maxima at the Bragg angles characteristic of silicon carbide and Me carbides. Nevertheless, the X-ray amorphous cladding layers may occasionally have embedded SiC and / or MeC crystallites of smaller equivalent diameter 10 nm, where the term "equivalent diameter” refers to a sphere of the same volume as the nanocrystallite. If present, such singulated nanocrystallites are visible in images taken by transmission electron microscopy (TEM) of fractured or cut edges of the cover layers.
  • TEM transmission electron microscopy
  • covering layers are also provided within the scope of the invention which contain a fraction of embedded Me carbide crystallites with an equivalent diameter of less than 10 nm, which is clearly visible in X-ray diffraction spectra and TEM images.
  • the cover layers according to the invention preferably exhibit a glass-like morphology in electron-microscopic SEM or TEM images.
  • the cover layers according to the invention are free of column structures of any kind.
  • the combination of the three material components Si-DLC, DLC and Me-DLC in the topcoat in the manner described above, i. in a nearly homogeneous distribution constitutes an essential aspect of the present invention. It enables the deposition of cover layers with a property profile adapted to the mechanical specification and the operating conditions of the respective component.
  • the combination of the three material components Si-DLC, DLC and Me-DLC creates additional possibilities and degrees of freedom for modifying and adapting the properties of coated components.
  • Liability medium medium good tends to increase
  • overcoats according to the invention have properties which can not be explained by a weighted average of the properties of the individual components Si-DLC, DLC and Me-DLC. Rather, the respective advantageous properties of the Si-DLC, the DLC or the Me-DLC component appear to compensate for the weaknesses of the other components. With the HUpiast hardness, in some cases even values are measured which exceed the hardness achievable with DLC.
  • the coating according to the invention is characterized by a high temperature resistance.
  • layers of DLC and Me-DLC which degrade already from 350 ° C, keep the outer layers of the present invention in normal operation temperatures of up to 500 ° C.
  • the invention has the further object to provide a method for producing workpieces with a coating system of the type described above.
  • one or more targets of materials selected from SiC, a mixture of Si and SiC, a mixture of graphite and SiC, a mixture of graphite and Si, a mixture of graphite and Si and SiC, W, WC, Ti, TiC, V, VC, Cr, CrC, Zr, ZrC, Nb, bC, Mo, Mo 2 C, Hf, HfC, Ta, TaC, Ni or nicx and optionally additives exist;
  • targets or gases containing a dopant such as boron or sulfur are used;
  • - uses unbalanced magnetron cathodes and / or to the workpieces to be coated, a bias potential of up to -300 V, preferably from -50 to -200 V, and in particular from -100 to -200 V is applied; and or
  • the surface of the workpieces is pretreated by means of ion etching, in particular using Ar ions.
  • the deposition of the outer layer and the optional mediator layers takes place in an atmosphere comprising an inert gas consisting of argon, neon, helium, xenon, krypton or a mixture thereof and optionally one or more reactive gases, such as acetylene (C 2 H 2 ). , Methane (CH 4 ), nitrogen (N 2 ), silanes (Si m H n ), in particular monosilane (S1H 4 ), organosilanes, in particular tetramethylsilane (C 4 Hi 2 Si) and hexamethyldisiloxane (C 6 H 18 OSi 2 ) and Organosilazane.
  • an inert gas consisting of argon, neon, helium, xenon, krypton or a mixture thereof and optionally one or more reactive gases, such as acetylene (C 2 H 2 ).
  • Methane (CH 4 ) nitrogen
  • silanes Si m H n
  • the atmosphere or the plasma in which the deposition of the top layer of Si-DLC takes place has a hydrogen content of nominally less than 30 atomic%.
  • the nominal content of the hydrogen content refers to completely dissociated gas molecules.
  • the nominal hydrogen content is calculated according to the following equation (I):
  • Equation (I) all gas molecules or atoms are considered to be completely dissociated.
  • MFC Massflow Controllers
  • PLC programmable controller
  • the gas flow is usually specified in the unit "standard cubic centimeter per minute" (sccm).
  • the actual stoichiometric composition of the atmosphere or plasma in which the deposition occurs differs due to various effects, such as the gas species dependent pumping power of turbomolecular pumps, the gas-type dependent conductivities of the vacuum piping and valves between pump (s) and recipient and the storage the gas atoms in the deposited layer from the nominal value calculated according to equation (I).
  • the nominal value can be precisely controlled by means of MFC and is therefore used to describe the method according to the invention.
  • the cover layers according to the invention are electrically conductive to a limited extent, whereby the dissipation of surface charges during magnetron sputtering is favored and spontaneous arc discharges are effectively avoided.
  • Fig. 6a, 6b devices for PVD coating
  • Fig. 7 shows a target of a magnetron cathode.
  • FIG. 1 shows a cross-section of a workpiece 10 according to the invention with a base body 1 and a cover layer 6 containing Si-DLC, DLC and Me-DLC, which has a hydrogen content of 2.5 to 20 atomic%, preferably 5 to 18 atomic%, in particular 5 to 15 atomic%, and more preferably 5 to 10 atomic%.
  • the directional arrow provided with the reference numeral 16 symbolizes the surface normal of the main body 1 and the cover layer 6.
  • the cover layer 6 contains 2.5 to 30 atomic% silicon and 2.5 to 30 atomic% of a metallic element Me selected from the group comprising Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W, each in a substantially homogeneous Distribution.
  • the term "essentially homogeneous distribution" designates the fact that the deposition of the cover layer 6 takes place under controlled conditions in such a way that any partial volume 6A of the cover layer 6 having a size of 40 ⁇ 40, shown in FIG x 40 nm to 200 x 200 x 200 nm 3 has a silicon content and a Me content of 2.5 to 30 atom%.
  • cover layers 6 are also provided, in which each partial volume 6A having a size of 40 ⁇ 40 ⁇ 40 nm 3 to 60 ⁇ 60 ⁇ 60 nm 3 , 80 ⁇ 80 ⁇ 80 nm 3 to 100 ⁇ 100 ⁇ 100 nm 3 , 100 x 100 x 100 nm 3 to 120 x 120 x 120 nm 3 , 120 x 120 x 120 nm 3 to 140 x 140 x 140 nm 3 , 140 x 140 x 140 nm 3 to 160 x 160 x 160 nm 3 , 160 x 160 x 160 nm 3 to 180 x 180 x 180 nm 3 , and / or 180 x 180 x 180 x 180 nm 3 to 200 x 200 x 200 nm 3 a silicon content and a Me content of 2.5 to 30 atom -% having.
  • the dimensions (x nm) x (y nm) x (z nm) for the volume 6A preferably refer to a Cartesian coordinate system whose third axis z is arranged parallel to the surface normal 16.
  • the cover layer 6 is designed in the manner of a multilayer or multiple layer or as a more or less homogeneous, optionally in the direction of the surface normal 16 graded layer. All embodiments of the cover layer 6 according to the invention are characterized in that an arbitrary partial volume of the cover layer 6, which in the direction of the surface normal 16 has a thickness of greater than or equal to 40 nm, a silicon content and a Me content of 2.5 to 30 atomic%.
  • a partial volume 6A with a size of 1000 ⁇ 1000 ⁇ 40 nm has a silicon content and a Me content of 2.5 to 30 atom% in each case.
  • the core of the invention is an essentially Si-DLC, DLC and Me-DLC covering layer 6 having a quasi-homogeneous or quasi-isotropic chemical composition.
  • the term "quasi-homogeneous” or “quasi-isotropic” refers to the fact that anisotropies of the chemical composition can only be detected if a stoichiometric measuring method, such as, for example, selective ion mass spectrometry (SIMS) with a spatial resolution of less than 40 nm in direction the surface normal 16 is used.
  • SIMS selective ion mass spectrometry
  • the cover layer 6 is deposited primarily by two methods (A) or (B) or a combination of the methods (A) and (B).
  • a covering layer 6 produced according to the method (A) is shown in FIG. 3 and comprises one or more triple layers 66, each one of them first layer 6A, a second layer 6B and a third layer 6C.
  • the thicknesses of the layers 6A, 6B and 6C are in each case 0.1 to 20 nm, preferably 1 to 10 nm and in particular 1 to 5 nm.
  • the layers 6A, 6B and 6C are in the direction of the surface normal 16 in an arbitrarily defined order 6A / 6B / 6C, 6A / 6C / 6B, 6B / 6C / 6A, 6B / 6A / 6C, 6C / 6A / 6B or 6C / 6B / 6A.
  • each of the layers 6A, 6B, 6C is deposited by means of a separate magnetron cathode with a target having a defined stoichiometry.
  • a plasma zone is formed in front of each of the magnetron cathodes, the composition of which corresponds essentially to the stoichiometry of the respective target.
  • the chemical composition of the plasma zone is primarily determined by the stoichiometry of the target, whereby known and publicly tabulated influencing factors, such as the element-specific sputtering rates, have to be taken into account (see, for example, ht ⁇ // www.npl.co.iik / science-teclmology / SOT
  • the workpieces to be coated also referred to below as substrates
  • the workpieces to be coated are rotated about one or more axes by means of a known substrate holder with planetary gear and guided at predetermined angular frequency through the plasma zone of each of the magnetron cathodes.
  • the method (A) corresponds to the known in the prior art sputtering method for the deposition of multilayer and superlattice coatings.
  • the thickness and stoichiometry of the layers 6A, 6B, 6C can be adjusted in a targeted manner.
  • the thickness and chemical composition of the layers 6A, 6B, 6C and the cover layer 6 produced by the method (A) are determined by means of known measuring methods such as electron micrographs of sections in a scanning electron microscope and / or a transmission electron microscope, by means of electron Sample Micro Analysis (or EDX or ESCA) and / or Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) in conjunction with Elastic Recoil Detection (ERD).
  • SIMS Secondary Ion Mass Spectrometry
  • the cover layer 6 is deposited by means of one or more magnetron cathode with the same target, wherein the target or targets a composition have, which corresponds to the predetermined for the cover layer 6 stoichiometry.
  • known and publicly tabulated influencing factors such as the element-specific sputtering rates, must be taken into account (see, for example, http://www.npl.co.uk/science-technology/surface-and-nano-malysis/services / spu
  • the method parameters for method (B) are adjusted by means of measurements of the chemical composition of the cover layer 6 by means of SIMS in conjunction with ERD and EDX / ESCA.
  • the cover layers 6 produced in accordance with method (B) preferably have a homogeneous composition in the direction of the surface normal 16 such that each partial volume having a size of 10 ⁇ 10 ⁇ 10 nm or less has an Si content of 2.5 to 30 atomic weight. % and has a Me content of 2.5 to 30 atomic%.
  • the hydrogen content of the cover layer 6 is determined above all by the hydrogen content of the plasma zones in front of the magnetron cathodes. If the deposition takes place in an industrial coating plant with a typical power density at the target surface of about 5 to 15 W-cm " in a gas atmosphere with a low hydrogen content, eg argon to acetylene (C 2 H 2 ) in a ratio of 350 sccm to 25 sccm, so the hydrogen content in the cover layer 6 is in the range of 5 to 6 atom% By increasing the proportion of acetylene or methane (CH 4 ), the hydrogen content in the cover layer 6 can be raised to values of up to 20 atom%.
  • acetylene or methane CH 4
  • the silicon, Me and hydrogen content of the cover layer 6 within the above-mentioned limits of 5 to 20 atomic% hydrogen, 2.5 to 30 atom% of silicon and 2.5 to 30 atom% Me set.
  • the targets of the magnetron cathodes include additives such as boron, aluminum, tungsten, vanadium and / or sulfur, which reduce the coefficient of friction ⁇ of the cover layer 6 and / or increase the electrical conductivity of target materials without a metallic component.
  • the additives contained in the targets are deposited in the cover layer 6 during sputtering.
  • the cover layer 6 has a content of boron and / or sulfur of 0.01 to 6.0 atom%.
  • the cover layer 6 is 0.4 to 5.0 ⁇ , preferably 0.6 to 3.0 ⁇ , and in particular 0.8 to 2.0 ⁇ thick.
  • the thickness of the cover layer 6 is determined by the product of deposition rate and Separation duration or determined at a variable deposition rate by the time integral of the deposition rate.
  • the deposition rate in turn is a function of several variables, such as number, target size and target material of the magnetron cathodes, sputtering current and the gas mixture used and the geometric arrangement of the parts to be coated and their movement or multiple rotation, etc.
  • the thickness the cover layer 6 is set.
  • zones are formed in the PVD coating device in front of the respective magnetron cathodes whose content of carbon, silicon and Tungsten atoms differ from each other.
  • a plasma zone is formed which is substantially free of silicon.
  • a zone in front of a magnetron cathode with SiC target contains both silicon and carbon.
  • the coating zone in front of an Si target or a tungsten target then contains both silicon and carbon or both tungsten and carbon, so that a workpiece 1 located in the respective coating zone has a Si-DLC layer or a Me-DLC layer is deposited.
  • a volume ratio of argon to acetylene in the sputtering atmosphere of, for example, 350:40 is set by controlling the gas flows introduced via the MFC to 350 sccm of argon and 40 sccm of acetylene.
  • the workpieces to be coated are moved through the coating zones during the coating process by means of a planetary drive inside the PVD inspection device and preferably by means of magnetron cathodes, which generate a tunnel-like magnetic field and a large-volume plasma in conjunction with electromagnetic field coils, using a negative Substrate potential caused ion bombardment coated.
  • the workpieces to be coated are mounted on substrate holders.
  • the substrate holders are mounted on a turntable and rotatable about its longitudinal axis.
  • the ratio of the angular velocities COS AOD is a fractionally rational, in particular irrational number, so that the path s (t) is not stationary.
  • each workpiece is once passed through the coating zone in front of each of the magnetron cathodes.
  • a thin layer of Si-DLC, DLC or Me-DLC is deposited on the workpiece. Consequently, the cover layer 6, as shown in Fig. 3, 4, 5, a fine structure of triple layers 66 with individual layers 6A, 6B, 6C.
  • the thickness of the alternating layers 6A, 6B, 6C is in each case independently in the range from 0.1 to 20 nm, preferably 1 to 10 nm and in particular 1 to 5 nm.
  • the silicon content of the cover layer 6 is varied by increasing or decreasing the ratio of the electrical powers and thus the deposition rates of the magnetron cathodes with silicon-containing target relative to the magnetron cathodes with graphite and Me target.
  • the composition of the sputtering gas for example the volume ratio (sccm) of acetylene to argon is varied.
  • the coating process is performed so that the silicon content of the cover layer 6 in the direction of a surface normal 16 of the main body 1 or the cover layer 6, i. increases with increasing distance from the base body 1.
  • an adhesive layer 2 and / or a first and second mediator layer 3, 4 or a first and second layer system 30, 40 and / or a third mediator layer 5 are arranged between the base body 1 and the cover layer 6.
  • the adhesive layer 2 directly adjoins the main body 1 and optionally the cover layer 6.
  • Mediator layer 3 or the first layer system 30 directly adjoins the base body 1 or the adhesion layer 2 and possibly the cover layer 6.
  • the second mediator layer 4 or the second layer system 40 directly adjoins the base body 1, the adhesion layer 2, the first mediator layer
  • the third mediator layer 5 directly adjoins the cover layer 6 as well as the base body 1, the adhesion layer 2, the first mediator layer 3, the first layer system 30, the second mediator layer 4 or the like second layer system 40.
  • the respective layers or layer systems in the direction of a surface normal 16 of the base body are identified in ascending order by the reference symbols 2, 3 or 30, 4 or 40, 5 and 6.
  • the embodiments shown in FIGS. 3, 4 and 5 merely represent a subset of the 36 possible combinations of the layers or layer systems 2, 3, 30, 4, 40, and 5 between the base body 1 and the cover layer 6.
  • the number 36 of the possible combinations results from the following consideration:
  • first intermediary layer / first layer system no ⁇ 3 ⁇ 30 3
  • the first layer system 30 consists of one or more bilayers n x (31, 32), where n is an integer greater than or equal to 1.
  • the second layer system 40 comprises one or two layers 41 or 41, 42.
  • the thickness of the layers 3, 31, 32, 4, 41, 42, 5 is in each case 0.1 to 3.0 ⁇ , preferably 0.1 to 0.8 ⁇ , and in particular 0.1 to 0.6 ⁇ ⁇ .
  • the adhesive layer 2 improves the adhesive strength of the cover layer 6 and / or reduce the thermal mismatch, i. the difference between the coefficients of thermal expansion of the cover layer 6 and the base body. 1
  • the adhesive layer 2 has the additional function of providing a supporting support with increased strength for the cover layer 6.
  • an adhesive layer 2 of Ti, V, Cr, CrN, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Si or Ni on the base body 1 is provided.
  • a magnetron cathode with a target of Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Si or Ni is used.
  • An adhesion layer 2 made of CrN is deposited in a nitrogen-containing gas atmosphere, for example a mixture of argon and nitrogen (N 2 ), ie by means of reactive magnetron sputtering.
  • a first mediator layer 3 or one or more double layers (31, 32), a second mediator layer 4, 41 or (41, 42) and / or a third mediator layer 5 of SiC x , WC X are expediently used.
  • the thickness of the alternating layers 31 and 32 is in each case 0.1 to 3.0 ⁇ , preferably 0.1 to 1, 5 ⁇ and in particular 0.1 to 0.6 ⁇ .
  • the bilayers (31, 32) are sequentially deposited by sputtering alternately with selected magnetron cathodes while the remaining magnetron cathodes are turned off or operated at a low electrical power below the value required for sputter deposition.
  • the use of shielding screens is provided, which are moved automatically or by means of electronic control and release or cover the target of the respective magnetron cathode. Such shielding screens commonly used in the art allow the magnetron cathodes to be operated at substantially constant power and to stabilize the sputtering parameters.
  • an Si-DLC layer is first produced by means of one or more magnetron cathodes with an SiC target. Following this, the magnetron cathode with SiC target is switched off or switched off and one or more magnetron cathodes with WC target are switched on in order to deposit a W-DLC layer. If necessary, the above sputtering steps are repeated several times in order to produce a layer system 30 with a plurality of double layers (31, 32).
  • layers of Si-DLC, DLC and Me-DLC, in particular W-DLC with a thickness of 0.1 to 20 nm are deposited simultaneously in different coating zones in front of the respective magnetron cathodes during the deposition of the cover layer 6.
  • FIGS. 6a and 6b show schematic plan views of PVD coating devices 100, 100 'for producing the coating systems according to the invention.
  • the PVD coating devices 100, 100 ' comprise a vacuum chamber 110, in which one or more magnetron cathodes (50, 50, 60, 60, 70, 70), respectively (50, 60, 70, 120, 130, 140) with targets ( 51, 51; 61, 61; 71, 71), respectively (51, 61, 71, 121, 131, 141) are arranged.
  • the magnetron cathodes (50, 50; 60, 60, 70, 70) and (50, 60, 70, 120, 130, 140) are designed as unbalanced magnetron cathodes which are used in conjunction with electromagnetic field coils, the tunnel-like magnetic fields on the magnetron cathodes and generate a far field, which encloses a large part of the parts to be coated and initiates electrons present in front of the magnetrontargets in the coating chamber. As a result, a large-volume dense plasma is generated in a large area around the parts to be coated. A negative bias potential of 200 V is applied to the parts to be coated, causing intense ion bombardment of the parts during coating.
  • the workpieces 1 to be coated are fastened to substrate holders 90, which are mounted rotatably about their longitudinal axis on a turntable (not shown in FIGS. 6a and 6b).
  • a turntable (not shown in FIGS. 6a and 6b).
  • the turntable and simultaneously the substrate holder 90 with the workpieces 1 are rotated.
  • the rotation of the turntable and the substrate holder 90 is indicated by circular arrows 91 and 92, respectively.
  • the deposition of the coating systems of the invention takes place in a controlled atmosphere 80 at a pressure of 0.5x10 "to 0.05 mbar.
  • a pump stand in particular turbo-molecular pump (not shown).
  • About one or more feeds 150 are continuously inert gases in the PVD coating device 100, such as argon, krypton or xenon and optionally reactive gases such as acetylene (C 2 H 2 ), methane (CH 4 ), nitrogen (N 2 ), silanes ( Si m H n ), in particular monosilane (S1H 4 ), organosilanes, in particular tetramethylsilane (C 4 Hi 2 Si) and hexamethyldisiloxane and organosilazanes and possibly mixtures of inert gases and reactive gases passed in order to influence the composition of the atmosphere or the plasma 80 and the deposited on the workpieces 1 layers in a targeted manner.
  • the feeders 150 are equipped with electrically adjustable valves or mass flow controllers (abbreviated to MFC).
  • Each of the magnetron cathodes (50, 50, 60, 60, 70, 70) and (50, 60, 70, 120, 130, 140) is connected to a separately controllable electrical power supply (not shown).
  • the magnetron cathodes are preferably operated with DC voltage or pulsed DC voltage (so-called DC magnetron sputtering).
  • a DC voltage source (not shown) for applying a bias voltage of up to -300 V, preferably -50 to -200 V or an etching voltage of up to -2000 V, preferably -1000 V, to the workpieces 1 to be coated is provided.
  • a pulsed direct voltage or DC voltage source is connected to the substrates.
  • the turntable and the substrate holder 90 are made of an electrically conductive material, such as steel and electrically connected to the DC voltage source for the bias voltage.
  • the bias voltage or the bias potential accelerate ionized gas atoms, for example Ar ions from the plasma 80, to the workpieces to be coated. Due to the ions impinging on the surface of the workpieces, kinetic energy is transferred to the surface atoms (so-called ion bombardment).
  • ion bombardment ion bombardment
  • the surface of the workpieces 1 is cleaned prior to deposition of the adhesive layer 2, the mediator layers 3, 4 and optionally 5 or layer systems 30 and 40 or before deposition of the cover layer 6 by means of ion etching, preferably with argon ions.
  • ion etching preferably with argon ions.
  • a voltage of up to -1000 V is applied to the substrate holder 90 or to the workpieces 1.
  • Fig. 7 shows a plan view of a target (51, 71) comprising a first carrier 200 preferably formed as a cuboidal or oval plate and embedded in the carrier Shaped body 220 includes.
  • the carrier 200 is preferably made of graphite or graphite and up to 15 wt .-% additives, such as binders.
  • the shaped bodies 220 are preferably of cylindrical or cuboid shape and consist of materials which contain silicon and / or a metal selected from the group comprising Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W, where tungsten is preferred.
  • the shaped bodies 220 consist of materials such as silicon, silicon carbide, mixtures of silicon and graphite, tungsten, tungsten carbide, mixtures of tungsten and graphite and / or mixtures of the above materials.
  • the shaped bodies 220 are preferably arranged in a region 210 of maximum sputter erosion of the target (51, 71) designated in professional circles as a racetrack.
  • the properties of the workpieces (10, 11, 11 ', 12, 13) according to the invention and of the cover layers 6 are determined using the following measuring methods:
  • the mass spectrometer of the SIMS instrument was calibrated on the basis of the results of Elastic Recoil Detection (ERD) of three reference samples.
  • ERD Elastic Recoil Detection
  • steel plates were used with a first 0.5 ⁇ thick coating of tungsten and a second 3 ⁇ thick coating of Si-DLC with a hydrogen content of about 5, 10 and 15 atom%.
  • the ERD measurements were carried out at Anlagens congress Dresden-Rossendorf using a 4 He 2+ primary beam with an energy of 2.4 MeV; and

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Connection Of Plates (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Abstract

The invention relates to a workpiece which comprises a main part, one or more intermediate layers if required, and a cover layer which contains Si-DLC, DLC, one or more types of Me-DLC, and 2.5 to 20 atm.% of hydrogen, Me being selected from the group comprising Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni and W; the cover layer having a hardness of 15 to 50 GPa; the cover layer consisting of partial volumes of a size between 40 x 40 x 40 nm3 and 200 x 200 x 200 nm3, and each partial volume having an average Si-content of 2.5 to 30 atm.% and an average Me-content of between 2.5 and 30 atm.%. A method for PVD-coating workpieces comprises one or more steps S1 to SN, where N = 1, 2 or 3, in which in step SN, a cover layer containing Si-DLC, DLC, Me-DLC and hydrogen, where Me is selected from the group comprising Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni and W, is deposited using one or more simultaneously-operated magnetron cathodes with the same or differing targets, with one or more targets containing 20 to 100 atm.% of silicon, one or more targets containing 20 to 100 atm.% of carbon, and one or more targets containing 20 to 100 atm.% of Me, and the deposition being carried out in an atmosphere that has a nominal hydrogen content of less than 30 atm.%.

