DE102006045531B3 - Method for producing a layer on a support - Google Patents

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D15/00—Electrolytic or electrophoretic production of coatings containing embedded materials, e.g. particles, whiskers, wires
    • C25D15/02—Combined electrolytic and electrophoretic processes with charged materials

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Schicht (20) auf einem Träger (10), wobei bei dem Verfahren ein elektrisch leitfähiges Schichtmaterial (30) gemeinsam mit Partikeln (210) auf dem Träger abgeschieden wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Partikel (200) zunächst mit einer Mantelschicht (220), die elektrisch leitfähiger als die Partikel ist, unter Bildung einer Kern-Mantelstruktur versehen werden und die derart beschichteten Partikel (200) zusammen mit dem Schichtmaterial (30) auf dem Träger (10) abgeschieden werden.The invention relates to a method for producing a layer (20) on a carrier (10), wherein in the method an electrically conductive layer material (30) is deposited together with particles (210) on the carrier. According to the invention, the particles (200) are first provided with a jacket layer (220) which is more electrically conductive than the particles to form a core-shell structure, and the particles (200) coated in this manner together with the layer material (30) the carrier (10) are deposited.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a method with the features according to the preamble of claim 1.

Durch ein Hinzufügen von Partikeln zu einem Schichtmaterial einer Schicht lassen sich die Schichteigenschaften deutlich modifizieren. Beispielsweise ist aus der europäischen Offenlegungsschrift EP 0 748 883 A1 ein gattungsgemäßes Verfahren bekannt, bei dem ein elektrisch leitfähiges Schichtmaterial gemeinsam mit elektrisch nichtleitenden Partikeln auf einem Träger abgeschieden wird, um Abriebseigenschaften der Schicht zu verbessern.By adding particles to a layer material of a layer, the layer properties can be significantly modified. For example, from the European patent application EP 0 748 883 A1 a generic method is known in which an electrically conductive layer material is deposited together with electrically non-conductive particles on a support in order to improve the abrasion properties of the layer.

In der nachveröffentlichten DE 10 2005 047 739 B3 ist eine Beschichtung offenbart, welche verkapselte Nanopartikel enthält. Diese Beschichtung wird beispielsweise durch elektrochemisches Beschichten auf das Substrat aufgebracht, wobei die beschichteten Nanopartikel in die Schicht aufgenommen werden. Die beschichteten Nanopartikel enthalten einen vorzugsweise metallischen Stoff, der mit Legierungselementen der Schichtmatrix bei Überschreitung gewisser zulässiger Grenztemperaturen Verbindungen ausbildet, welche durch eine Verfärbung der Beschichtung erkennbar werden. Hierdurch ist es auf einfache Weise möglich, thermische Überbeanspruchungen aufgrund einer Verfärbung der betreffenden Bauteile zu ermitteln.In the post-published DE 10 2005 047 739 B3 discloses a coating containing encapsulated nanoparticles. This coating is applied for example by electrochemical coating on the substrate, wherein the coated nanoparticles are absorbed in the layer. The coated nanoparticles contain a preferably metallic substance which forms compounds with alloying elements of the layer matrix when certain permissible limit temperatures are exceeded, which are recognizable by a discoloration of the coating. This makes it possible in a simple manner to determine thermal overloads due to discoloration of the relevant components.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektrochemisches Verfahren der beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, dass der Einbau von Partikeln in der Schicht in einer besonders hohen Konzentration möglich wird.Of the Invention is based on the object, an electrochemical method the type described to improve that the installation of particles in the layer in a particularly high concentration possible becomes.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in Unteransprüchen angegeben.These The object is achieved by a Method with the features according to claim 1 solved. Advantageous embodiments of the method according to the invention are specified in subclaims.

Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Partikel zunächst mit einer Mantelschicht, die elektrisch leitfähiger als die Partikel ist, unter Bildung einer Kern-Mantelstruktur versehen werden und die derart beschichteten Partikel zusammen mit dem leitenden Schichtmaterial auf dem Träger abgeschieden werden.After that is inventively provided that the particles first with a cladding layer that is more electrically conductive than the particles, forming a core-shell structure be provided and the particles coated in this way together with the conductive layer material are deposited on the carrier.

Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass sich bei diesem – im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren – relativ große Partikelkonzentrationen in der Schicht erreichen lassen. Im Unterschied zu dem eingangs erwähnten vorbekannten Verfahren, bei dem die Partikel ohne eine besser leitende Mantelschicht in das Schichtmaterial eingebaut werden, erfolgt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nämlich zunächst eine Beschichtung der Partikel mit einem leitfähigeren Mantelmaterial, so dass die Partikel beim Abscheiden des leitfähigen Schichtmaterials von diesem deutlich schneller umwachsen und in das Schichtmaterial integriert werden, als dies bei Partikeln ohne vorherige leitfähigere Beschichtung möglich ist. Dies soll nachfolgend kurz verdeutlicht werden:
Während des Abscheidens bleiben Partikel aufgrund elektrostatischer Wechselwirkung auf einem leitenden Schichtmaterial zunächst nur haften, so dass sie sich von diesem wieder lösen können, sofern sie nicht von dem nachwachsenden leitenden Schichtmaterial rasch genug „umwachsen" und darin fest integriert werden. Ein solches Lösen und Wegbewegen von Partikeln stellt insbesondere dann ein großes Problem dar, wenn die Abscheidung des leitenden Schichtmaterials langsam erfolgt und die Partikel genügend Zeit zu einem Ablösen haben. Beispielsweise ist im Rahmen eines ECD(electrochemical deposition)-Verfahrens bzw. eines elektrochemischen Abscheidungsverfahrens der Einbau schlechtleitender Wolframcarbid-Partikel in eine abzuscheidende Nickelkobalt-Schicht – wie erfinderseitig erkannt wurde – nur bis zu einem Anteil von bis ca. 10% (gewichtsbezogen) möglich.A significant advantage of the method according to the invention is the fact that in this case - in comparison to conventional methods - relatively large particle concentrations can be achieved in the layer. In contrast to the above-mentioned prior art method, in which the particles are incorporated without a better conductive cladding layer in the layer material, in the inventive method, namely, first a coating of the particles with a more conductive shell material, so that the particles during deposition of the conductive layer material of grow around this much faster and be integrated into the layer material, as is possible with particles without previous more conductive coating. This will be briefly clarified below:
During deposition, particles initially adhere only to a conductive layer material due to electrostatic interaction so that they can separate again, provided that they do not "grow around" quickly enough from the regrowing conductive layer material and become firmly integrated therein Particle formation is a major problem, in particular, when the deposition of the conductive layer material is slow and the particles have sufficient time to peel off. For example, in the context of an electrochemical deposition (ECD) or electrochemical deposition process, the incorporation of poorly conducting tungsten carbide Particles in a deposited nickel cobalt layer - as the inventor was recognized - only up to a share of up to about 10% (by weight) possible.

An dieser Stelle setzt die Erfindung an, indem die Ablösewahrscheinlichkeit der Partikel reduziert wird; konkret wird durch ein vorheriges Beschichten, insbesondere Metallisieren, der Partikel das spätere Umwachsen mit dem Schichtmaterial gefördert und so der Einbau der Partikel in das Schichtmaterial beschleunigt. Der erfinderische Gedanke besteht also darin, dass durch eine leitfähigere Schicht um die nicht- oder schlechtleitfähigen Partikel herum die Einbaugeschwindigkeit der Partikel in der leitenden Schicht vergrößert wird, so dass die Chance der Partikel, sich von der abscheidenden Schicht wieder lösen können, reduziert wird.At this point sets the invention by the probability of separation the particle is reduced; in concrete terms, by a previous coating, in particular metallizing, the particles promoted the subsequent growth with the layer material and this accelerates the incorporation of the particles into the layer material. The inventive idea is therefore that by a more conductive layer around the non-or poorly conductive Particles around the rate of incorporation of the particles in the conductive Layer is enlarged, so the chance of the particles moving away from the depositing layer solve again can, is reduced.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass sich auch die Schichtqualität der mit den Partikeln versetzten Schicht aufgrund der vorherigen Partikelbeschichtung, insbesondere -metallisierung, deutlich verbessern lässt. Durch das Beschichten, insbesondere Metallisieren, der Partikel und den damit einhergehenden schnelleren Einbau der Partikel in die Schicht wird die Beweglichkeit der Partikel auf dem Träger insgesamt reduziert, so dass die Bildung von Fehlstellen innerhalb der Schicht in Form von leeren oder mit Partikeln nur teilweise gefüllten Poren verhindert wird. Teilweise gefüllte Poren können sich beispielsweise bilden, wenn die Partikel zwar in das Schichtmaterial eingebaut werden, weil sie noch rechtzeitig von der aufwachsenden Schicht eingefangen werden, jedoch aufgrund ihrer Bewegung vom Träger weg bereits einen Leerraum im Schichtmaterial gebildet haben; leere Poren bilden sich, wenn sich ein Partikel während des Einbaus noch löst und dadurch eine materialfreie Leerstelle zurücklässt. Durch das vorherige Beschichten, insbesondere Metallisieren, lässt sich somit nicht nur die Partikelkonzentration erhöhen, sondern auch die Konzentration der Fehlstellen in der Schicht reduzieren und eine sehr kompakte Schicht mit einer homogenen Partikelverteilung herstellen.A further significant advantage of the method according to the invention is that the layer quality of the layer added with the particles can also be significantly improved on account of the previous particle coating, in particular metallization. By coating, in particular metallizing, the particles and the associated faster incorporation of the particles into the layer, the mobility of the particles on the support is reduced overall, so that the formation of imperfections within the layer in the form of empty or partially filled with particles Pores is prevented. Partially filled pores may form, for example, if the particles are indeed incorporated into the layer material, because they are captured in time by the growing layer, but due to their movement away from the carrier already a void in Schichtmate have formed; Empty pores form when a particle dissolves during installation, leaving behind a material-free void. By the previous coating, in particular metallizing, thus not only the particle concentration can be increased, but also reduce the concentration of defects in the layer and produce a very compact layer with a homogeneous particle distribution.

