DE19927997C2

DE19927997C2 - Gleitelement

Info

Publication number: DE19927997C2
Application number: DE19927997A
Authority: DE
Inventors: Motonobu Onoda; Katsuaki Ogawa; Keiichi Kanemitsu
Original assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Current assignee: Nippon Piston Ring Co Ltd
Priority date: 1998-06-18
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2002-03-14
Anticipated expiration: 2019-06-19
Also published as: US6139984A; DE19927997A1; JP2000001767A; JP3696406B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleitelement mit einer äußeren Oberfläche, auf welche durch physikalische Dampfabscheidung ein Cr-V-B-N-Legierungsfilm aufgebracht ist, welcher 0,1 bis 30 Gew.-% Vanadium und 0,05 bis 20 Gew.-% Bor enthält. Ein solches Gleitele ment ist bereits aus der DE 23 12 810 A bekannt.

Diese Veröffentlichung beschreibt eine Legierung bzw. ein Pulvergemisch zur Herstel lung von verschleißfesten Schichten durch Auftragschweißen aus Molybdän, Wolfram oder einer Mischung dieser beiden Metalle, wobei das Schweißpulver bis zu 12% Sau erstoff, bis zu 0,5% Stickstoff, bis zu 0,5% Wasserstoff und bis zu 2,5% Kohlenstoff enthält. Ferner kann das bekannte Schweißpulver Titan, Tantal, Niob, Zirkon, Chrom und/oder Vanadium einzeln oder legiert enthalten, wie auch elementares Bor in einer Menge bis zu 20 Gew.-% vorgesehen sein kann.

Ferner ist aus der DE 195 14 835 C1 ein Verfahren zur Herstellung gleitflächenseitig konkav gekrümmter Gleitelemente bekannt, wobei nach Vorbehandlung des Trägerkör pers mindestens eine Schicht durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht wird.

Diese bekannten Verfahren zum Oberflächenhärten leiden jedoch an dem Nachteil, dass die derart oberflächengehärteten Gleitelemente an einer beaufschlagten Gleit oberfläche unerwünschten Verschleiß hervorrufen.

Auf die Gleitoberfläche eines Kolbenrings als einem Gleitelement für einen Verbren nungsmotor wurden bereits konventionelle Oberflächenbehandlungen angewendet, bei spielsweise eine Hartverchromung und eine Nitrierhärtung (Nitrierung), um dessen O berflächen zum Zwecke der Verbesserung ihrer Verschleißfestigkeit zu behandeln, um die Haltbarkeit zu erhöhen.

Da Kolbenringe in den letzten Jahren zunehmend härteren Betriebsbedingungen als Folge von höheren Motorleistungen und der Gewichtsverminderung eines Verbren nungsmotors ausgesetzt sind, können die Kolbenringe, die unter Anwendung konventio neller Oberflächenbehandlungen bearbeitet wurden, ihre Funktion, beispielsweise eine ausreichende Verschleißfestigkeit, nicht mehr erfüllen.

Aus diesem Grund ist es erforderlich, daß ein Gleitelement, beispielsweise ein Kolben ring, einen Film aufweist oder einer Oberflächenbehandlung unterzogen wird, der (die) zu einer Verbesserung seiner Qualität, beispielsweise zu einer verbesserten Ver schleißfestigkeit, einer verbesserten Freßbeständigkeit und verbesserten Gegenele ment-Angriffseigenschaften, rührt.

Um diesen Problemen gerecht zu werden, werden einige Verbrennungsmotoren oder Teile derselben mit einem harten Film, beispielsweise einem Film aus Chromnitrid (Cr- N) oder Titannitrid (TiN) beschichtet, der durch Anwendung eines physikalischen Dampfabscheidungs-Verfahrens (PVD-Verfahrens) hergestellt wird, um die Verschleiß festigkeit zu verbessern. Bei diesen Filmen tritt jedoch das Problem auf, daß sie gele gentlich einen hohen Abrieb (Verschleiß) an einer Zylinderlaufbuchse als einem gege nüberliegenden Material (Gegenelement) verursachen, obgleich die Verschleißfestigkeit derselben verbessert ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gleitelement zu schaffen, welches mit einem solchen Film beschichtet ist, der zwar eine hohe Verschleißfestigkeit gewährleis tet, die Gegen-Gleitfläche jedoch nicht ungebührlich beansprucht.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Da der auf die äußere Oberfläche des Gleitelementes aufgebrachte Cr-V-B-N-Legie rungsfilm eine verbesserte Verschleißfestigkeit, eine verbesserte Fressbeständigkeit und verbesserte Gegenelement-Angriffseigenschaften aufweist, führt die Erfindung zu einem verbesserten Gleitelement, welches im Hinblick auf die geforderten Eigenschaf ten auch dann den Anforderungen genügt, wenn das Gleitelement harten Betriebsbe dingungen ausgesetzt ist.

Bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

So kann die physikalische Dampfabscheidung mit Hilfe der Ionenplattierung, der Vaku umabscheidung oder des Sputtern herbeigeführt worden sein. Ferner kann vorgesehen sein, dass auf der gesamten Oberfläche oder mindestens der äußeren Oberfläche des Gleitelementes eine Nitrierhärtungsschicht erzeugt worden ist und dass der Cr-V-B-N- Legierungsfilm auf die Nitrierhärtungsschicht aufgebracht worden ist.

Das Gleitelement nach der Erfindung eignet sich für derzeitige Hochleistungsmotoren sowie für die bereits in der Entwicklung befindlichen Hochtemperatur/Hochleistungs motoren.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen be schrieben.

Aufgrund der vorstehenden Ausführungen ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, das bei konventionellen Oberflächenbehandlungen auftretende Problem zu lösen und ein Gleitelement zu schaffen, das mit einem Film beschichtet ist, der eine verbesserte Ver schleißfestigkeit, eine verbesserte Fressbeständigkeit und verbesserte Gegenelement- Angriffseigenschaften aufweist.

Dieses Ziel kann erfindungsgemäß erreicht werden mit einem Gleitelement, das mit ei nem Legierungsfilm aus Chrom (Cr) - Vanadium (V) - Bor (B) - Stickstoff (N) auf seiner äußeren Oberfläche beschichtet ist. In diesem Fall ist es bevorzugt, daß der Cr-V-B-N- Legierungsfilm durch Anwendung einer physikalischen Dampfabscheidung, insbesonde re durch Ionenplattierung, Vakuumabscheidung oder Sputtern (Kathodenzerstäubung), aufgebracht wird. Es ist ferner bevorzugt, daß der Vanadium (V)-Gehalt innerhalb des Bereiches von 0,1 bis 30 Gew.-% liegt und daß der Bor (B)-Gehalt innerhalb des Berei ches von 0,05 bis 20 Gew.-% liegt.

Da der auf die äußere Oberfläche des Gleitelements aufgebrachte Cr-V-B-N-Legie rungsfilm eine verbesserte Verschleißfestigkeit, eine verbesserte Freßbeständigkeit und verbesserte Gegenelement-Angriffseigenschaften aufweist, ist es erfindungsgemäß möglich, ein Gleitelement zur Verfügung zu stellen, das im Hinblick auf die gewünschten Eigenschaften auch dann den Anforderungen genügt, wenn das Gleitelement harten Betriebsbedingungen ausgesetzt ist.

Es ist ferner bevorzugt, daß eine Nitrierhärtungsschicht (Nitrierschicht) auf der gesamten Oberfläche oder mindestens einer äußeren Oberfläche des Gleitelements erzeugt wird und daß der Cr-V-B-N-Legierungsfilm auf die Nitrierhärtungsschicht aufgebracht wird. Da die harte Nitrierschicht auf der Oberfläche des Gleitelements erzeugt worden ist, weist das erfindungsgemäße Gleitelement noch bessere Eigenschaften auf in bezug auf die Verschleißfestigkeit, die Freßbeständigkeit und die Gegenelement-Angriffseigen schaften in Kombination mit dem Effekt der Beschichtung mit dem Cr-V-B-N-Legie rungsfilm.

Da bei dem erfindungsgemäßen Gleitelement der Cr-V-B-N-Legierungsfilm auf eine Gleitoberfläche des Gleitelements aufgebracht ist, weist das Gleitelement noch einen weiter verbesserten Effekt oder eine weiter verbesserte Funktion in bezug Verschleiß festigkeit, Freßbeständigkeit und Gegenelement-Angriffseigenschaften auf als ein Gleit element, wie es in der Praxis teilweise verwendet wird, das einen Cr-N-Legierungsfilm aufweist.