Description

Beschichtung enthaltend Si-DLC, DLC und Me-DLC und Verfahren zur Herstellung von Beschichtungen  Coating containing Si-DLC, DLC and Me-DLC and process for producing coatings
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Werkstück umfassend einen Grundkörper und eine Deckschicht, welche Si-DLC, DLC, eine oder mehrere Arten Me-DLC und 2,5 bis 20 atom-% Wasserstoff enthält, wobei Me gewählt ist aus der Gruppe umfassend Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W, und die Deckschicht eine Härte von 15 bis 50 GPa aufweist.  The present invention relates to a workpiece comprising a base body and a cover layer containing Si-DLC, DLC, one or more types of Me-DLC and 2.5 to 20 atomic% hydrogen, wherein Me is selected from the group comprising Ti, V , Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W, and the cover layer has a hardness of 15 to 50 GPa.
Die Verwendung von tribologischen Schichten aus Si-DLC, DLC oder Me-DLC ist im Stand der Technik bekannt.  The use of tribological layers of Si-DLC, DLC or Me-DLC is known in the art.
DE 100 18 143 B3 beschreibt ein Schichtsystem und ein Verfahren zu dessen Herstellung, wobei das Schichtsystem eine Deckschicht aus im Wesentlichen diamantähnlichem Kohlenstoff (DLC) mit einer Härte von wenigstens 15 GPa und einer Haftfestigkeit von 3 HF oder besser umfasst. Neben der Deckschicht umfasst das Schichtsystem eine Haft- und eine Übergangsschicht, wobei die Haftschicht und ggf. die Übergangsschicht mindestens ein Element der 4., 5. oder 6. Nebengruppe und/oder Silizium enthalten. Die Deckschicht wird bevorzugt mittels Plasma-CVD-Abscheidung aus einem Kohlenstoff-haltigen Gas, wie Acetylen erzeugt und hat einen Wasserstoffgehalt von 5 bis 30 atom-%.  DE 100 18 143 B3 describes a layer system and a method for its production, wherein the layer system comprises a cover layer of substantially diamond-like carbon (DLC) having a hardness of at least 15 GPa and an adhesive strength of 3 HF or better. In addition to the cover layer, the layer system comprises an adhesion layer and a transition layer, the adhesion layer and possibly the transition layer containing at least one element of the 4th, 5th or 6th subgroup and / or silicon. The cover layer is preferably produced by means of plasma CVD deposition from a carbon-containing gas, such as acetylene, and has a hydrogen content of 5 to 30 atomic%.
EP 87 836 offenbart ein DLC-Schichtsystem mit einem 0,l-49,l%igen Anteil metallischer Komponenten, welches beispielsweise mittels Kathodenzerstäubung abgeschieden wird. EP 87 836 discloses a DLC layer system with a 0, l-49, l% share of metallic components, which is deposited, for example by means of sputtering.
Die DE 43 43 354 AI beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines mehrlagigen Ti-haltigen Schichtsystems mit einer Hartstoffschicht aus Titannitriden Titancarbiden und Titanboriden sowie einer reibungsmindernden C-haltigen Oberflächenschicht, wobei der Ti- und N-Anteil in Richtung der Oberfläche fortschreitend verringert wird. DE 43 43 354 A1 describes a method for producing a multilayer Ti-containing layer system with a hard material layer of titanium nitrides titanium carbides and titanium borides and a friction-reducing C-containing surface layer, wherein the Ti and N content is progressively reduced in the direction of the surface.
Einen gepulsten Plasmastrahl verwendet das in der US 5,078,848 beschriebene Verfahren zur Herstellung von DLC-Schichten. Auf Grund der gerichteten Teilchenstrahlung aus einer Quelle mit geringem Austrittsquerschnitt eignen sich aber solche Verfahren nur bedingt zur gleichmäßigen Beschichtung größerer Flächen.  A pulsed plasma jet uses the method described in US 5,078,848 for the preparation of DLC layers. Due to the directed particle radiation from a source with a small outlet cross-section, however, such processes are only conditionally suitable for the uniform coating of larger areas.
Verschiedene CVD Verfahren bzw. mit solchen Verfahren hergestellte Si-DLC/DLC Mischschichten werden in den folgenden Dokumenten beschrieben: Die EP-A-651 069 beschreibt ein reibminderndes Verschleißschutzsystem aus 2 - 5000 alternierenden DLC und Si-DLC-Schichten. Ein Verfahren zur Abscheidung von a-DLC-Schichten mit einer Si- Zwischenschicht und daran anschließender a-SiC:H-Übergangszone zur Verbesserung der Haftung wird in der EP 600 533 beschrieben. Auch in der EP 885 983 und der EP 856 592 werden verschiedene Verfahren zur Herstellung solcher Schichten beschrieben. In der EP 885 983 beispielsweise wird das Plasma mit einem DC-beheizten Filament gespeist und die Substrate mit negativer Gleichspannung oder Frequenzen zwischen 30-1.000 kHz beaufschlagt. Various CVD processes or Si-DLC / DLC mixed layers produced by such processes are described in the following documents: EP-A-651 069 describes a friction reducing wear protection system of 2-5000 alternating DLC and Si-DLC layers. A process for the deposition of a-DLC layers with an Si intermediate layer and subsequent a-SiC: H transition zone for improving the adhesion is described in EP 600 533. Also EP 885 983 and EP 856 592 describe various processes for producing such layers. In EP 885 983, for example, the plasma is fed with a DC-heated filament and the substrates with negative DC voltage or frequencies between 30-1000 kHz applied.
Die US 4 728 529 beschreibt eine Methode zur Abscheidung von DLC unter Anwendung eines HF-Plasmas, bei der die Schichtbildung in einem Druckbereich zwischen 10" und 1 mbar aus einem sauerstofffreien Kohlenwasserstoffplasma, dem bei Bedarf Edelgas oder Wasserstoff beigemischt wird, erfolgt. US Pat. No. 4,728,529 describes a method for the deposition of DLC using an HF plasma, in which the layer formation takes place in a pressure range between 10 " and 1 mbar from an oxygen-free hydrocarbon plasma, to which noble gas or hydrogen is added as required.
Der in der DE-C-195 13 614 beschriebene Prozess verwendet eine bipolare Substratspannung mit einer kürzeren positiven Pulsdauer in einem Druckbereich zwischen 50-1000 Pa. Damit werden Schichten im Bereich von 10 nm bis 10 μηι Schichtdicke und einer Härte zwischen 15-40 GPa abgeschieden.  The process described in DE-C-195 13 614 uses a bipolar substrate voltage having a shorter positive pulse duration in a pressure range between 50-1000 Pa. This layers are deposited in the range of 10 nm to 10 μηι layer thickness and a hardness between 15-40 GPa.
Ein CVD Verfahren mit unabhängig vom Beschichtungsplasma erzeugter Substratspannung wird in der DE-A-198 26 259 beschrieben, wobei bevorzugt bipolare, jedoch auch andere periodische veränderte Substratspannungen angelegt werden.  A CVD method with substrate voltage generated independently of the coating plasma is described in DE-A-198 26 259, whereby preferably bipolar, but also other periodic changed substrate voltages are applied.
Einige der im Stand der Technik bekannten tribologischen Si-DLC-, DLC- und Me-DLC- Beschichtungen weisen eine hohe Härte von über 15 GPa und einen Gleitreibungs- Koeffizienten μ von kleiner 0,2 auf. Jedoch genügt die Verschleißbeständigkeit und damit die Laufleistung der mit den bekannten DLC-Schichten ausgerüsteten Bauteile, wie Zahnräder und Weilen für Antriebe, Motorenteile aus einem Verbrennungsmotor, Getriebeteile aus einem Automobilgetriebe, Pleuel, Getriebeteile, ein Zahnräder, Wellen, Lagerschalen, Wälzlager, Kugellager, Nadellager, Kolbenringe, Kolbenbolzen, Zylinderlaufbuchsen, Teilen von Treibstoffeinspritzvorrichtung z.B. für die Direkteinspritzung von Diesel oder Benzin für Automobilmotoren, Teilen aus dem Ventiltrieb eines Automotors, Tassenstößel, Schlepphebel, Kipphebel, Ventilstößel, Lmearführungen, Schliessbügel für Automobiltüren, Gleitbuchsen nicht in jedem Fall den hohen Anforderungen der Automobil- und Flugindustrie. Some of the tribological Si-DLC, DLC and Me-DLC coatings known in the prior art have a high hardness of over 15 GPa and a sliding friction coefficient μ of less than 0.2. However, the wear resistance and thus the mileage of equipped with the known DLC layers components such as gears and parts for drives, engine components from an internal combustion engine, transmission parts from an automotive transmission, connecting rods, gear parts, gears, shafts, bearings, bearings, ball bearings, Needle roller bearings, piston rings, piston pins, cylinder liners, parts of fuel injection device eg For the direct injection of diesel or gasoline for automotive engines, parts of the valve train of a car engine, bucket tappets, drag lever, rocker arms, valve lifters, Lmearführungen, closures for automotive doors, bushings not always the high demands of the automotive and aviation industry.
Neben Härte, Gleitreibung und Verschleißbeständigkeit der Beschichtung werden die Lebensdauer und der Reibungswiderstand der vorstehenden Bauteile durch die komplexe Wechselwirkung der Beschichtung mit einem gegebenenfalls vorhandenen Gegenkörper und insbesondere mit Schmier- oder Betriebsstoffen, wie mineralischem oder synthetischem Motor- und Getriebeöl oder Diesel bestimmt. Eine Vielzahl der eingesetzten Schmier- und Betriebsstoffe enthält Additive, die mit den obersten Atomlagen der Beschichtung oder deren Abrieb reagieren und amorphe oder mikrokristalline Verbindungen bilden. Abhängig von dem jeweiligen Bauteiltyp, den charakteristischen Betriebsparametern, wie der Temperatur und dem gegebenenfalls eingesetzten Schmierstoff ist es erforderlich, die thermischen und chemischen Eigenschaften der Beschichtung in gezielter Weise anzupassen. In addition to hardness, sliding friction and wear resistance of the coating, the life and the frictional resistance of the above components are determined by the complex interaction of the coating with an optionally present counter body and in particular with lubricants or operating materials, such as mineral or synthetic engine and transmission oil or diesel. A large number of the lubricants and operating materials used contain additives which react with the topmost atomic layers of the coating or their abrasion and form amorphous or microcrystalline compounds. Depending on the respective component type, the characteristic operating parameters, such as the temperature and the optionally used lubricant, it is necessary to adjust the thermal and chemical properties of the coating in a targeted manner.
Dementsprechend hat die vorliegende Erfindung die Aufgabe, Bauteile bzw. Werkstücke mit einer tribologischen Beschichtung bereitzustellen, die neben den geforderten, in normierten Messverfahren unter Laborbedingungen ermittelten mechanischen Eigenschaften wie Härte, Gleitreibung und Verschleißbeständigkeit, chemische und thermische Eigenschaften aufweisen, die eine lange Lebensdauer mit günstigen Betriebsparametern, wie beispielsweise niedrigen Reibungsverlusten gewährleisten. Accordingly, the present invention has the object to provide components or workpieces with a tribological coating, which in addition to the required, determined in standardized measurement under laboratory conditions mechanical properties such as hardness, sliding friction and wear resistance, chemical and thermal properties, the long life with favorable Operating parameters, such as ensure low friction losses.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Werkstück umfassend einen Grundkörper, gegebenenfalls eine oder mehrere Vermittlerschichten und eine Deckschicht, welche Si-DLC, DLC, eine oder mehrere Arten Me-DLC und 2,5 bis 20 atom-% Wasserstoff enthält, wobei Me gewählt ist aus der Gruppe umfassend Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W; die Deckschicht eine Härte von 15 bis 50 GPa aufweist; die Deckschicht aus Teilvolumina der Größe 40 x 40 x 40 nm bis 200 x 200 x 200 nm besteht und jedes Teilvolumen einen mittleren Si- Gehalt von 2,5 bis 30 atom-% und einen mittleren Me-Gehalt von 2,5 bis 30 atom-% hat. This object is achieved by a workpiece comprising a base body, optionally one or more intermediate layers and a cover layer which contains Si-DLC, DLC, one or more types of Me-DLC and 2.5 to 20 atom% of hydrogen, wherein Me is selected from the group comprising Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W; the topcoat has a hardness of 15 to 50 GPa; the top layer consists of partial volumes of the size 40 × 40 × 40 nm to 200 × 200 × 200 nm and each partial volume has an average Si content of 2.5 to 30 atomic% and an average Me content of 2.5 to 30 atom -% Has.
Weitere Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Werkstücke sind dadurch gekennzeichnet, dass: Further embodiments of the workpieces according to the invention are characterized in that:
- jedes Teilvolumen einen Si-Gehalt von 5 bis 25 atom-%, vorzugsweise 8 bis 20 atom-% und einen Me-Gehalt von 5 bis 25 atom-%, vorzugsweise 10 bis 20 atom-% aufweist;  - Each sub-volume has an Si content of 5 to 25 atomic%, preferably 8 to 20 atomic% and a Me content of 5 to 25 atomic%, preferably 10 to 20 atomic%;
- die Deckschicht einen Wasserstoffgehalt von 5 bis 18 atom-%, vorzugsweise 5 bis - The top layer has a hydrogen content of 5 to 18 atomic%, preferably 5 to
15 atom-%, und insbesondere 5 bis 10 atom-% aufweist;  15 atomic%, and especially 5 to 10 atomic%;
- die Deckschicht eine Dicke von 0,4 bis 5,0 μιη, vorzugsweise 0,6 bis 3,0 μηι, und insbesondere 0,8 bis 2,0 μπι hat; - The cover layer has a thickness of 0.4 to 5.0 μιη, preferably 0.6 to 3.0 μηι, and in particular 0.8 to 2.0 μπι;
- die Deckschicht eine Härte HUpiast von 20 bis 40 GPa und vorzugsweise 25 bis 40 GPa aufweist; - The top layer has a hardness HU p iast of 20 to 40 GPa and preferably 25 to 40 GPa;
- die Deckschicht einen Reibungskoeffizienten μ von 0,05 bis 0,20, vorzugsweise 0,05 bis 0,15, und insbesondere 0,05 bis 0,1 aufweist; die Deckschicht gemäß Kalotest mit einer Suspension von Al203-Pulver in Glyzerin einen Verschleißkoeffizienten von 0,5 x 10"15 bis 4,0x 10"15 m3/(N-m), vorzugsweise 0,5 x 10"15 bis 2,5 x 10"15 m3/(N-m), und insbesondere 0,5 x 10"'5 bis 1,5 x 10"15 m3/(N-m) aufweist; die Deckschicht eine mittels Rockwell A Test für Grundkörper aus Hartmetall und ansonsten mittels Rockwell C Test gemessene Haftfestigkeit HF1 bis HF4, vorzugsweise HF1 bis HF3, und insbesondere HF1 bis HF2 aufweist; die Deckschicht einen Gehalt von 0,01 bis 6,0 atom-% eines Additivs gewählt aus Bor, Schwefel und Mischungen davon, aufweist; - The cover layer has a coefficient of friction μ of 0.05 to 0.20, preferably 0.05 to 0.15, and in particular 0.05 to 0.1; the cover layer according to Kalotest with a suspension of Al 2 0 3 powder in glycerol a wear coefficient of 0.5 x 10 "15 to 4.0x 10 " 15 m 3 / (Nm), preferably 0.5 x 10 "15 to 2 , 5 x 10 "15 m 3 / (Nm), and in particular 0.5 x 10 " ' 5 to 1.5 x 10 "15 m 3 / (Nm); the topcoat has an adhesive strength HF1 to HF4, preferably HF1 to HF3, and in particular HF1 to HF2 measured by means of a Rockwell A test for cemented carbide bodies and otherwise by Rockwell C test; the topcoat has a content of from 0.01 to 6.0 atomic% of an additive selected from boron, sulfur and mixtures thereof;
Me Wolfram ist; die Deckschicht eine oder mehrere Dreifachlagen umfasst und jede der Dreifachlagen aus einer ersten Lage Si-DLC, einer zweiten Lage DLC und einer dritten Lage Me-DLC besteht und die erste, zweite und dritte Lagen in einer beliebig festgelegten periodischen Reihenfolge angeordnet sind; die erste, zweite und dritte Lage unabhängig voneinander jeweils eine Dicke von 0,1 bis 20 nm, vorzugsweise 1 bis 10 nm, und insbesondere 1 bis 5 nm haben; der Silizium-Anteil in der Deckschicht mit zunehmendem Abstand vom Grundkörper ansteigt; die mittels Benetzung der Deckschicht mit Wasser gemäß DIN 55660 oder ASTM D7334-08 gemessene Oberflächenenergie der Deckschicht 35 bis 60 mN/m, vorzugsweise 40 bis 60 mN/m und insbesondere 45 bis 60 mN/m beträgt; die Deckschicht 2 bis 10 atom-% Stickstoff enthält; die Röntgenbeugungsspektren der Deckschicht keine Intensitätsmaxima für kristalline Phasen aus Wolframcarbid oder Siliziumcarbid aufweisen; die Deckschicht eine glasartige Morphologie aufweist; die Deckschicht keine in elektronenrnikroskopischen Aufnahmen erkennbare Säulenstrukturen aufweist; das Werkstück eine zwischen der Deckschicht und dem Grundkörper angeordnete und zum Grundkörper benachbarte Haftschicht aus Ti, V, Cr, CrN, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Si oder Ni umfasst; das Werkstück eine zwischen der Deckschicht und dem Grundkörper oder der Haftschicht angeordnete und zum Grundkörper oder zur Haftschicht benachbarte erste Vermittlerschicht aus SiCx, MeCx oder WCx umfasst sowie gegebenenfalls eine zwischen der ersten Vermittlerschicht und der Deckschicht angeordnete und zur ersten Vermittlerschicht benachbarte zweite Vermittlerschicht aus DLC, Si-DLC oder Me-DLC, insbesondere aus W-DLC umfasst und in den Vermittlerschichten die folgenden Materialpaarungen vorliegen: Me tungsten is; the cover layer comprises one or more triple layers and each of the triple layers consists of a first layer Si-DLC, a second layer DLC and a third layer Me-DLC and the first, second and third layers are arranged in an arbitrary fixed periodic order; each of the first, second and third layers independently has a thickness of 0.1 to 20 nm, preferably 1 to 10 nm, and more preferably 1 to 5 nm; the silicon content in the cover layer increases with increasing distance from the base body; the surface energy of the cover layer measured by wetting the cover layer with water in accordance with DIN 55660 or ASTM D7334-08 is 35 to 60 mN / m, preferably 40 to 60 mN / m and in particular 45 to 60 mN / m; the topcoat contains 2 to 10 atomic% nitrogen; the X-ray diffraction spectra of the cover layer have no intensity maxima for crystalline phases of tungsten carbide or silicon carbide; the cover layer has a glassy morphology; the cover layer has no column structures detectable in electron microscopic images; the workpiece comprises an adhesion layer of Ti, V, Cr, CrN, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Si or Ni arranged between the cover layer and the base body and adjacent to the base body; the workpiece comprises a first SiCx, MeCx or WCx intermediate layer arranged between the cover layer and the main body or the adhesion layer and adjacent to the main body or to the adhesion layer, and optionally a second DLC mediator layer disposed between the first intermediate layer and the cover layer and adjacent to the first intermediate layer; Si-DLC or Me-DLC, in particular of W-DLC, and in the intermediary layers the following material pairings are present:
Figure imgf000007_0001
Figure imgf000007_0001
wobei Me-DLC vorzugsweise als W-DLC ausgeführt ist; ein zwischen der Deckschicht und dem Grimdkörper oder der Haftschicht angeordnetes und zum Grundkörper oder zur Haftschicht benachbartes erstes Schichtsystem aus einer oder mehreren Doppelschichten aus (SiCx / WCX), (SiCx / MeCx), (WCX / SiCx) oder (MeCx / SiCx) sowie gegebenenfalls ein zwischen der Deckschicht und dem ersten Schichtsystem angeordnetes und zum ersten Schichtsystem benachbartes zweites Schichtsystem umfasst, wobei das zweite Schichtsystem eine Schicht oder zwei Schichten gewählt aus SiCx, (SiCx / DLC), (SiCx / Si-DLC), (SiCx / Me-DLC), insbesondere (SiCx / W-DLC), oder MeCx, (MeCx / DLC), (MeCx / Si-DLC), (MeCx / Me-DLC), insbesondere (MeCx / W-DLC), wobei MeCx vorzugsweise als WCX ausgeführt ist, umfasst und in den Schichtsystemen die folgenden Materialpaarungen vorliegen: wherein Me-DLC is preferably carried out as W-DLC; a valve disposed between the topsheet and the Grimdkörper or the adhesive layer and adjacent to the base body or to the adhesion layer first layer system of one or more double layers of silicon carbide (SiC x / WC X), (SiC x / MeC x), (WC X / SiC x) or (MeCx / SiCx) and optionally a second layer system arranged between the cover layer and the first layer system and adjacent to the first layer system, wherein the second layer system comprises one layer or two layers selected from SiC x , (SiC x / DLC), (SiC x / Si-DLC), (SiC x / Me-DLC), in particular (SiC x / W-DLC), or MeC x , (MeC x / DLC) , (MeC x / Si-DLC), (MeC x / Me-DLC), in particular (MeC x / W-DLC), where MeC x is preferably in the form of WC X , and in the layer systems the following material pairings are present:
Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001
wobei n eine ganze Zahl größer/gleich 1 und Me-DLC vorzugsweise als W-DLC und MeCx vorzugsweise als WCx ausgeführt ist; ein zwischen der Deckschicht und dem Grundkörper oder der Haftschicht angeordnetes und zum Grundkörper oder zur Haftschicht benachbartes erstes Schichtsystem aus einer oder mehreren Doppelschichten aus (SiCx / DLC), (SiCx / Si-DLC), (SiCx / Me-DLC), insbesondere (SiCx / W-DLC) oder (MeCx / DLC), (MeCx / Si-DLC), (MeCx / Me-DLC), insbesondere (MeCx / W-DLC) sowie gegebenenfalls ein zwischen der Deckschicht und dem ersten Schichtsystem angeordnetes und zum ersten Schichtsystem benachbartes zweites Schichtsystem umfasst, wobei das zweite Schichtsystem zwei Schichten gewählt aus (SiCx /DLC), (SiCx / Si-DLC), (SiCx / Me-DLC), insbesondere (SiCx/ W-DLC) oder (MeCx/DLC), (MeCx / Si-DLC), (MeCx / Me-DLC), insbesondere (MeCx / W-DLC) umfasst und in den Schichtsystemen die folgenden Materialpaarungen vorliegen: erstes Schichtsystem zweites Schichtsystem where n is an integer greater than or equal to 1 and Me-DLC is preferably carried out as W-DLC and MeCx preferably as WCx; a first layer system consisting of one or more double layers of (SiC x / DLC), (SiC x / Si-DLC), (SiC x / Me-DLC) arranged between the cover layer and the main body or the adhesion layer and adjacent to the main body or to the adhesion layer. , in particular (SiC x / W-DLC) or (MeC x / DLC), (MeC x / Si-DLC), (MeC x / Me-DLC), in particular (MeC x / W-DLC) and optionally one between the Cover layer and the first layer system arranged and adjacent to the first layer system second layer system, wherein the second layer system selected two layers from (SiCx / DLC), (SiC x / Si-DLC), (SiC x / Me-DLC), in particular (SiC x / W-DLC) or (MeCx / DLC), (MeC x / Si-DLC), (MeC x / Me-DLC), in particular (MeCx / W-DLC) and in the layer systems the following material pairings are present: first layer system second layer system
nx (SiCx /DLC) SiCx DLC nx (SiC x / DLC) SiCx DLC
n x (SiCx / DLC) SiCx Si-DLC nx (SiC x / DLC) SiCx Si-DLC
nx (SiCx /DLC) SiCx Me-DLC nx (SiC x / DLC) SiCx Me-DLC
n x (SiCx / Si-DLC) SiCx DLC nx (x SiC / Si-DLC) SiCx DLC
nx (SiCx /Si-DLC) SiCx Si-DLC nx (x SiC / Si-DLC) SiC x Si-DLC
n (SiCx /Si-DLC) SiCx Me-DLC n (x SiC / Si-DLC) SiCx Me-DLC