Das Verfahren wird bei nichtleitenden oder schlechtleitenden Partikeln eingesetzt, um deren Einbau in einem leitfähigen Schichtmaterial zu verbessern. Unter schlechtleitenden Partikeln werden in diesem Zusammenhang Partikel verstanden, deren spezifischer elektrischer Widerstand größer als 15·10–6 Ωcm bzw. 15 μΩcm ist.The method is used for non-conductive or poorly conductive particles to improve their incorporation in a conductive layer material. In this context, the term "poorly conducting particles" refers to particles whose specific electrical resistance is greater than 15 · 10 -6 Ωcm or 15 μΩcm.

Vorzugsweise wird das beschriebene Verfahren eingesetzt, wenn auf elektrochemischem Wege, beispielsweise in einem galvanischen Bad, auf einem Träger eine Dispersionsschicht bestehend aus einem Metallmatrix-Schichtmaterial mit darin enthaltenen nicht- oder schlechtleitenden Partikeln abgeschieden werden soll.Preferably the method described is used when on electrochemical Paths, for example in a galvanic bath, on a support a Dispersion layer consisting of a metal matrix layer material deposited with non-conductive or non-conductive particles contained therein shall be.

Bevorzugt werden mit dem Verfahren nicht- oder schlechtleitende Partikel aus einem Oxid, einem Nitrd, einem Karbid, einem Silizid oder einem Kunststoff hergestellt.Prefers become with the process non- or bad conductive particles an oxide, a nitride, a carbide, a silicide or a Made of plastic.

Besonders bevorzugt werden als nicht- oder schlechtleitende Partikel Nanopartikel in das Schichtmaterial eingebracht. Unter Nanopartikeln sind dabei Partikel mit einer Partikelgröße unter einem Mikrometer zu verstehen. Nanopartikel weisen – im Unterschied zu jeweils demselben Material ohne Nanopartikelstruktur – zum Teil sehr außergewöhnliche Eigenschaften auf; dies ist darauf zurückzuführen, dass das Verhältnis von Oberfläche zu Volumen bei Nanopartikeln besonders groß ist: So sind beispielsweise selbst bei kugeligen Nanopartikeln bestehend aus hundert Atomen über fünfzig Atome Oberflächenatome.Especially Nanoparticles are preferred as non-conductive or poorly conductive particles introduced into the layer material. Particles are nanoparticles with a particle size below a micrometer. Nanoparticles show - in difference to the same material without nanoparticle structure - in part very extraordinary Properties on; This is due to the fact that the ratio of surface To volume at Nanopartikeln is particularly large: So are for example even with spherical nanoparticles consisting of one hundred atoms over fifty atoms Surface atoms.

Werden nicht- oder schlechtleitende Nanopartikel in das Schichtmaterial eingebaut, so werden die Nanopartikel mit der leitfähigeren Mantelschicht vorzugsweise derart dünn be schichtet, dass auch die beschichteten Partikel noch nanoskalig, also kleiner als 1 μm, sind.Become non- or poorly conducting nanoparticles in the layer material built-in, so are the nanoparticles with the more conductive Coat layer preferably so thin be coated, that the coated Particles are still nanoscale, ie less than 1 micron, are.