Das erfindungsgemäße Gleitelement kann in einem Hochleistungs-Motor und in einem Hochtemperatur/Hochleistungs-Motor verwendet werden, wie er in der Zukunft entwi ckelt werden wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

In den beiliegenden Zeichnungen zeigen:

Fig. 1A eine vergrößerte Schnittansicht eines Beispiels eines erfindungsgemäßen Gleitelements für einen Verbrennungsmotor;

Fig. 1B eine perspektivische Ansicht des teilweise unterbrochenen Gleitelements, wie es in Fig. 1A dargestellt ist;

Fig. 2 ein Diagramm, das die Verschleißfestigkeit (den Verschleißfestigkeitsin dex) zeigt;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Gegenelement-Angriffseigenschaften (den Gegen element-Angriffseigenschaftsindex) zeigt;

Fig. 4 ein Diagramm, das die Freßbeständigkeit (den Freßbeständigkeitsindex) zeigt;

Fig. 5 ein Diagramm, das die Ablösungsbeständigkeit (den Ablösungsbeständig keitsindex) zeigt; und

Fig. 6A und 6B schematische Schnittansichten, die den Ablösungsbeständigkeitstest unter Verwendung einer Schlagtest-Vorrichtung vom NPR-Typ zeigen.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Die Fig. 1 zeigt die Struktur eines Kolbenrings 1, bei dem es sich um ein Beispiel für ein Gleitelement für einen Verbrennungsmotor handelt, wobei die Fig. 1A eine vergrößerte Ansicht von 1a in der Fig. 1B darstellt; und die Fig. 1B zeigt in perspektivischer Ansicht eine teilweise unterbrochene Oberfläche 1a des Kolbenrings 1. Auf die äußere Um fangs-Oberfläche 3 eines Trägermaterials 2 des Kolbenrings 1 ist ein Cr-V-B-N- Legierungsfilm 4 aufgebracht. Obgleich das erfindungsgemäße Gleitelement nachste hend anhand eines Kolbenrings erläutert wird, kann das Gleitelement beispielsweise auch für Automobilteile oder Kompressorteile stehen und es ist nicht auf einen Kolben ring beschränkt.

Als Trägermaterial 2 für den Kolbenring 1 wird im allgemeinen ein rostfreier Stahl oder ein nitriergehärteter rostfreier Stahl verwendet. Da eine harte Nitrierschicht 5 durch Dif fusionscarburierung von Stickstoff in eine Oberfläche des rostfreien Stahls durch Nitrie rung erzeugt werden kann, wird sie vorzugsweise als Gleitelement, beispielsweise ins besondere als Kolbenring 1, verwendet. Die Nitrierhärtung (Nitrierung) kann auch unter Anwendung eines konventionellen Verfahrens durchgeführt werden.

Der Cr-V-B-N-Legierungsfilm 4 wird vorzugsweise auf die äußere Umfangs-Oberfläche 3 des Kolbenrings 1 aufgebracht. Da die äußere Umfangs-Oberfläche 3 des Kolbenrings 1 mit einer Zylinderlaufbuchse als gegenüberliegendem Material während des Gleitens in Kontakt kommt, erhält der Kolbenring 1 eine verbesserte Verschleißfestigkeit, eine ver besserte Freßbeständigkeit und verbesserte Gegenelement-Angriffseigenschaften durch Erzeugung des Cr-V-B-N-Legierungsfilms 4 auf mindestens der äußeren Umfangs- Oberfläche 3. Es ist möglich, den Cr-V-B-N-Legierungsfilm 4 auch auf die Oberfläche neben der äußeren Umfangs-Oberfläche 3 aufzubringen, so daß keine Beschränkung in bezug darauf besteht, wo der Cr-V-B-N-Legierungsfilm 4 erzeugt wird. Außerdem weist der Cr-V-B-N-Legierungsfilm 4 insbesondere verbesserte Gegenelement- Angriffseigenschaften auf gegenüber dem gegenüberliegenden Material (Element), bei spielsweise einer Zylinderlaufbuchse, die aus Gußeisen oder einer Aluminium-Legierung hergestellt ist, er wird daher vorzugsweise auf das Gleitelement aufgebracht, das in Kombination mit dem vorstehend beschriebenen gegenüberliegenden Element verwen det wird.