n x ( SiCx / Me-DLC) SiCx DLC nx (SiC x / Me-DLC) SiCx DLC
n x ( SiCx / Me-DLC) SiCx Si-DLC  n x (SiCx / Me-DLC) SiCx Si-DLC
n (SiCx /Me-DLC) SiCx Me-DLC n (SiC x / Me-DLC) SiCx Me-DLC
nx (SiCx /DLC) MeCx DLC nx (SiC x / DLC) MeC x DLC
nx (SiCx /DLC) MeCx Si-DLC nx (SiC x / DLC) MeC x Si-DLC
nx (SiCx /DLC) MeCx Me-DLC nx (SiCx / DLC) MeC x Me-DLC
n (SiCx /Si-DLC) MeCx DLC n (SiC x / Si-DLC) MeC x DLC
nx (SiCx /Si-DLC) MeCx Si-DLC nx (x SiC / Si-DLC) MeC x Si-DLC
nx (SiCx /Si-DLC) MeCx Me-DLC nx (x SiC / Si-DLC) MeC x Me-DLC
nx (SiCx /Me-DLC) MeCx DLC nx (SiC x / Me-DLC) MeC x DLC
nx (SiCx /Me-DLC) MeCx Si-DLC nx (SiC x / Me-DLC) MeC x Si-DLC
nx (SiCx /Me-DLC) MeCx Me-DLC nx (SiC x / Me-DLC) MeC x Me-DLC
nx (MeCx /DLC) SiCx DLC nx (MeC x / DLC) SiC x DLC
nx (MeCx /DLC) SiCx Si-DLC nx (MeC x / DLC) SiCx Si-DLC
nx (MeCx /DLC) SiCx Me-DLC nx (MeC x / DLC) SiCx Me-DLC
nx (MeCx /Si-DLC) SiCx DLC nx (MeC x / Si-DLC) SiC x DLC
nx (MeCx /Si-DLC) SiCx Si-DLC nx (MeC x / Si-DLC) SiCx Si-DLC
n (MeCx /Si-DLC) SiCx Me-DLC n (MeC x / Si-DLC) SiC x Me-DLC
nx (MeCx /Me-DLC) SiCx DLC n x ( MeCx / Me-DLC) SiCx Si-DLC nx (MeC x / Me-DLC) SiC x DLC nx (MECX / Me-DLC) SiC x Si-DLC
n x ( MeCx / Me-DLC) SiCx Me-DLC  n x (MeCx / Me-DLC) SiCx Me-DLC
n x (MeCx / DLC) MeCx DLC nx (MeC x / DLC) MeC x DLC
n (MeCx / DLC) MeCx Si-DLC n (MeC x / DLC) MeC x Si-DLC
n x (MeCx / DLC) MeCx Me-DLC nx (MeC x / DLC) MECX Me-DLC
n x (MeCx / Si-DLC) MeCx DLC nx (MeCx / Si-DLC) MeC x DLC
n (MeCx / Si-DLC) MeCx Si-DLC  n (MeCx / Si-DLC) MeCx Si-DLC
n x (MeCx / Si-DLC) MeCx Me-DLC nx (MeCx / Si-DLC) MeC x Me-DLC
n x ( MeCx / Me-DLC) MeCx DLC nx (MeC x / Me-DLC) MECX DLC
n x ( MeCx / Me-DLC) MeCx Si-DLC nx (MeC x / Me-DLC) MeC x Si-DLC
n x ( MeCx / Me-DLC) MeCx Me-DLC wobei n eine ganze Zahl größer/gleich 1 und Me-DLC vorzugsweise als W-DLC und MeCx vorzugsweise als WCx ausgeführt ist; ein zwischen der Deckschicht und dem Grundkörper oder der Haftschicht angeordnetes und zum Grundkörper oder zur Haftschicht benachbartes erstes Schichtsystem aus einer oder mehreren Doppelschichten gewählt aus (Si-DLC / SiCx), (Si-DLC / MeCx), vorzugsweise (Si-DLC / WCX) oder (Me-DLC / SiCx), insbesondere (W-DLC / SiCx), (Me-DLC / MeCx), insbesondere (W-DLC / WCx) oder (DLC / SiCx), (DLC / MeCx), vorzugsweise (DLC / WCx) sowie gegebenenfalls ein zwischen der Deckschicht und dem ersten Schichtsystem angeordnetes und zum ersten Schichtsystem benachbartes zweites Schichtsystem umfasst, wobei das zweite Schichtsystem zwei Schichten gewählt aus (SiCx / DLC), (MeCx / DLC), (SiCx / Si-DLC), (MeCx / Si-DLC), (SiCx / Me-DLC), insbesondere (SiCx / W-DLC) oder (MeCx / Me-DLC), insbesondere (MeCx / W-DLC) umfasst und in den Schichtsystemen die folgenden Materialpaarungen vorliegen: erstes Schichtsystem zweites Schichtsystem nx (MeC x / Me-DLC) MeCx Me-DLC where n is an integer greater than or equal to 1 and Me-DLC is preferably designed as W-DLC and MeCx preferably as WCx; a first layer system consisting of (Si-DLC / SiCx), (Si-DLC / MeCx), preferably (Si-DLC / WC), arranged between the cover layer and the main body or the adhesion layer and adjacent to the main body or to the adhesion layer X ) or (Me-DLC / SiCx), in particular (W-DLC / SiCx), (Me-DLC / MeC x ), in particular (W-DLC / WCx) or (DLC / SiC x ), (DLC / MeC x ), preferably (DLC / WCx) and optionally a second layer system arranged between the cover layer and the first layer system and adjacent to the first layer system, the second layer system comprising two layers selected from (SiC x / DLC), (MeC x / DLC), (SiC x / Si-DLC), (MeC x / Si-DLC), (SiC x / Me-DLC), in particular (SiC x / W-DLC) or (MeC x / Me-DLC), in particular (MeC x / W-DLC) and in the layer systems the following material pairings are present: first layer system second layer system
n x (Si-DLC / SiCx) SiCx DLC nx (Si-DLC / SiC x) SiC x DLC
n x (Si-DLC / MeCx) SiCx DLC nx (Si-DLC / MeC x) SiCx DLC
n x (Si-DLC / SiCx) MeCx DLC nx (Si-DLC / SiC x) Me C x DLC
n (Si-DLC / MeCx) MeCx DLC n x (Si-DLC / SiCx) SiCx Si-DLC n x (Si-DLC / MeCx) SiCx Si-DLC n x (Si-DLC / SiCx) MeCx Si-DLC n x (Si-DLC / MeCx) MeCx Si-DLC n x (Si-DLC / SiCx) SiCx Me-DLC n x (Si-DLC / MeCx) SiCx Me-DLC n x (Si-DLC / SiCx) MeCx Me-DLC n x (Si-DLC / MeCx) MeCx Me-DLC n x (Me-DLC / SiCx) SiCx DLC n x (Me-DLC / MeCx) SiCx DLC n x (Me-DLC / SiCx) MeCx DLC n x (Me-DLC / MeCx) MeCx DLC n x (Me-DLC / SiCx) SiCx Si-DLC n x (Me-DLC / MeCx) SiCx Si-DLC n x (Me-DLC / SiCx) MeCx Si-DLC n x (Me-DLC / MeCx) MeCx Si-DLC n x (Me-DLC / SiCx) SiCx Me-DLC n x (Me-DLC / MeCx) SiCx Me-DLC n x (Me-DLC / SiCx) MeCx Me-DLC n x (Me-DLC / MeCx) MeCx Me-DLC n x (DLC / SiCx) SiCx DLC n x (DLC / MeCx) SiCx DLC n x (DLC / SiCx) MeCx DLC n x (DLC / MeCx) MeCx DLC n x (DLC / SiCx) SiCx Si-DLC n x (DLC / MeCx) SiCx Si-DLC n x (DLC / SiCx) MeCx Si-DLC n x (DLC / MeCx) MeCx Si-DLC n x (DLC / SiCx) SiCx Me-DLC n x (DLC / MeCx) SiCx Me-DLC n x (DLC / SiCx) MeCx Me-DLC n (Si-DLC / MeCx) MeCx DLC nx (Si-DLC / SiC x) SiC x Si-DLC nx (Si-DLC / MeC x) SiC x Si-DLC nx (Si-DLC / SiC x) Me C x Si-DLC nx (Si-DLC / MeC x ) MeC x Si-DLC nx (Si-DLC / SiC x ) SiCx Me-DLC nx (Si-DLC / MeC x ) SiC x Me-DLC nx (Si-DLC / SiC x ) MeC x Me-DLC nx (Si -DLC / MeC x) Me C x Me-DLC nx (Me-DLC / SiC x) SiCx DLC nx (Me-DLC / MeC x) SiCx DLC nx (Me-DLC / SiC x) Me C x DLC nx (Me-DLC / MeC x ) MeC x DLC nx (Me-DLC / SiC x ) SiC x Si-DLC nx (Me-DLC / MeC x ) SiCx Si-DLC nx (Me-DLC / SiC x ) MeC x Si-DLC nx ( Me-DLC / MeC x ) MeC x Si-DLC nx (Me-DLC / SiC x ) SiCx Me-DLC nx (Me-DLC / MeC x ) SiCx Me-DLC nx (Me-DLC / SiC x ) MeC x Me -DLC nx (Me-DLC / MeC x) Me C x Me-DLC nx (DLC / SiC x) SiCx DLC nx (DLC / MeC x) SiCx DLC nx (DLC / SiC x) MECX DLC nx (DLC / MeC x) MeC x DLC nx (DLC / SiC x ) SiC x Si-DLC nx (DLC / MeC x ) SiC x Si-DLC nx (DLC / SiC x ) MeC x Si-DLC nx (DLC / MeC x ) MeC x Si DLC nx (DLC / SiC x) SiCx Me-DLC nx (DLC / MeC x) Me-DLC SiCx nx (DLC / SiC x) Me C x Me-DLC
n x (DLC / MeCx) MeCx Me-DLC wobei n eine ganze Zahl größer/gleich 1 und Me-DLC vorzugsweise als W-DLC und MeCx vorzugsweise als WCx ausgeführt ist; das Werkstück ein zwischen der Deckschicht und dem Grundkörper oder der Haftschicht angeordnetes und zum Grundkörper oder zur Haftschicht benachbartes Schichtsystem aus einer oder mehreren Doppelschichten aus (Si-DLC / DLC), (Si-DLC / Me-DLC), insbesondere (Si-DLC / W-DLC) oder (DLC / Si-DLC), (DLC / Me-DLC), insbesondere (DLC / W-DLC) oder (Me-DLC / Si-DLC), insbesondere (W-DLC / Si-DLC), (Me-DLC / DLC), insbesondere (W-DLC / DLC) sowie gegebenenfalls eine zwischen der Deckschicht und dem Schichtsystem angeordnete und zum Schichtsystem benachbarte Vermittlerschicht aus DLC, Si-DLC oder Me-DLC, insbesondere aus W-DLC umfasst und in dem Schichtsystem und der Vermittlerschicht die folgenden Materialpaarungen vorliegen: nx (DLC / MeC x ) MeC x Me-DLC where n is an integer greater than or equal to 1 and Me-DLC is preferably carried out as W-DLC and MeCx preferably as WCx; the workpiece is a layer system consisting of one or more double layers of (Si-DLC / DLC), (Si-DLC / Me-DLC), which is arranged between the cover layer and the main body or the adhesion layer and adjacent to the main body or to the adhesion layer, in particular (Si-DLC / W-DLC) or (DLC / Si-DLC), (DLC / Me-DLC), in particular (DLC / W-DLC) or (Me-DLC / Si-DLC), in particular (W-DLC / Si-DLC ), (Me-DLC / DLC), in particular (W-DLC / DLC) and optionally an intermediate layer of DLC, Si-DLC or Me-DLC, in particular of W-DLC, arranged between the cover layer and the layer system and adjacent to the layer system and in the layer system and the mediator layer the following material pairings are present:
Schichtsystem Vermittlerschicht Layer system mediator layer
n x (Si-DLC / DLC)  n x (Si-DLC / DLC)
n x (Si-DLC / DLC) Si-DLC  n x (Si-DLC / DLC) Si-DLC
n (Si-DLC / DLC) Me-DLC  n (Si-DLC / DLC) Me-DLC
n x ( Si-DLC / Me-DLC)  n x (Si-DLC / Me-DLC)
n x ( Si-DLC / Me-DLC) Si-DLC  n x (Si-DLC / Me-DLC) Si-DLC
n ( Si-DLC / Me-DLC) DLC  n (Si-DLC / Me-DLC) DLC
n x (DLC / Si-DLC)  n x (DLC / Si-DLC)
n x (DLC / Si-DLC) DLC  n x (DLC / Si-DLC) DLC
n x (DLC / Si-DLC) Me-DLC  n x (DLC / Si-DLC) Me-DLC
n x (DLC / Me-DLC)  nx (DLC / Me-DLC)
n x (DLC / Me-DLC) DLC  nx (DLC / Me-DLC) DLC
n x (DLC / Me-DLC) Si-DLC  n x (DLC / Me-DLC) Si-DLC
n x (Me-DLC / Si-DLC)  n x (Me-DLC / Si-DLC)
n x (Me-DLC / Si-DLC) DLC n x (Me-DLC / Si-DLC) Me-DLC nx (Me-DLC / Si-DLC) DLC nx (Me-DLC / Si-DLC) Me-DLC
n x (Me-DLC / DLC)  nx (Me-DLC / DLC)
n x (Me-DLC / DLC) Si-DLC  nx (Me-DLC / DLC) Si-DLC
n x (Me-DLC / DLC) Me-DLC wobei n eine ganze Zahl größer/gleich 1 und Me-DLC vorzugsweise als W-DLC ausgeführt ist;  n x (Me-DLC / DLC) Me-DLC where n is an integer greater than or equal to 1 and Me-DLC is preferably designed as W-DLC;
- das Werkstück eine zwischen der Deckschicht und dem Grundkörper angeordnete und zur Deckschicht benachbarte Schicht aus DLC umfasst; - der Grundkörper aus einem Werkstoff gewählt aus Stahl, Stahllegierungen, Titan, Titanlegierungen, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Magnesium, Magnesiumlegierungen, Kupfer, Kupferlegierungen, Keramikmaterial, Hartmetall, Wolfram, Wolframlegierungen, Tantal, Tantallegierungen, Nickel, Nickellegierungen, Silizium, Siliziumverbindungen, Bronze, Kunststoff oder einer Mischung aus diesen Werkstoffen besteht; und the workpiece comprises a layer of DLC disposed between the cover layer and the base body and adjacent to the cover layer; the base body is made of a material selected from steel, steel alloys, titanium, titanium alloys, aluminum, aluminum alloys, magnesium, magnesium alloys, copper, copper alloys, ceramic material, hard metal, tungsten, tungsten alloys, tantalum, tantalum alloys, nickel, nickel alloys, silicon, silicon compounds, bronze, Plastic or a mixture of these materials; and
- das Werkstück ein Motorenteil aus einem Verbrennungsmotor, ein Getriebeteil aus einem Automobilgetriebe, ein Pleuel, ein Getriebeteil, ein Zahnrad, eine Welle, eine Lagerschale, ein Wälzlager, ein Kugellager, ein Nadellager, ein Kolbenring, ein Kolbenbolzen, eine Zylinderlaufbuchse, ein Teil einer Treibstoffeinspritzvorrichtung z.B. für die Direkteinspritzung von Diesel oder Benzin für Automobilmotoren, ein Teil aus dem Ventiltrieb eines Automotors, ein Tassenstößel, ein Schlepphebel, ein Kipphebel, ein Ventilstößel, eine Linearfuhrung, ein Schließbügel für Automobiltüren, eine Gleitbuchse oder eine Solarzelle ist.  The workpiece is an engine part of an internal combustion engine, a transmission part of an automotive transmission, a connecting rod, a gear part, a gear, a shaft, a bearing shell, a rolling bearing, a ball bearing, a needle bearing, a piston ring, a piston pin, a cylinder liner, a part a fuel injection device, for example for the direct injection of diesel or gasoline for automotive engines, a part of the valve train of a car engine, a bucket tappet, a rocker arm, a rocker arm, a valve lifter, a Linearfuhrung, a locking door for automobile doors, a sliding bushing or a solar cell.
Diamant-artiger Kohlenstoff bzw. DLC sowie Verfahren zum Abscheiden von Beschichtungen aus DLC mittels CVD und/oder PVD sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt. In DLC-Schichten sind die Kohlenstoffatome in einem dreidimensionalen unregelmäßigen Gitter angeordnet, wobei ein großer Teil der Kohlenstoffatome sp -hybridisiert und jeweils mit vier benachbarten Kohlenstoffatomen kovalent gebunden ist. Diamond-like carbon or DLC and methods for depositing coatings from DLC by CVD and / or PVD are well known in the art. In DLC layers, the carbon atoms are arranged in a three-dimensional irregular lattice with a large portion of the carbon atoms sphybridized and each covalently bonded to four adjacent carbon atoms.
Im Rahmen der Erfindung bezeichnen die Abkürzungen "SiCx", "MeCx" und "WCx" Schichtmaterialien, die einen metallischen oder carbidischen Charakter aufweisen und die insbesondere überwiegend aus Silizium oder Siliziumcarbid (SiC), aus einem Metall, gewählt aus Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni oder Metallcarbid (MeC), bzw. aus Wolfram oder Wolframcarbid (WC) bestehen. In reinem SiC, MeC oder WC beträgt das stöchiometrische Verhältnis von Si, Me bzw. W zu C genau 1 atom-% zu 1 atom-%. Die in der vorliegenden Anmeldung mit "SiCx", "MeCx" und "WCx" bezeichneten Schichtmaterialien weisen in der Regel eine von reinem SiC, MeC bzw. WC abweichende Stöchiometrie auf, wobei X das Verhältnis des Kohlenstoffanteils relativ zum Silizium-, Metall- bzw. Wolframanteil angibt und typischerweise im Bereich 0,1 < X < 2,0 liegt, d.h. je 1 atom-% Silizium, Metall bzw. Wolfram enthalten die Schichten 0,1 bis 2,0 atom-% Kohlenstoff. Derartige Schichten bestehen im Allgemeinen aus einer Mischung mehrerer Phasen, z.B. aus SiC-, MeC- oder WC-Kristalliten, die in eine Matrix aus metallischem Silizium, Metall bzw. Wolfram (X < 1) oder eine Matrix aus graphitartigem, sp -hybridisiertem oder ggf. diamantartigem, sp3-hybridisiertem Kohlenstoff (1 < X < 2) eingebettet sind. Erfindungsgemäß sind zudem "gradierte" SiCx-, MeCx- oder WCx-Schichten vorgesehen, in denen X, d.h. das stöchiometrische Verhältnis von Kohlenstoff zu Silizium, Metall bzw. Wolfram durch gezielte Änderung der Abscheideparameter derart variiert wird, dass es stetig zu oder abnimmt. Im Rahmen der Erfindung sind vor Allem SiCx-, MeCx- oder WCx-Schichten mit zunehmendem X bzw. Kohlenstoffgehalt vorgesehen, um einen mehr oder minder kontinuierlichen Übergang zu einer nachfolgend abgeschiedenen Deckschicht aus Si-DLC oder Vermittlerschichten aus DLC oder Me-DLC zu schaffen. Derartig gradierte SiCx-, MeCx- oder WCx-Schichten reduzieren die thermische Fehlanpassung und verbessern die Haftung. In the context of the invention, the abbreviations "SiCx", "MeCx" and "WCx" designate layer materials which have a metallic or carbidic character and in particular predominantly of silicon or silicon carbide (SiC), selected from a metal consist of Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni or metal carbide (MeC), or of tungsten or tungsten carbide (WC). In pure SiC, MeC or WC, the stoichiometric ratio of Si, Me or W to C is exactly 1 atomic% to 1 atomic%. The layer materials referred to in the present application as "SiCx", "MeCx" and "WCx" generally have a stoichiometry different from pure SiC, MeC or WC, where X is the ratio of the carbon fraction relative to the silicon, metal or WC Indicates tungsten content and is typically in the range 0.1 <X <2.0, ie for each atomic% of silicon, metal or tungsten, the layers contain 0.1 to 2.0 atomic% carbon. Such layers generally consist of a mixture of several phases, for example of SiC, MeC or WC crystallites, which in a matrix of metallic silicon, metal or tungsten (X <1) or a matrix of graphitic, sp -hybridized or possibly diamond-like, sp 3 -hybridized carbon (1 <X <2) are embedded. According to the invention, "graded" SiCx, MeCx or WCx layers are additionally provided, in which X, ie the stoichiometric ratio of carbon to silicon, metal or tungsten, is varied by targeted modification of the deposition parameters in such a way that it steadily increases or decreases. In the context of the invention, SiCx, MeCx or WCx layers with increasing X or carbon content are primarily provided in order to provide a more or less continuous transition to a subsequently deposited covering layer of Si-DLC or DLC or Me-DLC mediator layers , Such graded SiCx, MeCx, or WCx layers reduce thermal mismatch and improve adhesion.
Im Weiteren bezeichnet der Begriff "Me-DLC" Schichtmaterialien aus Diamant-artigem Kohlenstoff (DLC), die bis zu 40 atom-%, vorzugsweise 5 bis 25 atom-% und insbesondere 5 bis 20 atom-% eines Metalls, gewählt aus Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni und W enthalten, wobei Wolfram bevorzugt ist. In gleicher Weise bezeichnet der Begriff "Si-DLC" Schichtmaterialien aus Diamant-artigem Kohlenstoff (DLC), die bis zu 30 atom-%, vorzugsweise 5 bis 25 atom-% und insbesondere 5 bis 20 atom-% Silizium enthalten. Hereinafter, the term "Me-DLC" refers to diamond-like carbon (DLC) layer materials containing up to 40 atomic%, preferably 5 to 25 atomic% and especially 5 to 20 atomic% of a metal selected from Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni and W, with tungsten being preferred. Likewise, the term "Si-DLC" refers to diamond-like carbon (DLC) laminates containing up to 30 atomic%, preferably 5 to 25 atomic% and most preferably 5 to 20 atomic% silicon.
Vorzugsweise sind die erfindungsgemäß abgeschiedenen Si-DLC- und Me-DLC-Materialien röntgenamorph, d. h. dass Röntgenbeugungsspektren der Deckschicht bei den für Silizium- carbid und Me-Carbiden charakteristischen Bragg-Winkeln keine Intensitätsmaxima aufweisen. Dessen ungeachtet können die röntgenamorphen Deckschichten vereinzelt eingebettete SiC- und/oder MeC-Kristallite mit einem äquivalenten Durchmesser von kleiner 10 nm enthalten, wobei der Begriff "äquivalenter Durchmesser" sich auf eine Kugel mit gleichem Volumen wie der Nanokristallit bezieht. Sofern vorhanden, sind derartige vereinzelte Nanokristallite in mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM) aufgenommenen Bildern von Bruch- oder Schnittkanten der Deckschichten sichtbar. Neben röntgenamorphen Deckschichten sind im Rahmen der Erfindung auch Deckschichten vorgesehen, die einen in Röntgenbeugungsspektren und TEM- Aufnahmen deutlich sichtbaren Anteil an eingebetteten Me-Carbid-Kristalliten mit einem äquivalenten Durchmesser von kleiner 10 nm enthalten. Preferably, the Si-DLC and Me-DLC materials deposited according to the invention are X-ray amorphous, ie that X-ray diffraction spectra of the cover layer have no intensity maxima at the Bragg angles characteristic of silicon carbide and Me carbides. Nevertheless, the X-ray amorphous cladding layers may occasionally have embedded SiC and / or MeC crystallites of smaller equivalent diameter 10 nm, where the term "equivalent diameter" refers to a sphere of the same volume as the nanocrystallite. If present, such singulated nanocrystallites are visible in images taken by transmission electron microscopy (TEM) of fractured or cut edges of the cover layers. In addition to X-ray amorphous cover layers, covering layers are also provided within the scope of the invention which contain a fraction of embedded Me carbide crystallites with an equivalent diameter of less than 10 nm, which is clearly visible in X-ray diffraction spectra and TEM images.
Vorzugsweise zeigen die erfindungsgemäßen Deckschichten in elektronenmikroskopischen REM- oder TEM- Aufnahmen eine glasartige Morphologie. Insbesondere sind die erfindungsgemäßen Deckschichten frei von Säulenstrukturen jeglicher Art. The cover layers according to the invention preferably exhibit a glass-like morphology in electron-microscopic SEM or TEM images. In particular, the cover layers according to the invention are free of column structures of any kind.
Die Kombination der drei Materialkomponenten Si-DLC, DLC und Me-DLC in der Deckschicht in der oben beschriebenen Weise, d.h. in einer nahezu homogenen Verteilung, bildet einen wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung. Sie ermöglicht die Abscheidung von Deckschichten mit einem an die mechanische Spezifikation und die Betriebsbedingungen des jeweiligen Bauteils angepassten Eigenschaftsprofil. Durch die Kombination der drei Materialkomponenten Si-DLC, DLC und Me-DLC werden zusätzliche Möglichkeiten bzw. Freiheitsgrade für die Modifizierung und Anpassung der Eigenschaften von beschichteten Bauteilen geschaffen. The combination of the three material components Si-DLC, DLC and Me-DLC in the topcoat in the manner described above, i. in a nearly homogeneous distribution constitutes an essential aspect of the present invention. It enables the deposition of cover layers with a property profile adapted to the mechanical specification and the operating conditions of the respective component. The combination of the three material components Si-DLC, DLC and Me-DLC creates additional possibilities and degrees of freedom for modifying and adapting the properties of coated components.
Die Eigenschaften typischer, im Stand der Technik bekannter, einlagiger Beschichtungen aus Si-DLC, DLC und Me-DLC sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben. The properties of typical single layer coatings of Si-DLC, DLC and Me-DLC known in the art are shown in the following table.
Si-DLC DLC Me-DLC Si-DLC DLC Me-DLC
Härte HUpiast 23 bis 30 GPa 20 bis 40 GPa 15 bis 20 GPa Hardness HU p i ast 23 to 30 GPa 20 to 40 GPa 15 to 20 GPa
Reibungskoeffizient μ 0,05 bis 0,15 0,15 bis 0,2 0,1 bis 0,3 Coefficient of friction μ 0.05 to 0.15 0.15 to 0.2 0.1 to 0.3
1,2 x 10"15 bis 0,5 x 10"1S bis 2 x 10"15 bis1.2 x 10 "15 to 0.5 x 10 " 1S to 2 x 10 "15 to
Verschleißkoeffizient wear coefficient
4,0 x 10"15 m3/(N-m) 1,0 x 10'15 m3/(N-m) 10 x 10"15 m3/(N-m)4.0 x 10 "15 m 3 / (Nm) 1.0 x 10'15 m 3 / (Nm) 10 x 10 " 15 m 3 / (Nm)
Oberflächenenergie 30 bis 35 mN/m 35 bis 40 mN/m 40 bis 50 mN/m Surface energy 30 to 35 mN / m 35 to 40 mN / m 40 to 50 mN / m
Temperaturbeständigkeit bis -500 °C bis -350 °C bis -350 °C Temperature resistance up to -500 ° C to -350 ° C to -350 ° C
Zähigkeit gering gering hoch Toughness low low high
Haftung mittel mittel gut neigt zu Liability medium medium good tends to increase
Morphologie glasartig glasartig  Morphology vitreous vitreous
Säulenbildung  pillaring
Überraschenderweise haben erfindungsgemäße Deckschichten Eigenschaften, die nicht durch eine gewichtete Mittelung der Eigenschaften der einzelnen Komponenten Si-DLC, DLC und Me-DLC erklärt werden können. Vielmehr scheinen die jeweilig vorteilhaften Eigenschaften der Si-DLC-, der DLC- oder der Me-DLC-Komponente die Schwächen der anderen Komponenten zu kompensieren. Bei der Härte HUpiast werden teilweise sogar Werte gemessen, welche die mit DLC erzielbare Härte übertreffen. Surprisingly, overcoats according to the invention have properties which can not be explained by a weighted average of the properties of the individual components Si-DLC, DLC and Me-DLC. Rather, the respective advantageous properties of the Si-DLC, the DLC or the Me-DLC component appear to compensate for the weaknesses of the other components. With the HUpiast hardness, in some cases even values are measured which exceed the hardness achievable with DLC.