Als Träger kann beispielsweise ein Metallträger beschichtet werden. Als Metallträger kommen beispielsweise Schneidwerkzeuge oder andere Komponenten in Betracht, die hohen mechanischen oder thermischen Belastungen ausgesetzt sind. Hierzu gehören beispielsweise auch Turbinenkomponenten wie zum Beispiel Turbinenschaufeln oder dergleichen.When carrier For example, a metal carrier be coated. As a metal carrier For example, cutting tools or other components come in Consider that exposed to high mechanical or thermal loads are. These include For example, turbine components such as turbine blades or similar.

Vorzugsweise handelt es sich bei der auf dem Träger aufzubringenden Schicht um eine Metallschicht; in diesem Fall werden die nicht- oder schlechtleitenden Partikel bevorzugt ebenfalls mit einer Mantelschicht aus Metall versehen, um einen möglichst schnellen Einbau der Partikel in das Schichtmaterial zu ermöglichen.Preferably this is the layer to be applied to the support around a metal layer; in this case, the non- or bad-headed Particles also prefer with a metal cladding layer provided as much as possible allow rapid incorporation of the particles in the layer material.

Besonders schnell und damit vorteilhaft erfolgt der Einbau der Partikel innerhalb des Schichtmaterials, wenn die nicht- oder schlechtleitenden Partikel mit einem Material beschichtet werden, das mit dem Schichtmaterial vollständig identisch ist oder hinsichtlich zumindest eines chemischen Bestandteiles übereinstimmt.Especially quickly and thus advantageously the incorporation of the particles takes place within of the layer material, if the non- or bad-conducting particles with a material which is completely identical to the layer material or coincides with at least one chemical constituent.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die nicht- oder schlechtleitenden Partikel mit einem Metall beschichtet werden, das gegenüber dem Metallmaterial der Schicht unedler ist; in diesem Fall wird nämlich die unedlere Mantelschicht der Partikel etwaig in die Schicht eindiffundierenden Sauerstoff binden und sich selbst opfern, so dass das übrige Schichtmaterial länger unkorrodiert bleibt.According to one another preferred embodiment of the method is provided that the non- or bad-conducting particles with a metal be coated opposite the metal material of the layer is less noble; in this case, the the less noble shell layer of the particles possibly diffusing into the layer Bind oxygen and sacrifice yourself so that the remaining layer material longer remains uncorroded.

Besonders bevorzugt werden Partikel, die aus Wolframkarbid bestehen oder dieses enthalten, mit einer Mantelschicht, die aus Kobalt besteht oder dieses enthält, unter Bildung einer Kern-/Mantelstruktur aus bzw. mit „Wolframkarbid/Kobalt" beschichtet. Wolframkarbid ist ein hartes, sprödes Keramikmaterial, dessen Verbindung mit 6 bis 10% Kobalt ein hartes Keramik-Metall bildet. Ein solches Material lässt sich beispielsweise für Schneidwerkzeuge einsetzen, da es innerhalb eines formbaren Metalllegierungsbestandteils wie beispielsweise einer Nickelkobaltlegierung harte keramische Kristalle mit einer Größe von wenigen Mikrometern bildet. Das daraus resultierende Material kann auch sehr hohen Druckbelastungen während eines Schneidprozesses widerstehen und verfügt darüber hinaus auch bei sehr hohen Temperaturen über gute Verschleiß- und Oxidationsbeständigkeit. Wolframkarbid/Kobalt ist außerdem sehr wärmeschockbeständig und kann auch raschen Temperaturschwankungen widerstehen.Especially Preference is given to particles which consist of tungsten carbide or this containing, with a cladding layer, which consists of cobalt or this contains coated with tungsten carbide / cobalt to form a core / cladding structure is a hard, brittle Ceramic material whose compound with 6 to 10% cobalt a hard Ceramic metal forms. Such a material can be used, for example, for cutting tools, as it is within a malleable metal alloy component like For example, a nickel-cobalt alloy hard ceramic crystals with a size of a few Microns forms. The resulting material can also very high pressure loads during resist a cutting process and also has very high Temperatures above good wear and oxidation resistance. Tungsten Carbide / Cobalt is as well very heat shock resistant and can withstand rapid temperature fluctuations.