Neben einer Härte HUpiast von bis zu 50 GPa und einem niedrigen Reibungskoeffizienten μ von 0,05 bis 0,20 zeichnet sich die erfindungsgemäße Beschichtung durch eine hohe Temperaturbeständigkeit aus. Im Gegensatz zu Schichten aus DLC und Me-DLC, die bereits ab 350 °C degradieren, halten die Deckschichten der vorliegenden Erfindung im bestimmungsgemäßen Betrieb Temperaturen von bis zu 500 °C stand. In addition to a hardness HUpiast of up to 50 GPa and a low coefficient of friction μ of 0.05 to 0.20, the coating according to the invention is characterized by a high temperature resistance. In contrast to layers of DLC and Me-DLC, which degrade already from 350 ° C, keep the outer layers of the present invention in normal operation temperatures of up to 500 ° C.
Die Erfindung hat im Weiteren die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken mit einem Beschichtungssystem der vorstehend beschriebenen Art bereitzustellen. The invention has the further object to provide a method for producing workpieces with a coating system of the type described above.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum PVD-Beschichten von Werkstücken, umfassend einen oder mehrere Schritte St bis SN, mit N = 1, 2, 3, wobei im Schritt SN eine Si-DLC, DLC, Me-DLC und Wasserstoff enthaltende Deckschicht, worin Me gewählt ist aus der Gruppe umfassend Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W, mittels einer oder mehreren simultan betriebenen Magnetronkathoden mit gleichen oder voneinander verschiedenen Targets abgeschieden wird, wobei ein oder mehrere Targets 20 bis 100 atom-% Silizium, ein oder mehrere Targets 20 bis 100 atom-% Kohlenstoff, ein oder mehrere Targets 20 bis 100 atom-% Me enthalten und die Abscheidung in einer Atmosphäre mit einem nominellen Wasserstoffgehalt von kleiner 30 atom-% ausgeführt wird. This object is achieved by a method for PVD coating of workpieces, comprising one or more steps St to S N , where N = 1, 2, 3, wherein in step S N a Si-DLC, DLC, Me-DLC and hydrogen containing overcoat layer, wherein Me is selected from the group comprising Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W, by means of one or more simultaneously operated magnetron cathodes are deposited with the same or different targets, wherein one or more targets 20 to 100 atomic% silicon, one or more targets 20 to 100 atomic% carbon, one or more targets 20 to 100 atomic% Me and the deposition is carried out in an atmosphere having a nominal hydrogen content of less than 30 atomic%.
Weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dadurch gekennzeichnet, dass: Further embodiments of the method according to the invention are characterized in that:
- ein oder mehrere Targets aus Silizium, Kohlenstoff, vorzugsweise in Form von Graphit und gegebenenfalls Additiven, ein oder mehrere Targets aus Graphit und gegebenenfalls Additiven, und ein oder mehrere Targets aus Me, insbesondere Wolfram, Kohlenstoff, vorzugsweise in Form von Graphit und gegebenenfalls Additiven bestehen;  - One or more targets of silicon, carbon, preferably in the form of graphite and optionally additives, one or more targets of graphite and optionally additives, and one or more targets of Me, in particular tungsten, carbon, preferably in the form of graphite and optionally additives consist;
- ein oder mehrere Targets aus Graphit, in das Graphit eingebetteten Formkörpern aus Silizium oder Siliziumcarbid und gegebenenfalls Additiven bestehen, wobei die eingebetteten Formkörper vorzugsweise gleichmäßig im Bereich der Targeterosion angeordnet sind;  - One or more targets of graphite, embedded in the graphite moldings of silicon or silicon carbide and optionally additives, wherein the embedded moldings are preferably arranged uniformly in the region of the target erosion;
- ein oder mehrere Targets aus Graphit, in das Graphit eingebetteten Formkörpern aus Me oder Me-Carbid und gegebenenfalls Additiven bestehen, wobei die eingebetteten Formkörper vorzugsweise gleichmäßig im Bereich der Targeterosion angeordnet sind; ein oder mehrere Targets aus Graphit, in das Graphit eingebetteten Foimkörpern aus Silizium oder Siliziumcarbid, in das Graphit eingebetteten Formkörpern aus Me oder Me- Carbid und gegebenenfalls Additiven bestehen, wobei die eingebetteten Formkörper vorzugsweise gleichmäßig im Bereich der Targeterosion angeordnet sind;  - One or more targets of graphite, embedded in the graphite moldings of Me or Me carbide and optionally additives, wherein the embedded moldings are preferably arranged uniformly in the region of the target erosion; one or more targets made of graphite, embedded in the graphite Foimkörpern of silicon or silicon carbide embedded in the graphite moldings of Me or Me carbide and optionally additives, wherein the embedded moldings are preferably arranged uniformly in the range of target erosion;
ein oder mehrere Targets aus Materialien gewählt aus SiC, einer Mischung aus Si und SiC, einer Mischung aus Graphit und SiC, einer Mischung aus Graphit und Si, einer Mischung aus Graphit und Si und SiC, W, WC, Ti, TiC, V, VC, Cr, CrC, Zr, ZrC, Nb, bC, Mo, Mo2C, Hf, HfC, Ta, TaC, Ni oder NiCx und gegebenenfalls Additiven bestehen; one or more targets of materials selected from SiC, a mixture of Si and SiC, a mixture of graphite and SiC, a mixture of graphite and Si, a mixture of graphite and Si and SiC, W, WC, Ti, TiC, V, VC, Cr, CrC, Zr, ZrC, Nb, bC, Mo, Mo 2 C, Hf, HfC, Ta, TaC, Ni or nicx and optionally additives exist;
ein oder mehrere Targets aus Materialien gewählt aus Me-Carbid, einer Mischung aus Me und Me-Carbid, einer Mischung aus Graphit und Me-Carbid, einer Mischung aus Graphit und Me, einer Mischung aus Graphit und Me und Me-Carbid und gegebenenfalls Additiven bestehen; - das Verfahren einen oder mehrere Schritte Si bis SN-I, mit N = 2, 3, ... umfasst, wobei durch Magnetronsputtern eines oder mehrerer Targets aus Materialien gewählt aus Graphit, W, WC, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Si, Ni und SiC oder einer Mischung dieser Materialien in einem inerten oder reaktiven, gegebenenfalls wasserstoffhaltigen Plasma eine Haftschicht und/oder eine oder mehrere Vermittlerschichten bzw. Schichtsysteme abgeschieden werden; one or more targets of materials selected from Me carbide, a mixture of Me and Me carbide, a mixture of graphite and Me carbide, a mixture of graphite and Me, a mixture of graphite and Me and Me carbide and optionally additives consist; the method comprises one or more steps Si to SN-I, where N = 2, 3,..., wherein by magnetron sputtering one or more targets of materials selected from graphite, W, WC, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Si, Ni and SiC or a mixture of these materials in an inert or reactive, optionally hydrogen-containing plasma, an adhesive layer and / or one or more intermediary layers or layer systems are deposited;
- in einem oder mehreren der Schritte S] bis S Targets oder Gase verwendet werden, die einen Dotierstoff, wie Bor oder Schwefel enthalten; in one or more of steps S] to S, targets or gases containing a dopant such as boron or sulfur are used;
- unbalancierte Magnetronkathoden verwendet und/oder an die zu beschichtenden Werkstücke ein Biaspotential von bis zu -300 V, vorzugsweise von -50 bis -200 V, und insbesondere von -100 bis -200 V angelegt wird; und/oder - uses unbalanced magnetron cathodes and / or to the workpieces to be coated, a bias potential of up to -300 V, preferably from -50 to -200 V, and in particular from -100 to -200 V is applied; and or
- vor Ausführung der Schritte S\ bis SN die Oberfläche der Werkstücke mittels Ionenätzen, insbesondere mit Ar-Ionen vorbehandelt wird. - Before performing steps S 1 to SN, the surface of the workpieces is pretreated by means of ion etching, in particular using Ar ions.
Erfindungsgemäß erfolgt die Abscheidung der Deckschicht und der optionalen Vermittlerschichten in einer Atmosphäre, umfassend ein inertes, aus Argon, Neon, Helium, Xenon, Krypton oder einer Mischung davon bestehendes Gas und ggf. ein oder mehrere Reaktivgase, wie Acetylen (C2H2), Methan (CH4), Stickstoff (N2), Silane (SimHn), insbesondere Monosilan (S1H4), Organosilane, insbesondere Tetramethylsilan (C4Hi2Si) und Hexamethyldisiloxan (C6H18OSi2) und Organosilazane. According to the invention, the deposition of the outer layer and the optional mediator layers takes place in an atmosphere comprising an inert gas consisting of argon, neon, helium, xenon, krypton or a mixture thereof and optionally one or more reactive gases, such as acetylene (C 2 H 2 ). , Methane (CH 4 ), nitrogen (N 2 ), silanes (Si m H n ), in particular monosilane (S1H 4 ), organosilanes, in particular tetramethylsilane (C 4 Hi 2 Si) and hexamethyldisiloxane (C 6 H 18 OSi 2 ) and Organosilazane.
Die Atmosphäre bzw. das Plasma, in dem die Abscheidung der Deckschicht aus Si-DLC erfolgt, hat einen Wasserstoffgehalt von nominell kleiner 30 atom-%. Im Rahmen der Erfindung bezieht sich die nominelle Angabe des Wasserstoffgehaltes auf vollständig dissoziierte Gasmoleküle. Wird z.B. eine Mischung aus 80 vol-% Argon (Ar) und 20 vol-% Acetylen (C2H2) als Atmosphäre für die Abscheidung verwendet, so wird der nominelle Wasserstoffgehalt gemäß der folgenden Gleichung (I) berechnet: The atmosphere or the plasma in which the deposition of the top layer of Si-DLC takes place, has a hydrogen content of nominally less than 30 atomic%. In the context of the invention, the nominal content of the hydrogen content refers to completely dissociated gas molecules. For example, when a mixture of 80% by volume of argon (Ar) and 20% by volume of acetylene (C 2 H 2 ) is used as the atmosphere for the deposition, the nominal hydrogen content is calculated according to the following equation (I):
(I) 20 x 2 H / ( 80 x 1 Ar + 20 x 2 C + 20 x 2 H ) = 40 H / 160 (Ar+C+H) = 25 atom-% (I) 20 × 2H / (80 × 1 Ar + 20 × 2 C + 20 × 2 H) = 40 H / 160 (Ar + C + H) = 25 atomic%
Nach Gleichung (I) werden sämtliche Gasmoleküle bzw. -atome als vollständig dissoziiert betrachtet. Während der Abscheidung bzw. während des Sputtems wird der Atmosphäre kontinuierlich frisches Gas zugeführt. Die pro Zeiteinheit zugeführte Menge der verschiedenen Gase bzw. der Gasfluss wird mittels, einschlägig als Massflow-Controllern (MFC) bezeichneten Reglern eingestellt, die über eine Speicher-prograrnrnierbare-Steuerung (SPS) oder einen Computer programmatisch angesteuert werden. Üblicherweise wird der Gasfluss in der Einheit "Standard cubic centimeter per minute" (sccm) angegeben. Während der Abscheidung der Deckschicht aus Si-DLC wird die Menge der pro Minute zugeführten bzw. eingelassenen Gase jeweils so geregelt, dass in dem resultierenden Gasgemisch der gemäß Gleichung (I) berechnete nominelle Wasserstoffgehalt kleiner/gleich 30 atom-% ist. Die tatsächliche stöchiometrische Zusammensetzung der Atmosphäre bzw. des Plasmas, in dem die Abscheidung erfolgt, weicht aufgrund verschiedener Effekte, wie z.B. der von der Gasspezies abhängigen Pumpleistung von Turbomolekularpumpen, der gasartabhängigen Leitwerte der Vakuumverrohrung und Ventile zwischen Pumpe(n) und Rezipient und der Einlagerung der Gasatome in der abgeschiedenen Schicht von dem nach Gleichung (I) berechneten nominellen Wert ab. Der nominelle Wert ist mittels MFC präzise regelbar und wird deshalb zur Beschreibung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet. According to equation (I), all gas molecules or atoms are considered to be completely dissociated. During deposition or during sputtering the atmosphere is continuously supplied with fresh gas. The amount of the various gases or the gas flow fed in per unit time is set by means of regulators referred to as Massflow Controllers (MFC), which can be programmed in memory by a programmable controller (PLC) or a computer programmatically. The gas flow is usually specified in the unit "standard cubic centimeter per minute" (sccm). During the deposition of the Si-DLC cap layer, the amount of gas introduced per minute is controlled so that, in the resulting gas mixture, the nominal hydrogen content calculated in accordance with equation (I) is less than or equal to 30 atomic%. The actual stoichiometric composition of the atmosphere or plasma in which the deposition occurs differs due to various effects, such as the gas species dependent pumping power of turbomolecular pumps, the gas-type dependent conductivities of the vacuum piping and valves between pump (s) and recipient and the storage the gas atoms in the deposited layer from the nominal value calculated according to equation (I). The nominal value can be precisely controlled by means of MFC and is therefore used to describe the method according to the invention.
Aufgrund des Anteils von wenigstens 2,5 atom-% eines Metalls Me sind die erfindungsgemäßen Deckschichten in beschränktem Maß elektrisch leitfähig, wodurch die Ableitung von Oberflächenladungen während des Magnetronsputterns begünstigt und spontane Lichtbogenentladungen effektiv vermieden werden. Due to the proportion of at least 2.5 atomic% of a metal Me, the cover layers according to the invention are electrically conductive to a limited extent, whereby the dissipation of surface charges during magnetron sputtering is favored and spontaneous arc discharges are effectively avoided.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert, wobei The invention is explained in more detail below with reference to figures, wherein
Fig. 1-5 beschichtete Werkstücke; Fig. 1-5 coated workpieces;
Fig. 6a, 6b Vorrichtungen zum PVD-Beschichten; und Fig. 6a, 6b devices for PVD coating; and
Fig. 7 ein Target einer Magnetronkathode, zeigen. Fig. 7 shows a target of a magnetron cathode.
Figur 1 zeigt einen Querschnitt eines erfindungsgemäßen Werkstücks 10 mit einem Grundkörper 1 und einer Si-DLC, DLC und Me-DLC enthaltenden Deckschicht 6, die einen Wasserstoffgehalt von 2,5 bis 20 atom-%, vorzugsweise 5 bis 18 atom-%, insbesondere 5 bis 15 atom-%, und besonders bevorzugt 5 bis 10 atom-% aufweist. Der mit dem Bezugszeichen 16 versehene Richtungspfeil symbolisiert die Oberflächennormale des Grundkörpers 1 bzw. der Deckschicht 6. Die Deckschicht 6 enthält 2,5 bis 30 atom-% Silizium und 2,5 bis 30 atom-% eines metallischen Elements Me gewählt aus der Gruppe umfassend Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W, jeweils in einer im Wesentlichen homogenen Verteilung. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bezeichnet der Begriff einer "im Wesentlichen homogenen Verteilung" den Sachverhalt, dass die Abscheidung der Deckschicht 6 unter kontrollierten Bedingungen derart erfolgt, dass ein beliebiges, in Figur 2 dargestelltes Teilvolumen 6A der Deckschicht 6 mit einer Größe von 40 x 40 x 40 nm bis 200 x 200 x 200 nm3 einen Silizium-Gehalt und einen Me-Gehalt von jeweils 2,5 bis 30 atom-% aufweist. FIG. 1 shows a cross-section of a workpiece 10 according to the invention with a base body 1 and a cover layer 6 containing Si-DLC, DLC and Me-DLC, which has a hydrogen content of 2.5 to 20 atomic%, preferably 5 to 18 atomic%, in particular 5 to 15 atomic%, and more preferably 5 to 10 atomic%. The directional arrow provided with the reference numeral 16 symbolizes the surface normal of the main body 1 and the cover layer 6. The cover layer 6 contains 2.5 to 30 atomic% silicon and 2.5 to 30 atomic% of a metallic element Me selected from the group comprising Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W, each in a substantially homogeneous Distribution. In the context of the present invention, the term "essentially homogeneous distribution" designates the fact that the deposition of the cover layer 6 takes place under controlled conditions in such a way that any partial volume 6A of the cover layer 6 having a size of 40 × 40, shown in FIG x 40 nm to 200 x 200 x 200 nm 3 has a silicon content and a Me content of 2.5 to 30 atom%.
Im Rahmen der Erfindung sind zudem Deckschichten 6 vorgesehen, bei denen jedes Teilvolumen 6A mit einer Größe von 40 x 40 x 40 nm3 bis 60 x 60 x 60 nm3, 80 x 80 x 80 nm3 bis 100 x 100 x 100 nm3, 100 x 100 x 100 nm3 bis 120 x 120 x 120 nm3, 120 x 120 x 120 nm3 bis 140 x 140 x 140 nm3, 140 x 140 x 140 nm3 bis 160 x 160 x 160 nm3, 160 x 160 x 160 nm3 bis 180 x 180 x 180 nm3, und/oder 180 x 180 x 180 nm3 bis 200 x 200 x 200 nm3 einen Silizium-Gehalt und einen Me-Gehalt von jeweils 2,5 bis 30 atom-% aufweist. Die Größenangaben (x nm) x (y nm) x (z nm) für das Volumen 6A beziehen sich vorzugsweise auf ein kartesisches Koordinatensystem, dessen dritte Achse z parallel zu der Oberflächennormale 16 angeordnet ist. Wie nachfolgend erläutert, ist die Deckschicht 6 nach Art einer Multilayer- bzw. Mehrfachschicht oder als eine mehr oder minder homogene, gegebenenfalls in Richtung der Oberflächennormale 16 gradierte Schicht ausgebildet. Sämtliche Ausfuhrungsformen der erfindungsgemäßen Deckschicht 6 zeichnen sich dadurch aus, dass ein beliebiges Teilvolumen der Deckschicht 6, das in Richtung der Oberflächennormale 16 eine Dicke von größer/gleich 40 nm hat, einen Silizium-Gehalt und einen Me-Gehalt von jeweils 2,5 bis 30 atom-% aufweist. So hat beispielsweise auch ein Teilvolumen 6A mit einer Größe von 1000 x 1000 x 40 nm emen Silizium-Gehalt und einen Me-Gehalt von jeweils 2,5 bis 30 atom-%. Den Kern der Erfindung bildet demzufolge eine im Wesentlichen aus Si-DLC, DLC und Me-DLC bestehende Deckschicht 6 mit quasi-homogener bzw. quasi-isotroper chemischer Zusammensetzung. Der Begriff "quasi-homogen" bzw. "quasi-isotrop" bezeichnet den Sachverhalt, dass Anisotropien der chemischen Zusammensetzung nur dann detektierbar sind, wenn eine stöchiometrische Messmethode, wie beispielsweise Selamdärionen-Massenspektrometrie (SIMS) mit einer Ortsauflösung von unter 40 nm in Richtung der Oberflächennormale 16 verwendet wird. In the context of the invention, cover layers 6 are also provided, in which each partial volume 6A having a size of 40 × 40 × 40 nm 3 to 60 × 60 × 60 nm 3 , 80 × 80 × 80 nm 3 to 100 × 100 × 100 nm 3 , 100 x 100 x 100 nm 3 to 120 x 120 x 120 nm 3 , 120 x 120 x 120 nm 3 to 140 x 140 x 140 nm 3 , 140 x 140 x 140 nm 3 to 160 x 160 x 160 nm 3 , 160 x 160 x 160 nm 3 to 180 x 180 x 180 nm 3 , and / or 180 x 180 x 180 nm 3 to 200 x 200 x 200 nm 3 a silicon content and a Me content of 2.5 to 30 atom -% having. The dimensions (x nm) x (y nm) x (z nm) for the volume 6A preferably refer to a Cartesian coordinate system whose third axis z is arranged parallel to the surface normal 16. As explained below, the cover layer 6 is designed in the manner of a multilayer or multiple layer or as a more or less homogeneous, optionally in the direction of the surface normal 16 graded layer. All embodiments of the cover layer 6 according to the invention are characterized in that an arbitrary partial volume of the cover layer 6, which in the direction of the surface normal 16 has a thickness of greater than or equal to 40 nm, a silicon content and a Me content of 2.5 to 30 atomic%. For example, a partial volume 6A with a size of 1000 × 1000 × 40 nm has a silicon content and a Me content of 2.5 to 30 atom% in each case. Accordingly, the core of the invention is an essentially Si-DLC, DLC and Me-DLC covering layer 6 having a quasi-homogeneous or quasi-isotropic chemical composition. The term "quasi-homogeneous" or "quasi-isotropic" refers to the fact that anisotropies of the chemical composition can only be detected if a stoichiometric measuring method, such as, for example, selective ion mass spectrometry (SIMS) with a spatial resolution of less than 40 nm in direction the surface normal 16 is used.
Die Deckschicht 6 wird vorrangig nach zwei Methoden (A) oder (B) oder einer Kombination der Methoden (A) und (B) abgeschieden. Eine nach der Methode (A) erzeugte Deckschicht 6 ist in Figur 3 dargestellt und umfasst eine oder mehrere Dreifachlagen 66, die jeweils eine erste Lage 6A, eine zweite Lage 6B und eine dritte Lage 6C umfassen. Die Dicke der Lagen 6A, 6B und 6C beträgt jeweils 0,1 bis 20 nm, vorzugsweise 1 bis 10 nm und insbesondere 1 bis 5 nm. Die Lagen 6A, 6B und 6C sind in Richtung der Oberflächennormale 16 in einer beliebig festgelegten Reihenfolge 6A/6B/6C, 6A/6C/6B, 6B/6C/6A, 6B/6A/6C, 6C/6A/6B oder 6C/6B/6A angeordnet. Gemäß der Methode (A) wird jede der Lagen 6A, 6B, 6C mittels einer separaten Magnetronkathode mit einem Target mit definierter Stöchiometrie abgeschieden. Zwecks Abscheidung der Deckschicht 6 wird vor jeder der Magnetronkathoden eine Plasmazone gebildet, deren Zusammensetzung im Wesentlichen der Stöchiometrie des jeweiligen Targets entspricht. Die chemische Zusammensetzung der Plasmazone ist vorrangig durch die Stöchiometrie des Targets bestimmt, wobei bekannte und öffentlich tabellierte Einflußfaktoren, wie die elementspezifischen Sputterraten zu berücksichtigen sind (siehe z. B. ht^//www.npl.co.iik/science-teclmology/sOT The cover layer 6 is deposited primarily by two methods (A) or (B) or a combination of the methods (A) and (B). A covering layer 6 produced according to the method (A) is shown in FIG. 3 and comprises one or more triple layers 66, each one of them first layer 6A, a second layer 6B and a third layer 6C. The thicknesses of the layers 6A, 6B and 6C are in each case 0.1 to 20 nm, preferably 1 to 10 nm and in particular 1 to 5 nm. The layers 6A, 6B and 6C are in the direction of the surface normal 16 in an arbitrarily defined order 6A / 6B / 6C, 6A / 6C / 6B, 6B / 6C / 6A, 6B / 6A / 6C, 6C / 6A / 6B or 6C / 6B / 6A. According to the method (A), each of the layers 6A, 6B, 6C is deposited by means of a separate magnetron cathode with a target having a defined stoichiometry. For the purpose of depositing the cover layer 6, a plasma zone is formed in front of each of the magnetron cathodes, the composition of which corresponds essentially to the stoichiometry of the respective target. The chemical composition of the plasma zone is primarily determined by the stoichiometry of the target, whereby known and publicly tabulated influencing factors, such as the element-specific sputtering rates, have to be taken into account (see, for example, ht ^ // www.npl.co.iik / science-teclmology / SOT
values). Während der Abscheidung der Deckschicht 6 werden die zu beschichtenden Werkstücke, im folgenden auch als Substrate bezeichnet, mittels eines bekannten Substrathalters mit Planetengetriebe um eine oder mehrere Achsen rotiert und mit vorgegebener Kreisfrequenz durch die Plasmazone jeder der Magnetronkathoden geführt. Die Methode (A) entspricht der im Stand der Technik bekannten Sputtermethode für die Abscheidung von Multilayer- und Übergitterbeschichtungen. Indem die jeder Magnetronkathode zugeführte elektrische Leistung und damit verbunden die Sputterrate sowie die Rotationsgeschwindigkeit des Substrathalters bzw. die Verweildauer der Substrate in den Plasmzonen der Magnetronkathoden geeignet festgelegt wird, kann die Dicke und Stöchiometrie der Lagen 6A, 6B, 6C in gezielter Weise eingestellt werden. Um die Verfahrensparameter zu justieren, werden die Dicke und chemische Zusammensetzung der nach der Methode (A) erzeugten Lagen 6A, 6B, 6C bzw. der Deckschicht 6 mittels bekannter Messmethoden wie elektronenmikroskopischen Aufnahmen von Schnitten in einem Rasterelektronenmikroskop und/oder einem Transmissionselektronenmikroskop, mittels Electron-Probe-Micro-Analysis (bzw. EDX oder ESCA) und/oder Sekundärionen-Massen- spektrometrie (SIMS) in Verbindung mit Elastic Recoil Detection (ERD) bestimmt. Dieses Vorgehen ist im Stand der Technik gebräuchlich und gestattet es, die Verfahrensparameter im Rahmen von ein bis zwei Versuchen anhand von ein bis zwei Testchargen einiger weniger beschichteter Substrate festzulegen.  values). During the deposition of the cover layer 6, the workpieces to be coated, also referred to below as substrates, are rotated about one or more axes by means of a known substrate holder with planetary gear and guided at predetermined angular frequency through the plasma zone of each of the magnetron cathodes. The method (A) corresponds to the known in the prior art sputtering method for the deposition of multilayer and superlattice coatings. By appropriately setting the electric power supplied to each magnetron cathode and, associated therewith, the sputtering rate and the rotational speed of the substrate holder or the residence time of the substrates in the plasma zones of the magnetron cathodes, the thickness and stoichiometry of the layers 6A, 6B, 6C can be adjusted in a targeted manner. In order to adjust the process parameters, the thickness and chemical composition of the layers 6A, 6B, 6C and the cover layer 6 produced by the method (A) are determined by means of known measuring methods such as electron micrographs of sections in a scanning electron microscope and / or a transmission electron microscope, by means of electron Sample Micro Analysis (or EDX or ESCA) and / or Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) in conjunction with Elastic Recoil Detection (ERD). This procedure is common in the art and allows the process parameters to be determined in one to two runs on one to two test batches of a few coated substrates.
Bei der Methode (B) wird die Deckschicht 6 mittels einer oder mehreren Magnetronkathoden mit gleichem Target abgeschieden, wobei das bzw. die Targets eine Zusammensetzung aufweisen, die der für die Deckschicht 6 vorgegebenen Stöchiometrie entspricht. Hinsichtlich der chemischen Zusammensetzung der Targets sind bekannte und öffentlich tabellierte Einflußfaktoren, wie die elementspezifischen Sputterraten zu berücksichtigen (siehe z. B. http://www.npl.co.uk/science-technology/surface-and-nano-malysis/services/spu In the method (B), the cover layer 6 is deposited by means of one or more magnetron cathode with the same target, wherein the target or targets a composition have, which corresponds to the predetermined for the cover layer 6 stoichiometry. With regard to the chemical composition of the targets, known and publicly tabulated influencing factors, such as the element-specific sputtering rates, must be taken into account (see, for example, http://www.npl.co.uk/science-technology/surface-and-nano-malysis/services / spu
values). Wie bei der Methode (A) werden die Verfahrensparameter für Methode (B) anhand von Messungen der chemische Zusammensetzung der Deckschicht 6 mittels SIMS in Verbindung mit ERD und EDX/ESCA justiert. Bevorzugt weisen die nach der Methode (B) erzeugten Deckschichten 6 in Richtung der Oberflächennormale 16 eine homogene Zusammensetzung der Art auf, dass jedes Teilvolumen mit einer Größe 10 x 10 x 10 nm oder kleiner einen Si-Gehalt von 2,5 bis 30 atom-% und einen Me-Gehalt von 2,5 bis 30 atom-% hat.  values). As in the method (A), the method parameters for method (B) are adjusted by means of measurements of the chemical composition of the cover layer 6 by means of SIMS in conjunction with ERD and EDX / ESCA. The cover layers 6 produced in accordance with method (B) preferably have a homogeneous composition in the direction of the surface normal 16 such that each partial volume having a size of 10 × 10 × 10 nm or less has an Si content of 2.5 to 30 atomic weight. % and has a Me content of 2.5 to 30 atomic%.
Der Wasserstoffgehalt der Deckschicht 6 wird vor Allem durch den Wasserstoffgehalt der Plasmazonen vor den Magnetronkathoden bestimmt. Erfolgt die Abscheidung in einer industriellen Beschichtungsanlage mit einer üblichen Leistungsdichte an der Targetoberfläche von etwa 5 bis 15 W-cm" in einer Gasatmosphäre mit einem geringen Wasserstoffanteil, z.B. Argon zu Acetylen (C2H2) im Verhältnis 350 sccm zu 25 sccm, so liegt der Wasserstoffgehalt in der Deckschicht 6 im Bereich von 5 bis 6 atom-%. Indem der Anteil von Acetylen oder Methan (CH4) erhöht wird, kann der Wasserstoffgehalt in der Deckschicht 6 auf Werte von bis zu 20 atom-% angehoben werden. Um den Silizium- und Me-Gehalt der Deckschicht einzustellen, werden beispielsweise eine oder mehrere Magnetronkathoden mit Targets aus Silizium (Si), Siliziumcarbid (SiC), Graphit (C), einem Metall (Me), gewählt aus der Gruppe, umfassend Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W und/oder Me-Carbid verwendet. The hydrogen content of the cover layer 6 is determined above all by the hydrogen content of the plasma zones in front of the magnetron cathodes. If the deposition takes place in an industrial coating plant with a typical power density at the target surface of about 5 to 15 W-cm " in a gas atmosphere with a low hydrogen content, eg argon to acetylene (C 2 H 2 ) in a ratio of 350 sccm to 25 sccm, so the hydrogen content in the cover layer 6 is in the range of 5 to 6 atom% By increasing the proportion of acetylene or methane (CH 4 ), the hydrogen content in the cover layer 6 can be raised to values of up to 20 atom%. In order to adjust the silicon and Me content of the cover layer, for example, one or more magnetron cathodes with targets of silicon (Si), silicon carbide (SiC), graphite (C), a metal (Me) selected from the group comprising Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W and / or Me carbide used.
Je nach Wahl der Targetmaterialien und des Sputtergases werden der Silizium-, Me- und Wasserstoff-Gehalt der Deckschicht 6 innerhalb der vorstehend erwähnten Grenzen von 5 bis 20 atom-% Wasserstoff, 2,5 bis 30 atom-% Silizium und 2,5 bis 30 atom-% Me eingestellt. Gegebenenfalls beinhalten die Targets der Magnetronkathoden Zusatzstoffe wie Bor, Aluminium, Wolfram, Vanadium und/oder Schwefel, welche den Reibungskoeffizienten μ der Deckschicht 6 mindern und/oder die elektrische Leitfähigkeit der von Targetmaterialien ohne metallische Komponente erhöhen. Die in den Targets enthaltenen Zusatzstoffe werden beim Sputtern in der Deckschicht 6 deponiert. Bevorzugt weist die Deckschicht 6 einen Gehalt an Bor und/oder Schwefel von 0,01 bis 6,0 atom-% auf.  Depending on the choice of the target materials and the sputtering gas, the silicon, Me and hydrogen content of the cover layer 6 within the above-mentioned limits of 5 to 20 atomic% hydrogen, 2.5 to 30 atom% of silicon and 2.5 to 30 atom% Me set. Optionally, the targets of the magnetron cathodes include additives such as boron, aluminum, tungsten, vanadium and / or sulfur, which reduce the coefficient of friction μ of the cover layer 6 and / or increase the electrical conductivity of target materials without a metallic component. The additives contained in the targets are deposited in the cover layer 6 during sputtering. Preferably, the cover layer 6 has a content of boron and / or sulfur of 0.01 to 6.0 atom%.
Die Deckschicht 6 ist 0,4 bis 5,0 μιη, vorzugsweise 0,6 bis 3,0 μπι, und insbesondere 0,8 bis 2,0 μηι dick. Die Dicke der Deckschicht 6 ist durch das Produkt aus Abscheiderate und Abscheidedauer bzw. bei variabler Abscheiderate durch das Zeitintegral der Abscheiderate bestimmt. Die Abscheiderate wiederum ist eine Funktion mehrerer Variablen, wie Anzahl, Targetgröße und Targetmaterial der Magnetronkathoden, Sputterstrom und der verwendeten Gasmischung sowie der geometrischen Anordnung der zu beschichtenden Teile und deren Bewegung bzw. Mehrfachrotation usw. Durch entsprechende Anpassung der Abscheiderate und der Abscheidedauer wird die Dicke der Deckschicht 6 eingestellt. The cover layer 6 is 0.4 to 5.0 μιη, preferably 0.6 to 3.0 μπι, and in particular 0.8 to 2.0 μηι thick. The thickness of the cover layer 6 is determined by the product of deposition rate and Separation duration or determined at a variable deposition rate by the time integral of the deposition rate. The deposition rate in turn is a function of several variables, such as number, target size and target material of the magnetron cathodes, sputtering current and the gas mixture used and the geometric arrangement of the parts to be coated and their movement or multiple rotation, etc. By appropriate adjustment of the deposition rate and the deposition time, the thickness the cover layer 6 is set.
Werden für die Abscheidung der Deckschicht 6 drei oder mehr voneinander verschiedene Magnetronkathoden bzw. Targetmaterialien verwendet, beispielsweise lxSiC + lxGraphit + l Wolfram, so bilden sich in der PVD-Beschichtungsvorrichtung vor den jeweiligen Magnetronkathoden Zonen aus, deren Gehalt an Kohlenstoff-, Silizium- und Wolframatomen sich voneinander unterscheidet. So bildet sich vor einer Magnetronkathode mit Graphit- oder Wolframtarget eine Plasmazone aus, die im Wesentlichen frei von Silizium ist. Demgegenüber enthält eine Zone vor einer Magnetronkathode mit SiC-Target sowohl Silizium als auch Kohlenstoff. Alternativ werden ein oder mehrere SiC- oder Si-Targets und Wolframcarbid- oder Wolframtargets in Verbindung mit einem Kohlenstoff-haltigen Sputtergas, beispielsweise einer Mischung aus Argon und Acetylen (C2H2) in einem Volumenverhältnis von 350 : 40, d.h. mit einem nominellen Wasserstoffgehalt von 40x2 / (350x1 + 40x2 + 40x2) = 80/510 = 15,7 atom-% verwendet. Die Beschichtungszone vor einem Si-Target oder einem Wolframtarget enthält dann sowohl Silizium wie auch Kohlenstoff bzw. sowohl Wolfram wie auch Kohlenstoff, so dass auf einem in der jeweiligen Beschichtungszone befindlichen Werkstück 1 eine Si-DLC-Schicht bzw. eine Me-DLC- Schicht abgeschieden wird. Wie bereits vorstehend erläutert, wird ein Volumenverhältnis von Argon zu Acetylen in der Sputteratmosphäre von beispielsweise 350:40 eingestellt, indem die über die MFC eingelassenen Gasflüsse auf 350 sccm Argon und 40 sccm Acetylen geregelt werden. If three or more different magnetron cathodes or target materials are used for the deposition of the cover layer 6, for example lxSiC + lxGraphit + l tungsten, zones are formed in the PVD coating device in front of the respective magnetron cathodes whose content of carbon, silicon and Tungsten atoms differ from each other. Thus, in front of a magnetron cathode with a graphite or tungsten target, a plasma zone is formed which is substantially free of silicon. In contrast, a zone in front of a magnetron cathode with SiC target contains both silicon and carbon. Alternatively, one or more SiC or Si targets and tungsten carbide or tungsten targets are combined with a carbonaceous sputtering gas such as a mixture of argon and acetylene (C 2 H 2 ) in a volume ratio of 350:40, ie nominal Hydrogen content of 40x2 / (350x1 + 40x2 + 40x2) = 80/510 = 15.7 atom% used. The coating zone in front of an Si target or a tungsten target then contains both silicon and carbon or both tungsten and carbon, so that a workpiece 1 located in the respective coating zone has a Si-DLC layer or a Me-DLC layer is deposited. As already explained above, a volume ratio of argon to acetylene in the sputtering atmosphere of, for example, 350:40 is set by controlling the gas flows introduced via the MFC to 350 sccm of argon and 40 sccm of acetylene.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung werden die zu beschichtenden Werkstücke während des Beschichtungsvorgangs mittels eines Planetenantriebs innerhalb der PVD-BescWchtungsvorrichtung durch die Beschichtungszonen bewegt und vorzugsweise mittels Magnetronkathoden, die in Verbindung mit elektromagnetischen Feldspulen ein tunnelartiges Magnetfeld und ein großvolumiges Plasma erzeugen, unter Anwendung eines negativen Substratpotentials bewirkten lonenbeschusses beschichtet. Die zu beschichtenden Werkstücke sind auf Substrathaltern befestigt. Die Substrathalter sind auf einem Drehteller gelagert und um ihre Längsachse rotierbar. Während der Abscheidung der Deckschicht 6 werden der Drehteller und die Substrathalter mit den Werkstücken mittels des Planetenantriebs gedreht, wobei die zeitabhängige Bahn s(t) eines Werkstücks in einer durch Koordinaten ( u ; v ) definierten horizontalen Ebene durch folgende Formel beschreibbar ist: s(t) = ( u(t) ; v(t) ) = ( RD-cos((öD-t) + Rs-cos(ß)s-t + Δφ) ; RD-sin(roD-t) + Rs-sin((öS-t + Δφ) ) mit t Ξ Zeit ; RD = Drehteller-Radius ; Rs Ξ Substrathalter-Radius ; In a preferred embodiment of the invention, the workpieces to be coated are moved through the coating zones during the coating process by means of a planetary drive inside the PVD inspection device and preferably by means of magnetron cathodes, which generate a tunnel-like magnetic field and a large-volume plasma in conjunction with electromagnetic field coils, using a negative Substrate potential caused ion bombardment coated. The workpieces to be coated are mounted on substrate holders. The substrate holders are mounted on a turntable and rotatable about its longitudinal axis. During the deposition of the cover layer 6 the turntable and the substrate holder are rotated with the workpieces by means of the planetary drive, wherein the time-dependent path s (t) of a workpiece in a horizontal plane defined by coordinates (u, v) is described by the following formula: s (t) = (u ( t); v (t)) = (R D -cos ((oD-t) + Rs-cos (β) st + Δφ); R D -sin (ro D -t) + Rs-sin ((ö S -t + Δφ)) with t Ξ time; RD = turntable radius; Rs Ξ substrate holder radius;
ωο Ξ Drehteller- Winkelgeschwindigkeit ; cos = Substrathalter- Winkelgeschwindigkeit ; und Δφ— Winkelversatz zwischen Substrathalter und Drehteller ωο Ξ turntable angular velocity; cos = substrate holder angular velocity; and Δφ angle offset between substrate holder and turntable
Vorzugsweise ist das Verhältnis der Winkelgeschwindigkeiten CÖS AÖD eine gebrochen rationale, insbesondere irrationale Zahl, so dass die Bahn s(t) nicht stationär ist. Preferably, the ratio of the angular velocities COS AOD is a fractionally rational, in particular irrational number, so that the path s (t) is not stationary.
Bei einer vollständigen Rotation des Drehtellers wird jedes Werkstück einmal durch die Beschichtungszone vor jeder der Magnetronkathoden geführt. Je nach Silizium- Kohlenstoff- und Me-Gehalt der verschiedenen Beschichtungszonen wird dabei auf dem Werkstück eine dünne Lage aus Si-DLC, DLC oder Me-DLC abgeschieden. Folglich weist die Deckschicht 6, wie in Fig. 3, 4, 5 dargestellt, eine Feinstruktur aus Dreifachlagen 66 mit Einzellagen 6A, 6B, 6C auf. Die Dicke der alternierenden Lagen 6A, 6B, 6C liegt jeweils unabhängig voneinander im Bereich von 0,1 bis 20 nm, vorzugsweise 1 bis lO nm und insbesondere 1 bis 5 nm.  Upon complete rotation of the turntable, each workpiece is once passed through the coating zone in front of each of the magnetron cathodes. Depending on the silicon carbon and Me content of the various coating zones, a thin layer of Si-DLC, DLC or Me-DLC is deposited on the workpiece. Consequently, the cover layer 6, as shown in Fig. 3, 4, 5, a fine structure of triple layers 66 with individual layers 6A, 6B, 6C. The thickness of the alternating layers 6A, 6B, 6C is in each case independently in the range from 0.1 to 20 nm, preferably 1 to 10 nm and in particular 1 to 5 nm.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird der Siliziumgehalt der Deckschicht 6 variiert, indem das Verhältnis der elektrischen Leistungen und damit der Abscheideraten der Magnetronkathoden mit Silizium-haltigem Target relativ zu den Magnetronkathoden mit Graphit- und Me-Target erhöht oder erniedrigt wird. Alternativ oder ergänzend hierzu wird die Zusammensetzung des Sputtergases, beispielsweise das Volumenverhältnis (sccm) von Acetylen zu Argon variiert. Insbesondere wird das Beschichtungsverfahren so geführt, dass der Siliziumanteil der Deckschicht 6 in Richtung einer Oberflächennormale 16 des Grundkörpers 1 bzw. der Deckschicht 6, d.h. mit zunehmendem Abstand vom Grundkörper 1 ansteigt. In a particularly preferred development of the invention, the silicon content of the cover layer 6 is varied by increasing or decreasing the ratio of the electrical powers and thus the deposition rates of the magnetron cathodes with silicon-containing target relative to the magnetron cathodes with graphite and Me target. Alternatively or additionally, the composition of the sputtering gas, for example the volume ratio (sccm) of acetylene to argon is varied. In particular, the coating process is performed so that the silicon content of the cover layer 6 in the direction of a surface normal 16 of the main body 1 or the cover layer 6, i. increases with increasing distance from the base body 1.
Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Figuren 3, 4 und 5 gezeigt. Demnach sind zwischen dem Grundkörper 1 und der Deckschicht 6 eine Haftschicht 2 und/oder eine erste und zweite Vermittlerschicht 3, 4 bzw. ein erstes und zweites Schichtsystem 30, 40 und oder eine dritte Vermittlerschicht 5 angeordnet. Die Haftschicht 2 grenzt unmittelbar an den Grundkörper 1 und gegebenenfalls an die Deckschicht 6. Die erste 3 000956 Advantageous developments of the invention are shown in Figures 3, 4 and 5. Accordingly, an adhesive layer 2 and / or a first and second mediator layer 3, 4 or a first and second layer system 30, 40 and / or a third mediator layer 5 are arranged between the base body 1 and the cover layer 6. The adhesive layer 2 directly adjoins the main body 1 and optionally the cover layer 6. The first 3 000956
23  23
Vermittlerschicht 3 bzw. das erste Schichtsystem 30 grenzt unmittelbar an den Grundkörper 1 oder die Haftschicht 2 und ggf. an die Deckschicht 6. Die zweite Vermittlerschicht 4 bzw. das zweite Schichtsystem 40 grenzt unmittelbar an den Grundkörper 1, die Haftschicht 2, die erste Vermittlerschicht 3 oder das erste Schichtsystem 30 und ggf. an die Deckschicht 6. Die dritte Vermittlerschicht 5 grenzt unmittelbar an die Deckschicht 6 sowie an den Grundkörper 1, die Haftschicht 2, die erste Vermittlerschicht 3, das erste Schichtsystem 30, die zweite Vermittlerschicht 4 oder das zweite Schichtsystem 40.  Mediator layer 3 or the first layer system 30 directly adjoins the base body 1 or the adhesion layer 2 and possibly the cover layer 6. The second mediator layer 4 or the second layer system 40 directly adjoins the base body 1, the adhesion layer 2, the first mediator layer The third mediator layer 5 directly adjoins the cover layer 6 as well as the base body 1, the adhesion layer 2, the first mediator layer 3, the first layer system 30, the second mediator layer 4 or the like second layer system 40.
Beginnend mit dem Grundkörper 1 sind die jeweiligen Schichten bzw. Schichtsysteme in Richtung einer Oberflächennormale 16 des Grundkörpers in aufsteigender Reihenfolge mit den Bezugszeichen 2, 3 bzw. 30, 4 bzw. 40, 5 und 6 gekennzeichnet. Die in den Figuren 3, 4 und 5 gezeigten Ausführungsformen repräsentieren lediglich eine Untermenge der erfmdungsgemäß vorgesehenen 36 Kombinationsmöglichkeiten der zwischen dem Grundkörper 1 und der Deckschicht 6 liegenden Schichten bzw. Schichtsysteme 2, 3 bzw. 30, 4 bzw. 40 und 5. Die Zahl 36 der Kombinationsmöglichkeiten ergibt sich aus der folgenden Betrachtung:  Starting with the base body 1, the respective layers or layer systems in the direction of a surface normal 16 of the base body are identified in ascending order by the reference symbols 2, 3 or 30, 4 or 40, 5 and 6. The embodiments shown in FIGS. 3, 4 and 5 merely represent a subset of the 36 possible combinations of the layers or layer systems 2, 3, 30, 4, 40, and 5 between the base body 1 and the cover layer 6. The number 36 of the possible combinations results from the following consideration:
Schicht bzw. Schichtsystem Möglichkeiten Anzahl Layer or layer system possibilities number
Haftschicht nein | ja 2  Adhesive layer no | Yes 2
erste Vermittlerschicht/erstes Schichtsystem nein \ 3 \ 30 3  first intermediary layer / first layer system no \ 3 \ 30 3
zweite Vermittlerschicht/zweites Schichtsystem nein | 4 | 40 3  second mediator layer / second layer system no | 4 | 40 3
dritte Vermittlerschicht nein | ja 2  third intermediary layer no | Yes 2
Möglichkeiten gesamt: 2 x 3 x 3 x 2 = 36  Total possibilities: 2 x 3 x 3 x 2 = 36
Wie in Fig. 4 gezeigt, besteht das erste Schichtsystem 30 aus einer oder mehreren Doppelschichten n x (31, 32), wobei n eine ganze Zahl größer/gleich 1 ist. Das zweite Schichtsystem 40 umfasst eine oder zwei Schichten 41 bzw. 41, 42. As shown in FIG. 4, the first layer system 30 consists of one or more bilayers n x (31, 32), where n is an integer greater than or equal to 1. The second layer system 40 comprises one or two layers 41 or 41, 42.
Die Dicke der Schichten 3, 31, 32, 4, 41, 42, 5 beträgt jeweils 0,1 bis 3,0 μπι, bevorzugt 0,1 bis 0,8 μιη, und insbesondere 0,1 bis 0,6 μιη. The thickness of the layers 3, 31, 32, 4, 41, 42, 5 is in each case 0.1 to 3.0 μπι, preferably 0.1 to 0.8 μιη, and in particular 0.1 to 0.6 μι η .
Die Haftschicht 2, die Vermittlerschichten bzw. Schichtsysteme 3 bzw. 30, 4 bzw. 40 und 5 verbessern die Haftfestigkeit der Deckschicht 6 und/oder mindern die thermische Fehlanpassung, d.h. die Differenz zwischen den Temperaturausdehnungskoeffizienten der Deckschicht 6 und des Grundkörpers 1.  The adhesive layer 2, the intermediary layers 3, 30, 4, 40 and 5, respectively, improve the adhesive strength of the cover layer 6 and / or reduce the thermal mismatch, i. the difference between the coefficients of thermal expansion of the cover layer 6 and the base body. 1