Im Hinblick auf das bereits erwähnte gute Zusammenwirken von Wolframkarbid/Kobalt in Nickelkobaltlegierungen wird es als vorteilhaft angesehen, wenn Wolframkarbid/Kobalt-Partikel zusammen mit Schichtmaterial, das aus einer Nickelkobaltlegierung besteht oder diese enthält, auf dem Träger abgeschieden werden.in the With regard to the already mentioned Good interaction of tungsten carbide / cobalt in nickel cobalt alloys it is considered advantageous if tungsten carbide / cobalt particles together with layer material consisting of a nickel cobalt alloy or contains this, on the carrier be deposited.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert; dabei zeigen beispielhaftThe The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment; there show by way of example

1 bis 4 beispielhaft zum besseren Verständnis des technischen Hintergrundes ein Verfahren, bei dem von dem erfinderischen Gedanken kein Gebrauch gemacht wird, und 1 to 4 as an example for the better Understanding the technical background, a method in which the inventive idea is not made use of, and

5 bis 7 beispielhaft ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. 5 to 7 an exemplary embodiment of the method according to the invention.

In den 1 und 7 werden der Übersichtlichkeit halber für vergleichbare oder identische Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet.In the 1 and 7 For the sake of clarity, the same reference signs are used for comparable or identical components.

In der 1 erkennt man einen Träger 10, der beispielsweise aus Metall besteht und mit einer Schicht 20 beschichtet wird. Man erkennt, dass die Schicht 20 ein Schichtmaterial 30 aufweist, in das während des Abscheidungsvorganges Partikel 40, 50, 60 und 70 eingebaut werden sollen. Nachfolgend wird beispielhaft davon ausgegangen, dass es sich bei dem Schichtmaterial 30 um ein leitfähiges Material aus einer Nickelkobaltlegierung handelt. Bei den Partikeln 40 bis 70 handelt es sich beispielsweise um elektrisch nicht- oder schlechtleitende Partikel aus Wolframkarbidmaterial.In the 1 you recognize a carrier 10 , which consists for example of metal and with a layer 20 is coated. It can be seen that the layer 20 a layer material 30 has, in the during the deposition process particles 40 . 50 . 60 and 70 to be installed. The following example assumes that it is the layer material 30 is a conductive material of a nickel cobalt alloy. At the particles 40 to 70 For example, these are electrically non-conductive or poorly conductive particles of tungsten carbide material.

Man sieht in der 1, dass die auf das Schichtmaterial 30 auftreffenden Partikel 40, 60 und 70 zunächst auf dem Schichtmaterial 30, beispielsweise durch elektrostatische Wechselwirkung, haften bleiben. Durch Pfeile 80 ist in der 1 angedeutet, dass die Partikel 40 und 60 dennoch die Tendenz aufweisen, sich von dem Schichtmaterial 30 wieder zu lösen.You see in the 1 that on the layer material 30 impinging particles 40 . 60 and 70 first on the layer material 30 , for example, by electrostatic interaction, stick. By arrows 80 is in the 1 hinted that the particles 40 and 60 nevertheless have a tendency to separate from the sheet material 30 to solve again.

In der 2 ist der weitere Verlauf des Abscheidungsvorganges gezeigt. Man erkennt, dass die Dicke des Schichtmaterials 30 angewachsen ist und dass das in der 2 rechte Partikel 70 fest in das Schichtmaterial 30 eingebaut worden ist. Die beiden Partikel 40 und 60 haben sich während des Wachstums des Schichtmaterials 30 wieder von dem Träger 10 wegbewegt und liegen oberflächenseitig noch frei; sie weisen beide weiterhin noch die Tendenz auf, sich von dem Träger 10 zu lösen; dies ist in der 2 wiederum durch Pfeile 80 angedeutet.In the 2 the further course of the deposition process is shown. It can be seen that the thickness of the layer material 30 has grown and that in the 2 right particles 70 firmly in the layer material 30 has been installed. The two particles 40 and 60 have become during the growth of the coating material 30 again from the carrier 10 moved away and are still free on the surface side; they both still have a tendency to move away from the wearer 10 to solve; this is in the 2 again by arrows 80 indicated.

In der 3 erkennt man, dass bei dem weiteren Aufwachsen des Schichtenmaterials 30 das Partikel 50 in das Schichtmaterial 30 eingebaut wird, und zwar trotz seines Bewegungsdrangs nach oben (vgl. Pfeil 80). Die beiden Partikel 40 und 60 haben den Träger 10 und das Schichtmaterial 30 wieder verlassen.In the 3 one recognizes that in the further growth of the layer material 30 the particle 50 in the layer material 30 is installed, despite his urge to move upward (see arrow 80 ). The two particles 40 and 60 have the carrier 10 and the layer material 30 leave again.

Darüber hinaus erkennt man in der 3, dass das Partikel 40 das Schichtmaterial 30 erst relativ spät hat verlassen können, so dass eine Fehlstelle 90 in der Oberfläche des Schichtmaterials 30 entstanden ist. Das Partikel 60 hingegen war schneller, so dass sich keine Fehlstelle gebildet hat.In addition one recognizes in the 3 that the particle 40 the layer material 30 has left relatively late, leaving a flaw 90 in the surface of the layer material 30 originated. The particle 60 however, was faster, so that no flaw has formed.

In der 4 erkennt man die weitere Entwicklung des Schichtwachstums. Man sieht, dass das Partikel 50 von dem nachwachsenden Schichtmaterial 30 rechtzeitig eingefangen und noch in das Schichtmaterial 30 eingebaut wurde. Aufgrund der Bewegungsrichtung des Partikels 50 senkrecht nach oben – also von dem Träger 10 weg – ist jedoch eine Pore 100 entstanden, in der das Partikel 50 enthalten ist. Die Pore 100 bildet somit eine Fehlstelle innerhalb des Schichtmaterials 30 bzw. innerhalb der Schicht 20.In the 4 one recognizes the further development of the layer growth. You can see that the particle 50 from the regrowing layer material 30 captured in time and still in the layer material 30 was installed. Due to the direction of movement of the particle 50 vertically upwards - that is from the carrier 10 gone - but is a pore 100 originated in which the particle 50 is included. The pore 100 thus forms a defect within the layer material 30 or within the layer 20 ,

Darüber hinaus erkennt man, dass die Fehlstelle 90 gemäß 3 durch das weitere Schichtwachstum nicht mehr ausgefüllt werden konnte und dass dadurch eine weitere Pore 110 entstanden ist, in der kein Schichtmaterial 30 vorhanden ist.In addition, one recognizes that the defect 90 according to 3 could not be filled by the further layer growth and that thereby another pore 110 originated, in which no layer material 30 is available.

Im Ergebnis ist somit festzustellen, dass aufgrund der Partikelbewegung entlang der Pfeilrichtung 80 nur eines der Partikel, nämlich das Partikel 70, richtig in das Schichtmaterial 30 eingebaut worden ist. Das Partikel 60 hat das Schichtmaterial so rechtzeitig wieder verlassen, das keine Leerstelle zurückgeblieben ist. Das Partikel 40 war beim Verlassen des Schichtmaterials 30 langsamer, so dass es eine Leerstelle 110 in der Schicht 20 zurückgelassen hat. Das Partikel 50 wurde zwar noch durch das nachwachsende Schichtmaterial 30 eingefangen und in der Schicht 20 eingebaut, jedoch wurde aufgrund seiner Bewegungsrichtung – in Pfeilrichtung 80 nach oben – eine Pore bzw. Leerstelle 100 und somit eine Fehlstelle innerhalb des Schichtmaterials 30 erzeugt.As a result, it should be noted that due to the particle movement along the arrow direction 80 only one of the particles, namely the particle 70 , properly in the layer material 30 has been installed. The particle 60 has left the coating material in good time, leaving no empty space behind. The particle 40 was leaving the coating material 30 slower, leaving it a blank space 110 in the layer 20 left behind. The particle 50 was still through the renewable layer material 30 captured and in the layer 20 built-in, however, was due to its direction of movement - in the direction of the arrow 80 to the top - a pore or vacancy 100 and thus a defect within the layer material 30 generated.

Im Zusammenhang mit den 5 bis 7 wird nun ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren erläutert.In connection with the 5 to 7 An exemplary embodiment of the method according to the invention will now be explained.