Besteht der Grundkörper I aus einem weichen Werkstoff, so haben die Haftschicht 2, die Vermittlerschichten bzw. Schichtsysteme 3 bzw. 30, 4 bzw. 40 und/oder 5 die zusätzliche Funktion, eine stützende Auflage mit erhöhter Festigkeit für die Deckschicht 6 bereitzustellen. Im Rahmen der Erfindung ist insbesondere die Abscheidung einer Haftschicht 2 aus Ti, V, Cr, CrN, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Si oder Ni auf dem Grundkörper 1 vorgesehen. Hierzu wird eine Magnetronkathode mit einem Target aus Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Si oder Ni eingesetzt. Eine Haftschicht 2 aus CrN wird in einer Stickstoff-haltigen Gasatmosphäre, beispielsweise einer Mischung aus Argon und Stickstoff (N2) abgeschieden, d.h. mittels reaktivem Magnetronsputtern. If the base body I consists of a soft material, then the adhesive layer 2, the intermediary layers or layer systems 3, 30, 4, 40 and / or 5 have the additional function of providing a supporting support with increased strength for the cover layer 6. In the context of the invention, in particular the deposition of an adhesive layer 2 of Ti, V, Cr, CrN, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Si or Ni on the base body 1 is provided. For this purpose, a magnetron cathode with a target of Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Si or Ni is used. An adhesion layer 2 made of CrN is deposited in a nitrogen-containing gas atmosphere, for example a mixture of argon and nitrogen (N 2 ), ie by means of reactive magnetron sputtering.
Zur Kompensation der thermischen Fehlanpassung werden zweckmäßigerweise eine erste Vermittlerschicht 3 bzw. eine oder mehrere Doppelschichten (31, 32), eine zweite Vermittlerschicht 4, 41 bzw. (41, 42) und/oder eine dritte Vermittlerschicht 5 aus SiCx, WCX, Si-DLC, Me-DLC, insbesondere W-DLC oder DLC direkt auf dem Grundkörper 1 oder einer zuvor erzeugten Haftschicht 2 aus Ti, V, Cr, CrN, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Si oder Ni abgeschieden, wobei 0, 1 < X < 2,0 ist. To compensate for the thermal mismatch, a first mediator layer 3 or one or more double layers (31, 32), a second mediator layer 4, 41 or (41, 42) and / or a third mediator layer 5 of SiC x , WC X are expediently used. Si-DLC, Me-DLC, in particular W-DLC or DLC directly on the base body 1 or a previously produced adhesive layer 2 of Ti, V, Cr, CrN, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Si or Ni deposited, wherein 0, 1 <X <2.0.
Die Dicke der alternierenden Schichten 31 und 32 beträgt jeweils 0,1 bis 3,0 μχη, vorzugsweise 0,1 bis 1 ,5 μιη und insbesondere 0,1 bis 0,6 μηι. Die Doppelschichten (31 , 32) werden sequentiell abgeschieden, indem wechselweise mit ausgewählten Magnetronkathoden gesputtert wird, während die übrigen Magnetronkathoden ausgeschaltet sind bzw. mit einer geringen elektrischen Leistung unterhalb dem für Sputter-Abscheidung erforderlichen Wert betrieben werden. Alternativ zu einer Absenkung der elektrischen Leistung der Magnetronkathoden ist der Einsatz von Abschirmblenden vorgesehen, die automatisch bzw. mittels elektronischer Steuerung verfahren werden und das Target der jeweiligen Magnetronkathode freigeben oder abdecken. Derartige, im Stand der Technik gebräuchliche Abschirmblenden gestatten es, die Magnetronkathoden mit im Wesentlichen konstanter Leistung zu betreiben und die Sputterparameter zu stabilisieren.  The thickness of the alternating layers 31 and 32 is in each case 0.1 to 3.0 μχη, preferably 0.1 to 1, 5 μιη and in particular 0.1 to 0.6 μηι. The bilayers (31, 32) are sequentially deposited by sputtering alternately with selected magnetron cathodes while the remaining magnetron cathodes are turned off or operated at a low electrical power below the value required for sputter deposition. As an alternative to a reduction in the electrical power of the magnetron cathodes, the use of shielding screens is provided, which are moved automatically or by means of electronic control and release or cover the target of the respective magnetron cathode. Such shielding screens commonly used in the art allow the magnetron cathodes to be operated at substantially constant power and to stabilize the sputtering parameters.
Beispielsweise wird zunächst mittels einer oder mehreren Magnetronkathoden mit SiC-Target eine Si-DLC-Schicht erzeugt. Hieran anschließend wird die Magnetronkathode mit SiC- Target abgeschaltet bzw. heruntergeregelt und eine oder mehrere Magnetronkathoden mit WC-Target eingeschaltet, um eine W-DLC-Schicht abzuscheiden. Die vorstehenden Sputterschritte werden ggf. mehrfach wiederholt, um ein Schichtsystem 30 mit mehreren Doppelschichten (31, 32) zu erzeugen. In analoger Weise werden durch wechselweisen Einsatz von Magnetronkathoden mit Si-, SiC-, W-, WC-, Graphit-, MeC- oder Me-Target eine oder mehrere Doppelschichten (31, 32) der Typen (SiCx/MeCx), (MeCx, SiCx), (SiCx/DLC), (SiCx/Me-DLC), (MeCx/Si-DLC), (Si-DLC/MeCx), (W-DLC/SiCx), (Si-DLC/DLC), (Si-DLC/Me-DLC), (DLC/Si-DLC) oder (Me-DLC/Si-DLC) abgeschieden, wobei Me-DLC vorzugsweise als W-DLC und MeCx vorzugsweise als WCx ausgeführt ist. Demgegenüber werden bei der Abscheidung der Deckschicht 6 alternierend Lagen aus Si-DLC,DLC und Me-DLC, insbesondere W-DLC mit einer Dicke von jeweils 0,1 bis 20 nm simultan in verschiedenen Beschichtungszonen vor den jeweiligen Magnetronkathoden abgeschieden. For example, an Si-DLC layer is first produced by means of one or more magnetron cathodes with an SiC target. Following this, the magnetron cathode with SiC target is switched off or switched off and one or more magnetron cathodes with WC target are switched on in order to deposit a W-DLC layer. If necessary, the above sputtering steps are repeated several times in order to produce a layer system 30 with a plurality of double layers (31, 32). In an analogous manner, by alternately using magnetron cathodes with Si, SiC, W, WC, graphite, MeC or Me target, one or more double layers (31, 32) of the types (SiC x / MeC x ), (MeC x, SiC x), (SiC x / DLC), silicon carbide (SiC x / Me-DLC), (MeC x / Si-DLC), (Si-DLC / MeC x), (W-DLC / SiC x) , (Si-DLC / DLC), (Si-DLC / Me-DLC), (DLC / Si-DLC) or (Me-DLC / Si-DLC) deposited, with Me-DLC preferably as W-DLC and MeC x preferably designed as a WC x . In contrast, layers of Si-DLC, DLC and Me-DLC, in particular W-DLC with a thickness of 0.1 to 20 nm, are deposited simultaneously in different coating zones in front of the respective magnetron cathodes during the deposition of the cover layer 6.
In Fig. 6a und 6b sind schematische Draufsichten auf PVD-Beschichtungsvorrichtungen 100, 100' zum Erzeugen der erfindungsgemäßen Beschichtungssysteme wiedergegeben. Die PVD- Beschichtungsvorrichtungen 100, 100' umfassen eine Vakuumkammer 110, in welcher eine oder mehrere Magnetronkathoden (50, 50; 60, 60; 70, 70), respektive (50, 60, 70, 120, 130, 140) mit Targets (51, 51; 61, 61; 71, 71), respektive (51, 61, 71, 121, 131, 141) angeordnet sind. Die Magnetronkathoden (50, 50; 60, 60; 70, 70) bzw. (50, 60, 70, 120, 130, 140) sind als unbalancierte Magnetronkathoden ausgebildet, die in Verbindung mit elektromagnetischen Feldspulen, die tunnelartige Magnetfelder an den Magnetronkathoden sowie ein Fernfeld erzeugen, welches einen großen Teil der zu beschichtenden Teile umschließt und vor den Magnetrontargets vorliegende Elektronen in den Beschichtungsraum einleitet. Hierdurch wird in einem großen Bereich um die zu beschichtenden Teile ein großvolumiges dichtes Plasma erzeugt. An die zu beschichtenden Teile wird ein negatives Biaspotential von 200 V angelegt, wodurch ein intensiver Ionenbeschuss der Teile bei der Beschichtung hervorgerufen wird. Dieser Ionenbeschuss ist notwendig zur Abscheidung von qualitativ hochwertigen Hartstoff- und DLC-Schichten aller Ausfuhrungen. Die zu beschichtenden Werkstücke 1 sind auf Substrathaltern 90 befestigt, die auf einem, in Fig. 6a und 6b nicht gezeigten Drehteller um ihre Längsachse rotierbar gelagert sind. Mittels eines Planetenantriebs (nicht gezeigt) werden der Drehteller und simultan die Substrathalter 90 mit den Werkstücken 1 rotiert. Die Rotation des Drehtellers und der Substrathalter 90 ist durch kreisförmige Pfeile 91 bzw. 92 angedeutet. FIGS. 6a and 6b show schematic plan views of PVD coating devices 100, 100 'for producing the coating systems according to the invention. The PVD coating devices 100, 100 'comprise a vacuum chamber 110, in which one or more magnetron cathodes (50, 50, 60, 60, 70, 70), respectively (50, 60, 70, 120, 130, 140) with targets ( 51, 51; 61, 61; 71, 71), respectively (51, 61, 71, 121, 131, 141) are arranged. The magnetron cathodes (50, 50; 60, 60, 70, 70) and (50, 60, 70, 120, 130, 140) are designed as unbalanced magnetron cathodes which are used in conjunction with electromagnetic field coils, the tunnel-like magnetic fields on the magnetron cathodes and generate a far field, which encloses a large part of the parts to be coated and initiates electrons present in front of the magnetrontargets in the coating chamber. As a result, a large-volume dense plasma is generated in a large area around the parts to be coated. A negative bias potential of 200 V is applied to the parts to be coated, causing intense ion bombardment of the parts during coating. This ion bombardment is necessary for the deposition of high-quality hard material and DLC layers of all executions. The workpieces 1 to be coated are fastened to substrate holders 90, which are mounted rotatably about their longitudinal axis on a turntable (not shown in FIGS. 6a and 6b). By means of a planetary drive (not shown), the turntable and simultaneously the substrate holder 90 with the workpieces 1 are rotated. The rotation of the turntable and the substrate holder 90 is indicated by circular arrows 91 and 92, respectively.
Die Abscheidung der erfindungsgemäßen Beschichtungssysteme erfolgt in einer kontrollierten Atmosphäre 80 bei einem Druck von 0,5x10" bis 0,05 mbar. Zur Aufrechterhaltung des geringen Druckes ist die PVD-Beschichtungsvorrichtung 100 mit einem Pumpenstand, insbesondere mit Turbomolekularpumpen (nicht gezeigt) verbunden. Über eine oder mehrere Zuführungen 150 werden in die PVD-Beschichtungsvorrichtung 100 kontinuierlich inerte Gase, wie Argon, Krypton oder Xenon und ggf. Reaktivgase, wie Acetylen (C2H2), Methan (CH4), Stickstoff (N2), Silane (SimHn), insbesondere Monosilan (S1H4), Organosilane, insbesondere Tetramethylsilan (C4Hi2Si) und Hexamethyldisiloxan
Figure imgf000028_0001
und Organosilazane sowie ggf. Mischungen von inerten Gasen und Reaktivgasen geleitet, um die Zusammensetzung der Atmosphäre bzw. des Plasmas 80 und der auf den Werkstücken 1 abgeschiedenen Schichten in gezielter Weise zu beeinflussen. Zur Kontrolle des Volumenstroms der verschiedenen Gase sind die Zuführungen 150 mit elektrisch regelbaren Ventilen bzw. Mengenflussreglern (mass flow Controller, abgekürzt MFC) ausgestattet.
The deposition of the coating systems of the invention takes place in a controlled atmosphere 80 at a pressure of 0.5x10 "to 0.05 mbar. In order to maintain the low pressure PVD coating apparatus 100 is connected to a pump stand, in particular turbo-molecular pump (not shown). About one or more feeds 150 are continuously inert gases in the PVD coating device 100, such as argon, krypton or xenon and optionally reactive gases such as acetylene (C 2 H 2 ), methane (CH 4 ), nitrogen (N 2 ), silanes ( Si m H n ), in particular monosilane (S1H 4 ), organosilanes, in particular tetramethylsilane (C 4 Hi 2 Si) and hexamethyldisiloxane
Figure imgf000028_0001
and organosilazanes and possibly mixtures of inert gases and reactive gases passed in order to influence the composition of the atmosphere or the plasma 80 and the deposited on the workpieces 1 layers in a targeted manner. To control the volume flow of the various gases, the feeders 150 are equipped with electrically adjustable valves or mass flow controllers (abbreviated to MFC).
Jede der Magnetronkathoden (50, 50; 60, 60; 70, 70) bzw. (50, 60, 70, 120, 130, 140) ist mit einer separat regelbaren elektrischen Leistungsversorgung (nicht gezeigt) verbunden. Bevorzugt werden die Magnetronkathoden mit Gleichspannung oder gepulster Gleichspannung betrieben (sogenanntes DC-Magnetronsputtern).  Each of the magnetron cathodes (50, 50, 60, 60, 70, 70) and (50, 60, 70, 120, 130, 140) is connected to a separately controllable electrical power supply (not shown). The magnetron cathodes are preferably operated with DC voltage or pulsed DC voltage (so-called DC magnetron sputtering).
Im Weiteren ist eine Gleichspannungsquelle (nicht gezeigt) zum Anlegen einer Biasspannung von bis zu -300 V, vorzugsweise -50 bis -200 V bzw. einer Ätzspannung von bis zu -2000 V, vorzugsweise -1000 V an die zu beschichtenden Werkstücke 1 vorgesehen. Hierbei ist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform eine gepulste Gleichspannungs- bzw. DC-Spannungsquelle an die Substrate angeschlossen. Dementsprechend sind der Drehteller und die Substrathalter 90 aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, wie Stahl gefertigt und mit der Gleichspannungsquelle für die Biasspannung elektrisch leitend verbunden.  In addition, a DC voltage source (not shown) for applying a bias voltage of up to -300 V, preferably -50 to -200 V or an etching voltage of up to -2000 V, preferably -1000 V, to the workpieces 1 to be coated is provided. In this case, in a further preferred embodiment, a pulsed direct voltage or DC voltage source is connected to the substrates. Accordingly, the turntable and the substrate holder 90 are made of an electrically conductive material, such as steel and electrically connected to the DC voltage source for the bias voltage.
Durch die Biasspannung bzw. das Biaspotential werden ionisierte Gasatome, zum Beispiel Ar-Ionen aus dem Plasma 80 auf die zu beschichtenden Werkstücke beschleunigt. Durch die auf die Oberfläche der Werkstücke auftreffenden Ionen wird auf die Oberflächenatome kinetische Energie übertragen (sogenanntes Ionenbombardement). Insbesondere werden bei der Abscheidung von Me-DLC-, DLC- und Si-DLC-Schichten durch Ionenbombardement mit einem Biaspotential zwischen -50 und -300 V die Schichteigenschaften, wie Härte, Verschleißbeständigkeit und Schichtstruktur sowie der Anteil von sp3-gebundenem Kohlenstoff optimiert. The bias voltage or the bias potential accelerate ionized gas atoms, for example Ar ions from the plasma 80, to the workpieces to be coated. Due to the ions impinging on the surface of the workpieces, kinetic energy is transferred to the surface atoms (so-called ion bombardment). In particular, in the deposition of Me-DLC, DLC and Si-DLC layers by ion bombardment with a bias potential between -50 and -300 V, the layer properties, such as hardness, wear resistance and layer structure and the proportion of sp 3 bonded carbon are optimized ,
In Weiterbildung der Erfindung wird die Oberfläche der Werkstücke 1 vor Abscheidung der Haftschicht 2, der Vermittlerschichten 3, 4 und gegebenenfalls 5 oder Schichtsysteme 30 und 40 bzw. vor Abscheidung der Deckschicht 6 mittels Ionenätzen, vorzugsweise mit Argonionen gereinigt. Hierfür wird an die Substrathalter 90 bzw. an die Werkstücke 1 eine Spannung von bis zu -1000 V angelegt. In a further development of the invention, the surface of the workpieces 1 is cleaned prior to deposition of the adhesive layer 2, the mediator layers 3, 4 and optionally 5 or layer systems 30 and 40 or before deposition of the cover layer 6 by means of ion etching, preferably with argon ions. For this purpose, a voltage of up to -1000 V is applied to the substrate holder 90 or to the workpieces 1.
Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf ein Target (51, 71), das einen ersten, vorzugsweise als quaderförmige oder ovale Platte ausgebildeten Träger 200 und in den Träger eingebettete Formkörper 220 umfasst. Der Träger 200 besteht bevorzugt aus Graphit oder aus Graphit und bis zu 15 Gew.-% Additiven, wie beispielsweise Bindemitteln. Die Formkörper 220 sind vorzugsweise zylinder- oder quaderförmig ausgebildet und bestehen aus Materialien, die Silizium und/oder ein Metall gewählt aus der Gruppe umfassend Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W enthalten, wobei Wolfram bevorzugt ist. In zweckmäßigen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen die Formkörper 220 aus Materialien wie Silizium, Siliziumcarbid, Mischungen aus Silizium und Graphit, Wolfram, Wolframcarbid, Mischungen aus Wolfram und Graphit und/oder Mischungen der vorstehenden Materialien. Die Formkörper 220 sind bevorzugt in einem in Fachkreisen als Racetrack bezeichneten Bereich 210 maximaler Sputtererosion des Targets (51, 71) angeordnet. Fig. 7 shows a plan view of a target (51, 71) comprising a first carrier 200 preferably formed as a cuboidal or oval plate and embedded in the carrier Shaped body 220 includes. The carrier 200 is preferably made of graphite or graphite and up to 15 wt .-% additives, such as binders. The shaped bodies 220 are preferably of cylindrical or cuboid shape and consist of materials which contain silicon and / or a metal selected from the group comprising Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W, where tungsten is preferred. In expedient embodiments of the method according to the invention, the shaped bodies 220 consist of materials such as silicon, silicon carbide, mixtures of silicon and graphite, tungsten, tungsten carbide, mixtures of tungsten and graphite and / or mixtures of the above materials. The shaped bodies 220 are preferably arranged in a region 210 of maximum sputter erosion of the target (51, 71) designated in professional circles as a racetrack.
Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Werkstücke (10, 11, 11', 12, 13) bzw. der Deckschichten 6 werden mit den nachfolgend aufgelisteten Messverfahren bestimmt: The properties of the workpieces (10, 11, 11 ', 12, 13) according to the invention and of the cover layers 6 are determined using the following measuring methods:
- Härte HUpiast gemäß ISO EN 14577 mit Fischerscope® H100C der Helmut Fischer GmbH, Sindelfingen (DE) mit Vickers Diamantspitze und einer Prüfkraft von 20 bis 50 mN;  - hardness HUpiast according to ISO EN 14577 with Fischerscope® H100C from Helmut Fischer GmbH, Sindelfingen (DE) with Vickers diamond tip and a test load of 20 to 50 mN;
- Reibungskoeffizient μ mittels Stift-Scheibe Test (pin on disk test) gemäß DIN EN 50324 (ASTM G99) mit einem Tribometer der CSM Instruments SA, Peseux (CH) in Luft mit einer relativen Feuchte von etwa 50 % (~ 9 g/m3 Wasserdampfgehalt); Coefficient of friction μ by pin-on-disk test according to DIN EN 50324 (ASTM G99) with a tribometer of CSM Instruments SA, Peseux (CH) in air with a relative humidity of about 50% (~ 9 g / m) 3 water vapor content);
- Verschleißfestigkeit mittels Kalottenverschleißtest (üblicherweise auch als Ball-Crater- oder Calo-Test bezeichnet) gemäß ISO EN- 1071-6 mit dem Instrument kaloMAX NT der BAQ GmbH, Braunschweig (DE) mit einer Suspension von A1203 -Pulver mit einer Korngröße von 1 μηι in Glyzerin als Abrasivpaste, einer Stahlkugel mit 30 mm Durchmesser, einer Andruck- bzw. Auflagekraft von 0,54 N, und einer Umdrehungszahl von 50 bis 55 U/min bei einer Schleifdauer von 3 bis 9 Minuten, einem Schleifweg von 17 bis 51 m und einer Schleiftiefe von 0,4 bis 1,2 μιη; - Wear resistance by Kalottenverschleißtest (commonly referred to as Ball Crater or Calo test) according to ISO EN 1071-6 with the instrument kaloMAX NT BAQ GmbH, Braunschweig (DE) with a suspension of A1 2 0 3 powder with a Grain size of 1 μηι in glycerol as an abrasive paste, a steel ball with 30 mm diameter, a contact pressure of 0.54 N, and a number of revolutions of 50 to 55 U / min with a grinding time of 3 to 9 minutes, a grinding path of 17 to 51 m and a grinding depth of 0.4 to 1.2 μιη;
- Haftfestigkeit mittels Rockwell A Test bei Substraten aus Hartmetall und ansonsten mittels Rockwell C Test gemäß der Richtlinie VDI 3198 bei einer Andruckkraft von 588,4 N, respektive 1471 N;  - Bonding strength by means of Rockwell A test on carbide substrates and otherwise by means of Rockwell C test in accordance with VDI 3198 guideline at a pressure of 588.4 N or 1471 N;
- Haftfestigkeit bzw. kritischer Lastwert Lc2 mittels Ritztest nach ISO EN 1071-3 mit einem CSM Scratch Tester Micro der CSM Instruments SA, Peseux (CH); Adhesive strength or critical load value Lc 2 by means of scratch test in accordance with ISO EN 1071-3 with a CSM Scratch Tester Micro from CSM Instruments SA, Peseux (CH);
- Silizium- und Kohlenstoffgehalt mittels Electron-Probe-Micro-Analysis (bzw. EDX oder ESCA) unter Verwendung eines Energie-dispersiven Si(Li)-Detektors; Elementzusammensetzung und Wasserstoffgehalt mittels Sekundärionen-Massen- spektrometrie (SIMS) mit Cäsium-Ionen gemäß dem Verfahren von Willich et al. (P. Willich, M. Wang, K. Wittmack, Quantitative Analysis of W-C.H Coatings by EPMA, RBS (ERD) and SIMS, Mikrochim. Acta 114/115, 525-532 (1994); P. Willich, C. Steinberg, SIMS depth profile of wear resistant coatings on cutting tools and technical components, Applied Surface Science 179 (2001) 263-268). Das Massenspektrometer des SIMS-Instruments woirde anhand der Messergebnisse aus Elastic Recoil Detection (ERD) von drei Vergleichsproben kalibriert. Als Vergleichsproben wurden Stahlplatten mit einer ersten 0,5 μπι dicken Beschichtung aus Wolfram und einer zweiten 3 μηι dicken Beschichtung aus Si-DLC mit einem Wasserstoffgehalt von jeweils etwa 5, 10 und 15 atom-% verwendet. Die ERD-Messungen wurden im Forschungszentrum Dresden-Rossendorf mit einem 4He2+-Primärstrahl mit einer Energie von 2,4 MeV durchgeführt; und Silicon and carbon content by electron probe micro-analysis (or EDX or ESCA) using an energy-dispersive Si (Li) detector; Elemental composition and hydrogen content by secondary ion mass spectrometry (SIMS) with cesium ions according to the method of Willich et al. (Willich, M. Wang, K. Wittmack, Quantitative Analysis of WC.H Coatings by EPMA, RBS (ERD) and SIMS, Microchim., Acta 114/115, 525-532 (1994), P. Willich, C.). Steinberg, SIMS depth profile of wear resistant coatings on cutting tools and technical components, Applied Surface Science 179 (2001) 263-268). The mass spectrometer of the SIMS instrument was calibrated on the basis of the results of Elastic Recoil Detection (ERD) of three reference samples. As comparative samples steel plates were used with a first 0.5 μπι thick coating of tungsten and a second 3 μηι thick coating of Si-DLC with a hydrogen content of about 5, 10 and 15 atom%. The ERD measurements were carried out at Forschungszentrum Dresden-Rossendorf using a 4 He 2+ primary beam with an energy of 2.4 MeV; and
Kontaktwinkel und Oberflächenenergie mittels Benetzung der Deckschicht mit Wasser gemäß DIN 55660-2 (Ausgabe 2011-12) und DIN 55660-5 (Ausgabe 2012-04) oder ASTM D7334-08 mit einem Instrument des Typs DSA 10 der Krüss GmbH.  Contact angle and surface energy by wetting the cover layer with water according to DIN 55660-2 (2011-12 edition) and DIN 55660-5 (2012-04 edition) or ASTM D7334-08 with a DSA 10 type instrument from Krüss GmbH.