In der 5 erkennt man einen Träger 10, auf dem eine Schicht 20 bestehend aus Nickelkobalt-Schichtmaterial 30 und beschichteten Partikeln 200 abgeschieden wird. Im Unterschied zu dem Verfahren gemäß den 1 bis 4 weisen die Partikel 200 eine Kern-Mantelstruktur auf, und zwar bereits vor dem Abscheiden auf dem Träger. Demgemäß besteht jedes Partikel 200 jeweils aus einem inneren Partikel bzw. Partikelkern 210 sowie einem Partikelmantel 220.In the 5 you recognize a carrier 10 on which a layer 20 consisting of nickel cobalt layer material 30 and coated particles 200 is deposited. In contrast to the method according to the 1 to 4 assign the particles 200 a core-shell structure, even before deposition on the support. Accordingly, every particle exists 200 each of an inner particle or particle core 210 and a particle shell 220 ,

Die beschichteten Partikel 200 werden in einem vorgeordneten Verfahrensschritt hergestellt, indem nicht- oder schlechtleitende Ausgangspartikel 210 – im Folgenden Partikelkerne genannt – aus einem Oxid, einem Nitrid, einem Karbid, einem Silizid oder aus einem Kunststoff hergestellt werden. Nachfolgend wird beispielhaft davon ausgegangen, dass die Partikelkerne 210 aus einem Wolframkarbidmaterial hergestellt und anschließend mit einem Mantelmaterial 220 aus einem leitfähigen Kobaltmaterial beschichtet worden sind.The coated particles 200 are prepared in an upstream process step by non-or bad-conducting starting particles 210 - Particles called hereinafter - are made of an oxide, a nitride, a carbide, a silicide or a plastic. The following example assumes that the particle cores 210 made of a tungsten carbide material and then with a jacket material 220 have been coated from a conductive cobalt material.

Die resultierenden Partikel 200 (mit ihrer Kern-Mantelstruktur) werden danach – analog zu den Ausführungen im Zusammenhang mit den 1 bis 4 – zusammen mit dem Schichtmaterial 30 auf dem Träger 10 abgeschieden, vorzugsweise in einem galvanischen Bad im Rahmen eines elektrochemischen Abscheidungsvorgangs (ECD-Verfahren).The resulting particles 200 (with their core-shell structure) are then - analogous to the statements in connection with the 1 to 4 - together with the layer material 30 on the carrier 10 deposited, preferably in a galvanic bath in the context of an electrochemical deposition process (ECD method).

Wie sich in der 6 erkennen lässt, werden die Partikel 200, sobald sie auf das Nickelkobalt-Schichtmaterial 30 auftreffen, relativ schnell mit dem sich weiter abscheidenden Schichtmaterial 30 umwachsen, weil sie außen leitfähig sind und weil darüber hinaus das Hüllenmaterial 220 der Partikel 200 mit dem Schichtmaterial 30 aufgrund des übereinstimmenden Kobaltanteils zumindest teilweise identisch ist. Aufgrund des schnellen Umwachsens werden die Partikel 200 relativ zügig in das Schichtmaterial 30 bzw. in die Schicht 20 eingebaut; dies hat zur Folge, dass keines der in den 5 und 6 dargestellten Partikel 200 das Schichtmaterial 30 schnell genug verlassen kann, um sich von dem Träger 10 endgültig zu trennen. Im Ergebnis werden also alle in den 5 und 6 dargestellten Partikel 200 in der Schicht 20 eingebaut. Den Träger mit der resultierenden Dispersionsschicht 20 zeigt die 7.As reflected in the 6 lets recognize the particles become 200 as soon as it touches the nickel cobalt layer material 30 impinge, relatively quickly with the further separating layer material 30 grow around because they are conductive on the outside and because beyond that, the shell material 220 the particle 200 with the layer material 30 is at least partially identical due to the matching cobalt content. Due to the rapid growth, the particles become 200 relatively quickly into the layer material 30 or in the layer 20 built-in; This has the consequence that none of the in the 5 and 6 represented particles 200 the layer material 30 can leave fast enough to get away from the carrier 10 finally to separate. As a result, all in the 5 and 6 represented particles 200 in the layer 20 built-in. The support with the resulting dispersion layer 20 show the 7 ,

Bei dem Verfahren gemäß den 5 bis 7 wird der Einbau der Partikel 200 in das Schichtmaterial 30 also dadurch beschleunigt, dass diese zuvor mit dem leitfähigen Partikelmantel 220 beschichtet worden sind. Aufgrund des leitfähigen Partikelmantels 220 lagert sich nämlich das auf dem Träger 10 abscheidende Schichtmaterial 30 schneller an den Partikeln 200 an und umschließt diese zügiger, so dass die Partikel 200 nicht ausreichend Zeit haben, sich wieder von dem Schichtmaterial 30 zu lösen. Dies führt sowohl zu einer höheren Kon zentration an Partikeln 200 als auch zu einer gleichmäßigeren Verteilung der Partikel innerhalb der Schicht 20.In the method according to the 5 to 7 will be the incorporation of the particles 200 in the layer material 30 thus accelerated by the fact that these previously with the conductive particle shell 220 have been coated. Due to the conductive particle shell 220 that is, it is stored on the carrier 10 depositing layer material 30 faster at the particles 200 and encloses this more quickly, so that the particles 200 do not have enough time to get back from the coating material 30 to solve. This leads both to a higher concentration of particles 200 as well as a more even distribution of the particles within the layer 20 ,