Claims

Patentansprüche claims
1. Werkstück (10, 11, 12, 13) umfassend einen Grundkörper (1) und eine Deckschicht (6), welche Si-DLC, DLC, eine oder mehrere Arten Me-DLC und 2,5 bis 20 atom-% Wasserstoff enthält, wobei Me gewählt ist aus der Gruppe umfassend Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W, und die Deckschicht eine Härte von 15 bis 50 GPa aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (6) aus Teilvolumina (6A) der Größe 40 x 40 x 40 nm3 bis 200 x 200 x 200 nm3 besteht und jedes Teilvolumen (6A) einen mittleren Si-Gehalt von 2,5 bis 30 atom-% und einen mittleren Me-Gehalt von 2,5 bis 30 atom-% hat. A workpiece (10, 11, 12, 13) comprising a base body (1) and a cover layer (6) containing Si-DLC, DLC, one or more types of Me-DLC and 2.5 to 20 atomic% hydrogen in which Me is selected from the group comprising Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W, and the covering layer has a hardness of 15 to 50 GPa, characterized in that the covering layer (6) consists of partial volumes (6A) of size 40 x 40 x 40 nm 3 to 200 x 200 x 200 nm 3 and each sub-volume (6A) has an average Si content of 2.5 to 30 atomic% and an average Me content of 2.5 to 30 atomic%.
2. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Teilvolumen (6A) einen Si-Gehalt von 5 bis 25 atom-%, vorzugsweise 8 bis 20 atom-% und einen Me-Gehalt von 5 bis 25 atom-%, vorzugsweise 10 bis 20 atom-%» aufweist. Second workpiece (10, 11, 12, 13) according to claim 1, characterized in that each partial volume (6A) has an Si content of 5 to 25 atomic%, preferably 8 to 20 atomic% and a Me content of 5 to 25 atomic%, preferably 10 to 20 atomic% ».
3. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (6) einen Wasserstoffgehalt von 5 bis 18 atom-%, vorzugsweise 5 bis 15 atom-%, und insbesondere 5 bis 10 atom-% aufweist. 3. workpiece (10, 11, 12, 13) according to claim 1 or 2, characterized in that the cover layer (6) has a hydrogen content of 5 to 18 atomic%, preferably 5 to 15 atomic%, and in particular 5 to 10 atom%.
4. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (6) eine Dicke von 0,4 bis 5,0 μηι, vorzugsweise 0,6 bis 3,0 μπι, und insbesondere 0,8 bis 2,0 μιη hat. 4. workpiece (10, 11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the cover layer (6) has a thickness of 0.4 to 5.0 μηι, preferably 0.6 to 3, 0 μπι, and in particular 0.8 to 2.0 μιη has.
5. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (6) eine Härte HUpiast von 20 bis 40 GPa und vorzugsweise 25 bis 40 GPa aufweist. 5. workpiece (10, 11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the cover layer (6) has a hardness HU p iast of 20 to 40 GPa and preferably 25 to 40 GPa.
6. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (6) einen Reibungskoeffizienten μ von 0,05 bis 0,20, vorzugsweise 0,05 bis 0,15, und insbesondere 0,05 bis 0,1 aufweist. 6. workpiece (10, 11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the cover layer (6) has a coefficient of friction μ of 0.05 to 0.20, preferably 0.05 to 0, 15, and in particular 0.05 to 0.1.
7. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (6) gemäß Kalotest mit einer Suspension von AI2O3- Pulver in Glyzerin einen Verschleißkoeffizienten von 0,5 x 10~15 bis 4,0x 10"15 m3/(N-m), vorzugsweise 0,5 x 10"15 bis 2,5 x 10"15 m3/(N-m), und insbesondere 0,5 x 10"15 bis7. workpiece (10, 11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the cover layer (6) according to Kalotest with a suspension of Al2O3 powder in glycerol a coefficient of wear of 0.5 x 10th ~ 15 to 4.0x 10 "15 m 3 / (Nm), preferably 0.5 x 10 "15 to 2.5 x 10 " 15 m 3 / (Nm), and in particular 0.5 x 10 "15 to
I , 5 x 10"15 m3/( -m) aufweist. I, 5 x 10 "15 m 3 / (-m).
8. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (6) eine mittels Rockwell A Test für Grundkörper (1) aus Hartmetall und ansonsten mittels Rockwell C Test gemessene Haftfestigkeit HF1 bis HF4, vorzugsweise HF1 bis HF3, und insbesondere HF1 bis HF2 aufweist. 8. workpiece (10, 11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the cover layer (6) by means of a Rockwell A test for basic body (1) of hard metal and otherwise measured by Rockwell C test Adhesive strength HF1 to HF4, preferably HF1 to HF3, and in particular HF1 to HF2.
9. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (6) einen Gehalt von 0,01 bis 6,0 atom-% eines Additivs gewählt aus Bor, Schwefel und Mischungen davon, aufweist. 9. workpiece (10, 11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the cover layer (6) has a content of 0.01 to 6.0 atom% of an additive selected from boron, Sulfur and mixtures thereof.
10. Werkstück (10, 10. workpiece (10,
11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass Me Wolfram ist. 11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 9, characterized in that Me is tungsten.
II. Werkstück (11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Deckschicht (6) eine oder mehrere Dreifachlagen (66) umfasst und jede der Dreifachlagen (66) aus einer Lage Si-DLC (6A), einer Lage DLC (6B) und einer Lage Me-DLC (6C) besteht und die Lagen (6A), (6B) und (6C) in einer beliebig festgelegten periodischen Reihenfolge angeordnet sind. II. Workpiece (11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the cover layer (6) comprises one or more triple layers (66) and each of the triple layers (66) of a layer Si-DLC (6A), a layer DLC (6B), and a layer Me-DLC (6C), and the layers (6A), (6B), and (6C) are arranged in an arbitrary fixed periodic order.
12. Werkstück (11, 12, 13) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagen (6A), (6B) und (6C) unabhängig voneinander jeweils eine Dicke von 0,1 bis 20 nm, vorzugsweise 1 bis 10 nm, und insbesondere 1 bis 5 nm haben. 12. workpiece (11, 12, 13) according to claim 11, characterized in that the layers (6A), (6B) and (6C) independently of one another in each case a thickness of 0.1 to 20 nm, preferably 1 to 10 nm, and in particular 1 to 5 nm.
13. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Silizium- Anteil in der Deckschicht (6) mit zunehmendem Abstand vom Grundkörper (1) ansteigt. 13. workpiece (10, 11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 12, characterized in that the silicon content in the cover layer (6) with increasing distance from the base body (1) increases.
14. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10, 11, 12, 13) eine zwischen der Deckschicht (6) und dem Grundkörper (1) angeordnete und zum Grundkörper (1) benachbarte Haftschicht (2) aus Ti, V, Cr, CrN, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Si oder Ni oder einer Mischung dieser Materialien umfasst. 14. workpiece (10, 11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 13, characterized in that the workpiece (10, 11, 12, 13) one between the cover layer (6) and the base body (1) arranged and to the base body (1) adjacent adhesive layer (2) of Ti, V, Cr, CrN, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Si or Ni or a mixture of these materials.
15. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10, 11, 12, 13) eine zwischen der Deckschicht (6) und dem Grundkörper (1) oder der Haftschicht (2) angeordnete und zum Grundkörper (1) oder zur Haftschicht (2) benachbarte erste Vermittlerschicht (3) aus SiCx, MeCx oder WCx sowie gegebenenfalls eine zwischen der ersten Vermittlerschicht (3) und der Deckschicht (6) angeordnete und zur ersten Vermittlerschicht (3) benachbarte zweite Vermittlerschicht (4) aus DLC, Si-DLC oder Me-DLC, insbesondere aus W-DLC umfasst und in den Vermittlerschichten (3, 4) die folgenden Materialpaarungen vorliegen: 15. workpiece (10, 11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that the workpiece (10, 11, 12, 13) one between the cover layer (6) and the base body (1) or the adhesive layer (2) arranged and to the base body (1) or the adhesive layer (2) adjacent first mediator layer (3) of SiCx, MeCx or WCx and optionally one between the first mediator layer (3) and the cover layer (6) arranged and first mediator layer (3) comprises adjacent second mediator layer (4) of DLC, Si-DLC or Me-DLC, in particular of W-DLC, and in the mediator layers (3, 4) the following material pairings are present:
Figure imgf000033_0001
Figure imgf000033_0001
wobei Me-DLC vorzugsweise als W-DLC ausgeführt ist. wherein Me-DLC is preferably designed as W-DLC.
16. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10, 11, 12, 13) ein zwischen der Deckschicht (6) und dem Grundkörper (1) oder der Haftschicht (2) angeordnetes und zum Grundkörper (1) oder zur Haftschicht (2) benachbartes erstes Schichtsystem (30) aus einer oder mehreren Doppelschichten (31, 32) aus (SiCx / WCx), (SiCx / MeCx), (WCx / SiCx) oder (MeCx / SiCx) sowie gegebenenfalls ein zwischen der Deckschicht (6) und dem ersten Schichtsystem (30) angeordnetes und zum ersten Schichtsystem (30) benachbartes zweites Schichtsystem (40) umfasst, wobei das zweite Schichtsystem (40) eine Schicht (40) oder zwei Schichten (41, 42) gewählt aus SiCx, (SiCx / DLC), (SiCx / Si-DLC), (SiCx / Me-DLC), insbesondere (SiCx / W-DLC) oder MeCx, (MeCx / DLC), (MeCx / Si-DLC) oder (MeCx / Me-DLC), insbesondere (WCX / W-DLC), wobei MeCx vorzugsweise als WCX ausgeführt ist, umfasst und in den Schichtsystemen (30, 40) die folgenden Materialpaarungen vorliegen: 16. workpiece (10, 11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that the workpiece (10, 11, 12, 13) between the cover layer (6) and the base body (1) or the adhesive layer (2) arranged and to the base body (1) or the adhesive layer (2) adjacent first layer system (30) of one or more double layers (31, 32) of (SiC x / WC x ), (SiC x / MeC x ), (WC x / SiC x ) or (MeCx / SiCx) and optionally a second between the cover layer (6) and the first layer system (30) arranged and adjacent to the first layer system (30) Layer system (40), wherein the second layer system (40) one layer (40) or two layers (41, 42) selected from SiC x , (SiC x / DLC), (SiC x / Si-DLC), (SiC x / Me-DLC), in particular (SiC x / W-DLC) or MeC x , (MeC x / DLC), (MeC x / Si-DLC) or (MeC x / Me-DLC), in particular (WC X / W -DLC), wherein MeCx is preferably in the form of WC X , and in the layer systems (30, 40) the following material pairings are present:
Figure imgf000034_0001
Figure imgf000034_0001
wobei n eine ganze Zahl größer/gleich 1 und Me-DLC vorzugsweise als W-DLC und MeCx vorzugsweise als WCx ausgeführt ist. where n is an integer greater than or equal to 1 and Me-DLC is preferably carried out as W-DLC and MeCx preferably as WC x .
17. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10, 11, 12, 13) ein zwischen der Deckschicht (6) und dem Grundkörper (1) oder der Haftschicht (2) angeordnetes und zum Grundkörper (1) oder zur Haftschicht (2) benachbartes erstes Schichtsystem (30) aus einer oder mehreren Doppelschichten (31,32) aus (SiCx/DLC), (SiCx / Si-DLC), (SiCx/ Me- DLC), insbesondere (SiCx/ W-DLC) oder (MeCx/DLC), (MeCx / Si-DLC), (MeCx / Me-DLC), insbesondere (MeCx/ W-DLC) sowie gegebenenfalls ein zwischen der Deckschicht (6) und dem ersten Schichtsystem (30) angeordnetes und zum ersten Schichtsystem (30) benachbartes zweites Schichtsystem (40) umfasst, wobei das zweite Schichtsystem (40) zwei Schichten (41,42) gewählt aus (SiCx/DLC), (SiCx / Si-DLC), (SiCx / Me-DLC), insbesondere (SiC / W-DLC) oder (MeCx/DLC), (MeCx / Si-DLC), oder (MeCx / Me-DLC), insbesondere (MeCx / W-DLC) umfasst und in den Schichtsystemen (30, 40) die folgenden Materialpaarungen vorliegen: 17. workpiece (10, 11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that the workpiece (10, 11, 12, 13) between the cover layer (6) and the base body (1) or the adhesive layer (2) arranged and to Base body (1) or to the adhesive layer (2) adjacent first layer system (30) of one or more double layers (31,32) of (SiC x / DLC), (SiC x / Si-DLC), (SiC x / Me-DLC ), in particular (SiC x / W-DLC) or (MeC x / DLC), (MeC x / Si-DLC), (MeC x / Me-DLC), in particular (MeC x / W-DLC) and optionally an intermediate The second layer system (40), arranged between the cover layer (6) and the first layer system (30) and adjacent to the first layer system (30), wherein the second layer system (40) comprises two layers (41, 42) selected from (SiC x / DLC) , (SiC x / Si-DLC), (SiCx / Me-DLC), in particular (SiC / W-DLC) or (MeC x / DLC), (MeC x / Si-DLC), or (MeC x / Me). DLC), in particular (MeC x / W-DLC) and in the layer systems (30, 40) the following material pairings are present:
Schichtsystem (30) Schichtsystem (40) Layer system (30) Layer system (40)
nx(31/32) (41) (42)  nx (31/32) (41) (42)
nx (SiCx/DLC) SiCx DLC nx (SiC x / DLC) SiCx DLC
n x (SiCx / DLC) SiCx Si-DLC nx (SiC x / DLC) SiC x Si-DLC
n x (SiCx / DLC) SiCx Me-DLC nx (SiC x / DLC) SiC x Me-DLC
nx (SiCx/ Si-DLC) SiCx DLC nx (SiC x / Si-DLC) SiC x DLC
nx (SiCx /Si-DLC) SiCx Si-DLC nx (x SiC / Si-DLC) SiC x Si-DLC
nx (SiCx /Si-DLC) SiCx Me-DLC nx (x SiC / Si-DLC) SiC x Me-DLC
nx (SiCx /Me-DLC) SiCx DLC nx (SiCx / Me-DLC) SiC x DLC
nx (SiCx /Me-DLC) SiCx Si-DLC nx (SiC x / Me-DLC) SiCx Si-DLC
nx (SiCx /Me-DLC) SiCx Me-DLC nx (SiC x / Me-DLC) SiC x Me-DLC
nx (SiCx /DLC) MeCx DLC nx (SiC x / DLC) MeC x DLC
nx (SiCx /DLC) MeCx Si-DLC nx (SiC x / DLC) MeC x Si-DLC
nx (SiCx/DLC) MeCx Me-DLC nx (SiCx / DLC) MeC x Me-DLC
nx (SiCx /Si-DLC) MeCx DLC nx (x SiC / Si-DLC) MeC x DLC
nx (SiCx /Si-DLC) MeCx Si-DLC nx (x SiC / Si-DLC) MeC x Si-DLC
nx (SiCx /Si-DLC) MeCx Me-DLC nx (SiCx / Si-DLC) MeC x Me-DLC
nx (SiCx /Me-DLC) MeCx DLC nx (SiC x / Me-DLC) MeC x DLC
nx( SiCx /Me-DLC) MeCx Si-DLC nx (SiC x / Me-DLC) MeC x Si-DLC
nx (SiCx /Me-DLC) MeCx Me-DLC n x (MeCx / DLC) SiCx DLC nx (SiC x / Me-DLC) MeC x Me-DLC nx (MeC x / DLC) SiC x DLC
n (MeCx/DLC) SiCx Si-DLC n (MECX / DLC) SiC x Si-DLC
n (MeCx/DLC) SiCx Me-DLC  n (MeCx / DLC) SiCx Me-DLC
n x (MeCx / Si-DLC) SiCx DLC  n x (MeCx / Si-DLC) SiCx DLC
n x (MeCx / Si-DLC) SiCx Si-DLC nx (MeC x / Si-DLC) SiCx Si-DLC
n x (MeCx / Si-DLC) SiCx Me-DLC nx (MeC x / Si-DLC) SiC x Me-DLC
n x ( MeCx / Me-DLC) SiCx DLC nx (MeC x / Me-DLC) SiCx DLC
n x ( MeCx / Me-DLC) SiCx Si-DLC nx (MeC x / Me-DLC) SiC x Si-DLC
nx (MeCx /Me-DLC) SiCx Me-DLC nx (MeC x / Me-DLC) SiCx Me-DLC
nx (MeCx/DLC) MeCx DLC nx (MeCx / DLC) MeC x DLC
nx (MeCx/DLC) MeCx Si-DLC  nx (MeCx / DLC) MeCx Si-DLC
n x (MeCx / DLC) MeCx Me-DLC nx (x MeC / DLC) MeC x Me-DLC
n x (MeCx / Si-DLC) MeCx DLC nx (MeC x / Si-DLC) MECX DLC
n x (MeCx / Si-DLC) MeCx Si-DLC nx (MeC x / Si-DLC) MeC x Si-DLC
nx (MeCx /Si-DLC) MeCx Me-DLC nx (MeC x / Si-DLC) MeC x Me-DLC
n x ( MeCx / Me-DLC) MeCx DLC nx (MeC x / Me-DLC) MECX DLC
nx (MeCx /Me-DLC) MeCx Si-DLC  nx (MeCx / Me-DLC) MeCx Si-DLC
nx (MeCx /Me-DLC) MeCx Me-DLC wobei n eine ganze Zahl größer/gleich 1 und Me-DLC vorzugsweise als W-DLC und MeCx vorzugsweise als WCx ausgeführt ist. nx (MeC x / Me-DLC) MeC x Me-DLC where n is an integer greater than or equal to 1 and Me-DLC is preferably designed as W-DLC and MeCx preferably as WCx.
18. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10,11,12,13) ein zwischen der Deckschicht (6) und dem Grundkörper (1) oder der Haftschicht (2) angeordnetes und zum Grundkörper (1) oder zur Haftschicht (2) benachbartes erstes Schichtsystem (30) aus einer oder mehreren Doppelschichten (31,32) gewählt aus (Si-DLC / SiCx), (Si-DLC / MeCx), insbesondere (Si-DLC /WCX) oder (Me-DLC / SiCx), insbesondere (W-DLC / SiCx), (Me-DLC /MeCx), insbesondere (W-DLC /WCX) oder (DLC/SiCx), (DLC/MeCx), insbesondere (DLC / WCx) sowie gegebenenfalls ein zwischen der Deckschicht (6) und dem ersten Schichtsystem (30) angeordnetes und zum ersten Schichtsystem (30) benachbartes zweites Schichtsystem (40) umfasst, wobei das zweite Schichtsystem (40) zwei Schichten (41,42) gewählt aus (SiCx/DLC), (MeCx/DLC), (SiCx / Si-DLC), (MeCx / Si-DLC), (SiCx / Me-DLC), insbesondere (SiCx/W-DLC) oder (MeCx / Me-DLC), insbesondere (MeCx / W-DLC) umfasst und in den Schichtsystemen (30, 40) die folgenden Materialpaarungen vorliegen: 18. workpiece (10, 11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that the workpiece (10,11,12,13) one between the cover layer (6) and the base body (1) or the adhesive layer (2) arranged and to the base body (1) or the adhesive layer (2) adjacent first layer system (30) of one or more double layers (31,32) selected from (Si-DLC / SiC x ), (Si-DLC / MeC x ), in particular (Si-DLC / WC X ) or (Me-DLC / SiC x ), in particular (W-DLC / SiC x ), (Me-DLC / MeC x ), in particular (W-DLC / WC X ) or (DLC / SiC x ), (DLC / MeC x ), in particular (DLC / WCx) and optionally a second layer system arranged between the cover layer (6) and the first layer system (30) and adjacent to the first layer system (30) (40), wherein the second layer system (40) comprises two layers (41.42) selected from (SiC x / DLC), (MeC x / DLC), (SiC x / Si-DLC), (MeC x / Si-DLC), (SiC x / Me-DLC), in particular ( SiC x / W-DLC) or (MeC x / Me-DLC), in particular (MeC x / W-DLC) and in the layer systems (30, 40) the following material pairings are present:
Schichtsystem (30) Schichtsystem (40) Layer system (30) Layer system (40)
nx(31/32) (41) (42)  nx (31/32) (41) (42)
n x (Si-DLC / SiCx) SiCx DLC nx (Si-DLC / SiC x) SiCx DLC
nx (Si-DLC /MeCx) SiCx DLC nx (Si-DLC / MeC x) SiCx DLC
n x (Si-DLC / SiCx) MeCx DLC nx (Si-DLC / SiC x) Me C x DLC
n x (Si-DLC / MeCx) MeCx DLC nx (Si-DLC / MeC x) Me C x DLC
n x (Si-DLC / SiCx) SiCx Si-DLC nx (Si-DLC / SiC x) SiC x Si-DLC
nx (Si-DLC /MeCx) SiCx Si-DLC nx (Si-DLC / MeC x) SiC x Si-DLC
n x (Si-DLC / SiCx) MeCx Si-DLC nx (Si-DLC / SiC x) Me C x Si-DLC
n x (Si-DLC / MeCx) MeCx Si-DLC nx (Si-DLC / MeC x) Me C x Si-DLC
n (Si-DLC /SiCx) SiCx Me-DLC  n (Si-DLC / SiCx) SiCx Me-DLC
nx (Si-DLC /MeCx) SiCx Me-DLC nx (Si-DLC / MeC x) Me-DLC SiCx
n x (Si-DLC / SiCx) MeCx Me-DLC nx (Si-DLC / SiC x) Me C x Me-DLC
n x (Si-DLC / MeCx) MeCx Me-DLC nx (Si-DLC / MeC x) Me-DLC MECX
n x (Me-DLC / SiCx) SiCx DLC nx (Me-DLC / SiC x) SiC x DLC
nx (Me-DLC /MeCx) SiCx DLC nx (Me-DLC / MeC x ) SiCx DLC
n x (Me-DLC / SiCx) MeCx DLC nx (Me-DLC / SiC x) Me C x DLC
n x (Me-DLC / MeCx) MeCx DLC nx (Me-DLC / MeC x ) MeC x DLC
n x (Me-DLC / SiC ) SiCx Si-DLC nx (Me-DLC / SiC) x Si-SiC DLC
nx (Me-DLC /MeCx) SiCx Si-DLC nx (Me-DLC / MeC x) SiC x Si-DLC
n x (Me-DLC / SiCx) MeCx Si-DLC nx (Me-DLC / SiC x) Me C x Si-DLC
nx (Me-DLC /MeCx) MeCx Si-DLC nx (Me-DLC / MeC x ) MeC x Si-DLC
n x (Me-DLC / SiCx) SiCx Me-DLC nx (Me-DLC / SiC x) Me-DLC SiCx
nx (Me-DLC /MeCx) SiCx Me-DLC nx (Me-DLC / MeC x ) SiC x Me-DLC
n x (Me-DLC / SiCx) MeCx Me-DLCnx (Me-DLC / SiC x) Me-DLC MECX
x (Me-DLC /MeCx) MeCx Me-DLC n x (DLC / SiCx) SiCx DLC x (Me-DLC / MeC x ) MeC x Me-DLC nx (DLC / SiCx) SiCx DLC
n x (DLC / MeCx) SiCx DLC nx (DLC / MeC x ) SiC x DLC
n x (DLC / SiCx) MeCx DLC nx (DLC / SiC x) Me C x DLC
n x (DLC / MeCx) MeCx DLC nx (DLC / MeC x ) MeCx DLC
n x (DLC / SiCx) SiCx Si-DLC nx (DLC / SiC x) Si-DLC SiCx
n x (DLC / MeCx) SiCx Si-DLC nx (DLC / MeC x) Si-DLC SiCx
n x (DLC / SiCx) MeCx Si-DLC nx (DLC / SiC x) Me C x Si-DLC
n x (DLC / MeCx) MeCx Si-DLC nx (DLC / MeC x) Si-DLC MECX
n x (DLC / SiCx) SiCx Me-DLC nx (DLC / SiC x) SiC x Me-DLC
n x (DLC / MeCx) SiCx Me-DLC nx (DLC / MeC x) Me-DLC SiCx
n x (DLC / SiCx) MeCx Me-DLC  n x (DLC / SiCx) MeCx Me-DLC
n x (DLC / MeCx) MeCx Me-DLC nx (DLC / MeC x) Me-DLC MECX
wobei n eine ganze Zahl größer/gleich 1 und Me-DLC vorzugsweise als W-DLC und MeCx vorzugsweise als WCx ausgeführt ist. where n is an integer greater than or equal to 1 and Me-DLC is preferably carried out as W-DLC and MeCx preferably as WCx.
19. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10, 11, 12, 13) ein zwischen der Deckschicht (6) und dem Grundkörper (1) oder der Haftschicht (2) angeordnetes und zum Grrundkörper (1) oder zur Haftschicht (2) benachbartes Schichtsystem (30) aus einer oder mehreren Doppelschichten (31, 32) aus (Si-DLC / DLC), (Si-DLC / Me-DLC), insbesondere (Si-DLC / W-DLC) oder (DLC / Si-DLC), (DLC / Me-DLC), insbesondere (DLC / W-DLC) oder (Me-DLC / Si-DLC), insbesondere (W-DLC / Si-DLC), (Me-DLC / DLC), insbesondere (W-DLC / DLC) sowie gegebenenfalls eine zwischen der Deckschicht (6) und dem Schichtsystem (30) angeordnete und zum Schichtsystem (30) benachbarte Vermittlerschicht (4) aus DLC, Si-DLC oder Me-DLC, insbesondere aus W-DLC umfasst und in dem Schichtsystem (30, 4) die folgenden Materialpaarungen vorliegen: 19. workpiece (10, 11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 14, characterized in that the workpiece (10, 11, 12, 13) between the cover layer (6) and the base body (1) or the adhesive layer (2) and to the base body (1) or to the adhesive layer (2) adjacent layer system (30) of one or more double layers (31, 32) of (Si-DLC / DLC), (Si-DLC / Me- DLC), in particular (Si-DLC / W-DLC) or (DLC / Si-DLC), (DLC / Me-DLC), in particular (DLC / W-DLC) or (Me-DLC / Si-DLC), in particular (W-DLC / Si-DLC), (Me-DLC / DLC), in particular (W-DLC / DLC) and, if appropriate, an intermediate layer arranged between the cover layer (6) and the layer system (30) and adjacent to the layer system (30) (4) from DLC, Si-DLC or Me-DLC, in particular from W-DLC and in the layer system (30, 4) the following material pairings are present:
Schichtsystem (30) Vermittlerschicht (4) Layer system (30) Mediator layer (4)
n x (Si-DLC / DLC)  n x (Si-DLC / DLC)
n x (Si-DLC / DLC) Si-DLC n x (Si-DLC / DLC) Me-DLC nx (Si-DLC / DLC) Si-DLC nx (Si-DLC / DLC) Me-DLC
n x ( Si-DLC / Me-DLC)  n x (Si-DLC / Me-DLC)
n x ( Si-DLC / Me-DLC) Si-DLC  n x (Si-DLC / Me-DLC) Si-DLC
n x ( Si-DLC / Me-DLC) DLC  n x (Si-DLC / Me-DLC) DLC
n x (DLC / Si-DLC)  n x (DLC / Si-DLC)
n x (DLC / Si-DLC) DLC  n x (DLC / Si-DLC) DLC
n x (DLC / Si-DLC) Me-DLC  n x (DLC / Si-DLC) Me-DLC
n x (DLC / Me-DLC)  nx (DLC / Me-DLC)
n x (DLC / Me-DLC) DLC  nx (DLC / Me-DLC) DLC
n x (DLC / Me-DLC) Si-DLC  n x (DLC / Me-DLC) Si-DLC
n x (Me-DLC / Si-DLC)  n x (Me-DLC / Si-DLC)
n x (Me-DLC / Si-DLC) DLC  n x (Me-DLC / Si-DLC) DLC
n x (Me-DLC / Si-DLC) Me-DLC  nx (Me-DLC / Si-DLC) Me-DLC
n x (Me-DLC / DLC)  nx (Me-DLC / DLC)
n x (Me-DLC / DLC) Si-DLC  nx (Me-DLC / DLC) Si-DLC
n x (Me-DLC / DLC) Me-DLC wobei n eine ganze Zahl größer/gleich 1 und Me-DLC vorzugsweise als W-DLC ausgeführt ist.  nx (Me-DLC / DLC) Me-DLC where n is an integer greater than or equal to 1 and Me-DLC is preferably designed as W-DLC.
20. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10, 11, 12, 13) eine zwischen der20. workpiece (10, 11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 19, characterized in that the workpiece (10, 11, 12, 13) one between the
Deckschicht (6) und dem Grundkörper (1) angeordnete und zur Deckschicht (6) benachbarte dritte Vermittlerschicht (5) aus Me-DLC oder DLC umfasst. Cover layer (6) and the base body (1) arranged and the cover layer (6) adjacent third mediator layer (5) of Me-DLC or DLC comprises.
21. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (1) aus einem Werkstoff gewählt aus Stahl,21. workpiece (10, 11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 20, characterized in that the base body (1) made of a material selected from steel,
Stahllegierungen, Titan, Titanlegierungen, Aluminium, Aluminiumlegierungen, Magnesium, Magnesiumlegierungen, Kupfer, Kupferlegierungen, Keramikmaterial, Hartmetall, Wolfram, Wolframlegierungen, Tantal, Tantallegierungen, Nickel, Nickellegierungen, Silizium, Siliziumverbindungen, Bronze, Kunststoff oder einer Mischung aus diesen Werkstoffen besteht. Steel alloys, titanium, titanium alloys, aluminum, aluminum alloys, magnesium, magnesium alloys, copper, copper alloys, ceramics, tungsten carbide, tungsten, tungsten alloys, tantalum, tantalum alloys, nickel, nickel alloys, silicon, silicon compounds, bronze, plastic or a mixture of these materials.
22. Werkstück (10, 11, 12, 13) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (10, 11, 12, 13) ein Motorenteil aus einem Verbrennungsmotor, ein Getriebeteil aus einem Automobilgetriebe, ein Pleuel, ein Getriebeteil, ein Zahnrad, eine Welle, eine Lagerschale, ein Wälzlager, ein Kugellager, ein Nadellager, ein Kolbenring, ein Kolbenbolzen, eine Zylinderlaufbuchse, ein Teil einer Treibstoffeinspritzvorrichtung z.B. für die Direkteinspritzung von Diesel oder Benzin für Automobilmotoren, ein Teil aus dem Ventiltrieb eines Automotors, ein Tassenstößel, ein Schlepphebel, ein Kipphebel, ein Ventilstößel, eine Linearführung, ein Schliessbügel für Automobiltüren, eine Gleitbuchse oder eine Solarzelle ist. 22. workpiece (10, 11, 12, 13) according to one or more of claims 1 to 21, characterized in that the workpiece (10, 11, 12, 13) a motor part of an internal combustion engine, a transmission part of an automotive transmission, a Connecting rod, a gear part, a gear, a shaft, a bearing shell, a rolling bearing, a ball bearing, a needle bearing, a piston ring, a piston pin, a cylinder liner, a part of a fuel injection device, for example for the direct injection of diesel or gasoline for automobile engines, a part of the valve train of a car engine, a bucket tappet, a rocker arm, a rocker arm, a valve lifter, a linear guide, a locking handle for automobile doors, a sliding bushing or a solar cell.
23. Verfahren zum PVD-Beschichten von Werkstücken (1), umfassend einen oder mehrere Schritte St bis SN, mit N = l, 2, 3, wobei im Schritt SN eine Si-DLC, DLC, Me-DLC und Wasserstoff enthaltende Deckschicht (6), worin Me gewählt ist aus der Gruppe umfassend Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W, mittels einer oder mehreren simultan betriebenen Magnetronkathoden (50, 60, 70) mit Target (51, 61, 71) abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere silizium-haltige Targets (51) mit 20 bis 100 atom-% Silizium eingesetzt werden, ein oder mehrere Targets (61) 20 bis 100 atom-% Kohlenstoff, ein oder mehrere Targets (71) 20 bis 100 atom-% Me enthalten und die Abscheidung in einer Atmosphäre (80) mit einem nominellen Wasserstoffgehalt von kleiner 30 atom-% ausgeführt wird. 23. A process for PVD coating of workpieces (1), comprising one or more steps S t to S N , where N = l, 2, 3, wherein in step S N a Si-DLC, DLC, Me-DLC and hydrogen containing cover layer (6), wherein Me is selected from the group comprising Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Ni, W, by means of one or more simultaneously operated magnetron cathodes (50, 60, 70) with target (51, 61, 71), characterized in that one or more silicon-containing targets (51) with 20 to 100 atom% silicon are used, one or more targets (61) 20 to 100 atom% carbon, one or more targets (71) contain 20 to 100 atomic% Me and the deposition is carried out in an atmosphere (80) having a nominal hydrogen content of less than 30 atomic%.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Targets (51) aus Silizium, Kohlenstoff, vorzugsweise in Form von Graphit und gegebenenfalls Additiven, ein oder mehrere Targets (61) aus Graphit und gegebenenfalls Additiven, und ein oder mehrere Targets (71) aus Me, insbesondere Wolfram, Kohlenstoff, vorzugsweise in Form von Graphit und gegebenenfalls Additiven bestehen. 24. The method according to claim 23, characterized in that one or more targets (51) of silicon, carbon, preferably in the form of graphite and optionally additives, one or more targets (61) of graphite and optionally additives, and one or more targets (71) consist of Me, in particular tungsten, carbon, preferably in the form of graphite and optionally additives.
25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Targets (51) aus Graphit, in das Graphit eingebetteten Formkörpern aus Silizium oder Siliziumcarbid und gegebenenfalls Additiven bestehen, wobei die eingebetteten Formkörper vorzugsweise gleichmäßig im Bereich der Targeterosion angeordnet sind. 25. The method according to claim 23 or 24, characterized in that one or more targets (51) made of graphite, embedded in the graphite moldings of silicon or silicon carbide and optionally additives, wherein the embedded moldings are preferably arranged uniformly in the region of the target erosion.
26. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Targets (71) aus Graphit, in das Graphit eingebetteten Formkörpern aus Me oder Me-Carbid und gegebenenfalls Additiven bestehen, wobei die eingebetteten Formkörper vorzugsweise gleichmäßig im Bereich der Targeterosion angeordnet sind. 26. The method according to one or more of claims 23 to 25, characterized in that one or more targets (71) consist of graphite, embedded in the graphite moldings of Me or Me carbide and optionally additives, wherein the embedded moldings preferably uniformly in Range of target erosion are arranged.
27. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Targets (51) aus Graphit, in das Graphit eingebetteten Formkörpern aus Silizium oder Siliziumcarbid, in das Graphit eingebetteten Formkörpern aus Me oder Me-Carbid und gegebenenfalls Additiven bestehen, wobei die eingebetteten Formkörper vorzugsweise gleichmäßig im Bereich der Targeterosion angeordnet sind. 27. The method according to claim 23, characterized in that one or more targets (51) made of graphite, embedded in the graphite moldings of silicon or silicon carbide embedded in the graphite moldings of Me or Me carbide and optionally additives, wherein the embedded Moldings are preferably arranged uniformly in the region of target erosion.
28. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Targets (51) aus Materialien gewählt aus SiC, einer Mischung aus Si und SiC, einer Mischung aus Graphit und SiC, einer Mischung aus Graphit und Si, einer Mischung aus Graphit und Si und SiC, W, WC, Ti, TiC, V, VC, Cr, CrC, Zr, ZrC, Nb, NbC, Mo, Mo2C, Hf, HfC, Ta, TaC, Ni oder NiCx und gegebenenfalls Additiven bestehen. A method according to claim 23, characterized in that one or more targets (51) are selected from materials selected from SiC, a mixture of Si and SiC, a mixture of graphite and SiC, a mixture of graphite and Si, a mixture of graphite and Si and SiC, W, WC, Ti, TiC, V, VC, Cr, CrC, Zr, ZrC, Nb, NbC, Mo, Mo 2 C, Hf, HfC, Ta, TaC, Ni or NiCx and optionally additives.
29. Verfahren nach Anspruch 23 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein oder mehrere Targets (71) aus Materialien gewählt aus Me-Carbid, einer Mischung aus Me und Me-Carbid, einer Mischung aus Graphit und Me-Carbid, einer Mischung aus Graphit und Me, einer Mischung aus Graphit und Me und Me-Carbid und gegebenenfalls Additiven bestehen. The method of claim 23 or 28, characterized in that one or more targets (71) are selected from materials selected from Me carbide, a mixture of Me and Me carbide, a mixture of graphite and Me carbide, a mixture of graphite and Me, a mixture of graphite and Me and Me carbide and optionally additives.
30. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass es einen oder mehrere Schritte Si bis SN-I, mit N = 2, 3, ... umfasst, wobei durch Magnetronsputtern eines oder mehrerer Targets (51, 61, 71, 111, 121, 131) aus Materialien gewählt aus Graphit, W, WC, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Si, Ni und SiC oder einer Mischung dieser Materialien in einem inerten oder reaktiven, gegebenenfalls wasserstoffhaltigen Plasma (80) eine Haftschicht (2) und/oder eine oder mehrere Vermittlerschichten (3), (4), (5) bzw. Schichtsysteme (30), (40) abgeschieden werden. 30. Method according to one or more of claims 23 to 29, characterized in that it comprises one or more steps Si to S N - I , where N = 2, 3, ..., wherein magnetron sputtering of one or more targets (51 , 61, 71, 111, 121, 131) of materials selected from graphite, W, WC, Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Hf, Ta, Si, Ni and SiC or a mixture of these materials in an inert or reactive, optionally hydrogen-containing plasma (80), an adhesive layer (2) and / or one or more intermediate layers (3), (4), (5) or layer systems (30), (40) are deposited.
31. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass in einem oder mehreren der Schritte Sj bis S Targets (51, 61, 71, 111, 121, 131) oder Gase verwendet werden, die einen Dotierstoif, wie Bor oder Schwefel enthalten. 31. The method according to one or more of claims 23 to 30, characterized in that in one or more of the steps Sj to S targets (51, 61, 71, 111, 121, 131) or gases containing a dopant, such as boron or sulfur.
32. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass unbalancierte Magnetronkathoden (50, 60, 70, 1 10, 120, 130) verwendet und/oder an die zu beschichtenden Werkstücke (1) ein Biaspotential von bis zu -300 V, vorzugsweise von -50 bis -200 V, und insbesondere von -100 bis -200 V angelegt wird. 32. Method according to claim 23, characterized in that unbalanced magnetron cathodes (50, 60, 70, 110, 120, 130) are used and / or a bias potential of up to -300 V, preferably from -50 to -200 V, and in particular from -100 to -200 V is applied.
33. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass vor Ausfuhrung der Schritte Sj bis SN die Oberfläche der Werkstücke (1) mittels Ionenätzen, insbesondere mit Ar-Ionen vorbehandelt wird. 33. The method according to one or more of claims 23 to 32, characterized in that prior to execution of the steps Sj to SN, the surface of the workpieces (1) is pretreated by means of ion etching, in particular with Ar ions.
PCT/EP2013/000956 2012-04-20 2013-03-28 Coating containing si-dlc, dlc, and me-dlc, and a method for producing coatings WO2013156107A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10201200776.3 2012-04-20
DE102012007763A DE102012007763A1 (en) 2012-04-20 2012-04-20 Modular frame for sockets and switches