Claims (9)

Verfahren zum Herstellen einer Schicht (20) auf einem Träger (10), wobei bei dem Verfahren ein elektrisch leitfähiges Schichtmaterial (30) gemeinsam mit Partikeln (210) auf dem Träger abgeschieden wird, wobei – die Partikel zunächst mit einer Mantelschicht (220), die elektrisch leitfähiger als die nichtleitenden oder im Vergleich zur Mantelschicht schlechtleitenden Partikel ist, unter Bildung einer Kern-Mantelstruktur versehen werden und – die derart beschichteten Partikel (200) zusammen mit dem Schichtmaterial (30) auf dem Träger (10) elektrochemisch abgeschieden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht- oder schlechtleitenden Partikel (210) mit einem Material beschichtet werden, das mit dem Schichtmaterial (30) vollständig identisch ist oder hinsichtlich zumindest eines chemischen Bestandteiles übereinstimmt.Method for producing a layer ( 20 ) on a support ( 10 ), wherein in the method an electrically conductive layer material ( 30 ) together with particles ( 210 ) is deposited on the carrier, wherein - the particles are first coated with a cladding layer ( 220 ), which is more electrically conductive than the nonconductive or in comparison to the cladding layer poorly conductive particles, are provided to form a core-shell structure and - the particles coated in this way ( 200 ) together with the layer material ( 30 ) on the support ( 10 ) are electrochemically deposited, characterized in that the non- or bad-conducting particles ( 210 ) are coated with a material which is in contact with the layer material ( 30 ) is completely identical or coincides with at least one chemical constituent. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht- oder schlechtleitenden Partikel (210) aus einem Oxid, einem Nitrid, einem Karbid, einem Silizid oder aus Kunststoff hergestellt werden.Process according to Claim 1, characterized in that the non-conductive or non-conductive particles ( 210 ) are made of an oxide, a nitride, a carbide, a silicide or plastic. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als nicht- oder schlechtleitende Partikel Nanopartikel beschichtet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that as non- or bad-conducting particles nanoparticles be coated. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht- oder schlechtleitenden Nanopartikel derart dünn beschichtet werden, dass auch die beschichteten Partikel nanoskalig sind.A method according to claim 3, characterized in that coated the non- or poorly conducting nanoparticles so thin be that the coated particles are nanoscale. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Metall-Träger (10) beschichtet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a metal carrier ( 10 ) is coated. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht- oder schlechtleitenden Partikel (210) mit einer Mantelschicht (220) aus Metall versehen werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the non- or bad-conducting particles ( 210 ) with a cladding layer ( 220 ) are made of metal. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Schichtmaterial durch ein Metall oder eine Metalllegierung gebildet ist und – die nicht- oder schlechtleitenden Partikel mit einem Metall beschichtet werden, das gegenüber dem Schichtmaterial unedler ist.Method according to one of the preceding claims, characterized marked that - the Layer material formed by a metal or a metal alloy is and - the non-conductive or non-conductive particles coated with a metal be that opposite the base material is less noble. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die nicht- oder schlechtleitenden Partikel (210) aus Wolframcarbid bestehen oder Wolframcarbid enthalten und – die nicht- oder schlechtleitenden Partikel (210) mit einer Mantelschicht, die aus Kobalt (220) besteht oder Kobalt enthält, unter Bildung der Kern-/Mantelstruktur beschichtet werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that - the non-conductive or non-conductive particles ( 210 ) consist of tungsten carbide or contain tungsten carbide and - the non-conductive or non-conductive particles ( 210 ) with a cladding layer made of cobalt ( 220 ) or cobalt, to form the core / cladding structure. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel (200) zusammen mit Schichtmaterial (30), das aus einer Nickel-Kobalt-Legierung besteht oder diese aufweist, auf dem Träger (10) abgeschieden werden.Method according to claim 8, characterized in that the particles ( 200 ) together with layer material ( 30 ), which consists of or comprises a nickel-cobalt alloy, on the support ( 10 ) are deposited.
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