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013156107A1 true WO2013156107A1 (en) 2013-10-24

Family

ID=49289920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/000956 WO2013156107A1 (en) 2012-04-20 2013-03-28 Coating containing si-dlc, dlc, and me-dlc, and a method for producing coatings

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102012007763A1 (en)
WO (1) WO2013156107A1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014016983A1 (en) * 2014-11-18 2016-05-19 Athanassios Alexiou blade material
RU2637865C1 (en) * 2016-10-11 2017-12-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Method of producing multi-layer coating for cutting tool
EP3449032B1 (en) 2016-04-28 2020-03-11 Federal-Mogul Burscheid GmbH Sliding element, in particular piston ring
CN113549868A (en) * 2021-07-20 2021-10-26 西安交通大学 Si and WC reinforced composite multilayer amorphous carbon-based wide-temperature-range lubricating film and preparation method thereof
CN114196915A (en) * 2021-12-17 2022-03-18 沈阳航空航天大学 WC-Ni-DLC nano composite coating and preparation method and application thereof

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0087836A1 (en) 1982-02-27 1983-09-07 Philips Patentverwaltung GmbH Carbonaceous sliding layer
US4728529A (en) 1984-06-12 1988-03-01 Battelle-Institut E.V. Method of producing diamond-like carbon-coatings
US5078848A (en) 1988-01-18 1992-01-07 Asko Anttila Procedure and apparatus for the coating of materials by means of a pulsating plasma beam
EP0600533A1 (en) 1992-12-02 1994-06-08 "VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK", afgekort "V.I.T.O.",onderneming van openbaar nut onder de vorm van een n.v. Method for applying a diamond-like carbon coating on steel, iron or alloys thereof
EP0651069A1 (en) 1993-10-29 1995-05-03 VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK, afgekort V.I.T.O., onderneming van openbaar nut onder de vorm van een n.v. Method for applying a friction-reducing coating
DE4343354A1 (en) 1993-12-18 1995-06-22 Bosch Gmbh Robert Process for producing a hard material layer
DE19513614C1 (en) 1995-04-10 1996-10-02 Fraunhofer Ges Forschung Bipolar pulsed plasma CVD of carbon@ layer on parts with complicated geometry
EP0856592A1 (en) 1997-02-04 1998-08-05 N.V. Bekaert S.A. A coating comprising layers of diamond like carbon and diamond like nanocomposite compositions
DE19826259A1 (en) 1997-06-16 1998-12-17 Bosch Gmbh Robert Plasma CVD process application
EP0885983A1 (en) 1997-06-19 1998-12-23 N.V. Bekaert S.A. Method for coating a substrate with a diamond like nanocomposite composition
EP1123989A2 (en) * 2000-02-09 2001-08-16 Hauzer Techno Coating Europe Bv Method for producing coatings as well as object
DE10018143B4 (en) 2000-04-12 2006-05-04 Unaxis Balzers Ag DLC layer system and method and apparatus for producing such a layer system
WO2012072225A1 (en) * 2010-11-30 2012-06-07 Amg Coating Technologies Gmbh Workpiece having an si-dlc coating and process for producing coatings

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10251852A1 (en) 2002-11-07 2004-05-19 Ulrich Schmidt Frame for vertically or horizontally aligned multi-gang electrical inserts such as switches or sockets, comprises individual frames, intermediate pieces and end pieces
DE10316270B3 (en) 2003-04-08 2004-10-07 Polo Industrie Gmbh Multi-part cover for electrical installation fittings has opposing lateral surfaces for attaching adjacent frames with at least one centering journal and/or bore and latching opening and protrusion
DE102007008665A1 (en) 2007-02-20 2008-08-21 Ulrich Schmidt Frame for e.g. electrical switch, has frameworks and intermediate piece, where frameworks are formed for providing mutual connection with form-fit interference recesses and projections at opposite corner edges

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0087836A1 (en) 1982-02-27 1983-09-07 Philips Patentverwaltung GmbH Carbonaceous sliding layer
US4728529A (en) 1984-06-12 1988-03-01 Battelle-Institut E.V. Method of producing diamond-like carbon-coatings
US5078848A (en) 1988-01-18 1992-01-07 Asko Anttila Procedure and apparatus for the coating of materials by means of a pulsating plasma beam
EP0600533A1 (en) 1992-12-02 1994-06-08 "VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK", afgekort "V.I.T.O.",onderneming van openbaar nut onder de vorm van een n.v. Method for applying a diamond-like carbon coating on steel, iron or alloys thereof
EP0651069A1 (en) 1993-10-29 1995-05-03 VLAAMSE INSTELLING VOOR TECHNOLOGISCH ONDERZOEK, afgekort V.I.T.O., onderneming van openbaar nut onder de vorm van een n.v. Method for applying a friction-reducing coating
DE4343354A1 (en) 1993-12-18 1995-06-22 Bosch Gmbh Robert Process for producing a hard material layer
DE19513614C1 (en) 1995-04-10 1996-10-02 Fraunhofer Ges Forschung Bipolar pulsed plasma CVD of carbon@ layer on parts with complicated geometry
EP0856592A1 (en) 1997-02-04 1998-08-05 N.V. Bekaert S.A. A coating comprising layers of diamond like carbon and diamond like nanocomposite compositions
DE19826259A1 (en) 1997-06-16 1998-12-17 Bosch Gmbh Robert Plasma CVD process application
EP0885983A1 (en) 1997-06-19 1998-12-23 N.V. Bekaert S.A. Method for coating a substrate with a diamond like nanocomposite composition
EP1123989A2 (en) * 2000-02-09 2001-08-16 Hauzer Techno Coating Europe Bv Method for producing coatings as well as object
DE10018143B4 (en) 2000-04-12 2006-05-04 Unaxis Balzers Ag DLC layer system and method and apparatus for producing such a layer system
WO2012072225A1 (en) * 2010-11-30 2012-06-07 Amg Coating Technologies Gmbh Workpiece having an si-dlc coating and process for producing coatings

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JINLONG JIANG ET AL: "Structure and characteristics of amorphous (Ti,Si)-C:H films deposited by reactive magnetron sputtering", DIAMOND AND RELATED MATERIALS, vol. 19, no. 10, 1 October 2010 (2010-10-01), pages 1172 - 1177, XP055068996, ISSN: 0925-9635, DOI: 10.1016/j.diamond.2010.05.005 *
P. WILLICH; C. STEINBERG: "SIMS depth profile of wear resistant coatings on cutting tools and technical components", APPLIED SURFACE SCIENCE, vol. 179, 2001, pages 263 - 268
P. WILLICH; M. WANG; K. WITTMACK: "Quantitative Analysis of W-C:H Coatings by EPMA, RBS (ERD) and SIMS", MIKROCHIM. ACTA, vol. 114-115, 1994, pages 525 - 532

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014016983A1 (en) * 2014-11-18 2016-05-19 Athanassios Alexiou blade material
EP3449032B1 (en) 2016-04-28 2020-03-11 Federal-Mogul Burscheid GmbH Sliding element, in particular piston ring
US11054031B2 (en) 2016-04-28 2021-07-06 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Sliding element, in particular piston ring
RU2637865C1 (en) * 2016-10-11 2017-12-07 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ульяновский государственный технический университет" Method of producing multi-layer coating for cutting tool
CN113549868A (en) * 2021-07-20 2021-10-26 西安交通大学 Si and WC reinforced composite multilayer amorphous carbon-based wide-temperature-range lubricating film and preparation method thereof
CN114196915A (en) * 2021-12-17 2022-03-18 沈阳航空航天大学 WC-Ni-DLC nano composite coating and preparation method and application thereof
CN114196915B (en) * 2021-12-17 2024-02-27 沈阳航空航天大学 WC-Ni-DLC nano composite coating, and preparation method and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012007763A1 (en) 2013-10-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102012007796A1 (en) Workpiece, useful as e.g. component of internal combustion engine, comprises base body and covering layer that comprises three-fold layers including layer of silicon-diamond-like carbon, layer of diamond-like carbon and hydrogen
WO2012072225A1 (en) Workpiece having an si-dlc coating and process for producing coatings
EP2633095B1 (en) Molybdenum monoxide layers, and production thereof using pvd
EP1120473B1 (en) Cutting tool having carbonitride coating
EP2788527B1 (en) Hard-material-coated bodies composed of metal, cemented hard material, cermet or ceramic and processes for producing such bodies
WO2013156107A1 (en) Coating containing si-dlc, dlc, and me-dlc, and a method for producing coatings
EP1161572A1 (en) Tool with a molybdenum sulfide containing coating and method for its production
EP1161573B1 (en) Tool with a molybdenum sulphide coating and method for producing the same
EP3423609A1 (en) Hydrogen-free carbon coating having zirconium adhesive layer
WO2017152196A1 (en) Method for producing a hard material layer on a substrate, hard material layer, machining tool and coating source
EP2209929A1 (en) Coated article
WO2014063676A1 (en) Component having a coating and method for the production thereof
EP2912207A1 (en) Component having a coating and method for the production thereof
EP2414558B1 (en) Bodies coated by sic and method for creating sic-coated bodies
AT511605B1 (en) CARBON COATING COATING
EP2007922A2 (en) Wear-resistant layer for parts, method for coating a part with a wear-resistant layer, and device for carrying out said method
EP3568503A1 (en) Method for treating the surface of a hard metal body and for coating the treated hard metal body with a diamond layer
DE10244438B4 (en) Composite body with a wear-reducing surface layer, process for its preparation and use of the composite body
DE10149588A1 (en) Formation of a diamond coating on a substrate, e.g. tools and precision components, comprises subjecting the substrate to a reactive gas mixture exited by a vacuum atmosphere by a plasma discharge
Xian et al. Structure and mechanical properties of Zr/TiAlN films prepared by plasma-enhanced magnetron sputtering
Delplancke-Ogletree et al. Preparation of TiC and TiC/DLC multilayers by metal plasma immersion ion implantation and deposition: relationship between composition, microstructure and wear properties
JP2021154431A (en) Surface coated cutting tool
DE102022124181A1 (en) Process for producing a coated body and coated bodies obtainable according to the process

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13719015

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13719015

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1