Der Cr-V-B-N-Legierungsfilm 4 wird im allgemeinen durch PVD (physikalische Dampf abscheidung) auf der äußeren Umfangs-Oberfläche 3 des Kolbenrings 1 erzeugt. Bei der PVD wird die Ionenplattierung, die Vakuumabscheidung oder das Sputtern ange wendet. Die Dicke des gebildeten Cr-V-B-N-Legierungsfilms 4 liegt vorzugsweise im allgemeinen innerhalb des Bereiches von 1 bis 70 µm, die Erfindung ist darauf jedoch nicht beschränkt.

Der erhaltene Cr-V-B-N-Legierungsfilm enthält 0,1 bis 30 Gew.-% Vanadium (V), 0,05 bis 20 Gew.-% Bor (B), 49,6 bis 77,4 Gew.-% Chrom (Cr) und 13,4 bis 20,8 Gew.-% Stickstoff (N). Dieser Legierungsfilm 4 weist insbesondere verbesserte Gegenelement- Angriffseigenschaften sowie eine verbesserte Verschleißfestigkeit und eine verbesserte Beständigkeit gegen Fressen auf. Beträgt der Vanadiumgehalt weniger als 0,1 Gew.-% und beträgt der Borgehalt weniger als 0,05 Gew.-%, so können die bevorzugte Wirkung und Funktion, die auf das Vanadium (V) und das Bor (B) zurückzuführen sind, nicht in ausreichendem Maße erzielt werden. Insbesondere kann der gewünschte Effekt in be zug auf die Beständigkeit gegen Fressen sowie gegen einen Angriff durch das Gegen element nicht erzielt werden. Beträgt der Vanadiumgehalt mehr als 30 Gew.-% und be trägt der Bor-Gehalt mehr als 20 Gew.-%, so erfüllt der Kolbenring nicht mehr seine Funktion, weil der Legierungsfilm 4 hohe innere Spannungen aufweist und die Zähigkeit des Legierungsfilms 4 abnimmt, so daß Risse und Schichtentrennungen in dem Legie rungsfilm 4 auftreten. Der besonders bevorzugte Bereich für den Vanadiumgehalt liegt innerhalb von 1 bis 25 Gew.-% und der besonders bevorzugte Bereich für den Bor- Gehalt liegt innerhalb von 0,8 bis 12 Gew.-%.

Der Cr-Gehalt in dem Cr-V-B-N-Legierungsfilm 4 liegt vorzugsweise innerhalb des Be reiches von 77,4 bis 49,6 Gew.-% und der N-Gehalt liegt vorzugsweise innerhalb des Bereiches von 20,8 bis 13,4 Gew.-%.

Beispiel

Nachstehend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher er läutert.

Zuerst wurde ein Läppen auf einer Seite einer ebenen Stahlplatte mit der Größe 18 mm × 12 mm × 6 mm durchgeführt, dann wurde diese Seite feinbearbeitet, so daß sie eine Oberflächenrauheit von nicht mehr als 1 µm aufwies, und als Testprobe verwendet. Die so erhaltene Probe wurde in einem organischen Lösungsmittel einer Ultraschall- Reinigung unterzogen. Anschließend wurde der Cr-V-B-N-Legierungsfilm 4 durch Licht bogen-Ionenplattierung unter Anwendung der folgenden Stufen aufgebracht.

Stufen zur Erzeugung des Cr-V-B-N-Legierungsfilms

Die Probe wurde in der Kammer (einem Vakuum-Behälter) einer Lichtbogen- Ionenplattierungs-Vorrichtung fixiert. Die Kammer wurde bis auf 0,6665 Pa evakuiert. Das an der Oberfläche der Probe haftende oder adsorbierte Gas wurde durch Erhitzen mittels einer in die Kammer eingebauten Heizeinrichtung freigesetzt. Als Target wurde eine Cr-V-B-Legierung mit einer vorgegebenen Zusammensetzung verwendet. Die Lichtbogenentladung wurde auf der Oberfläche derselben erzeugt, dann wurden Cr-, V- und B-Ionen freigesetzt. Die Sputter-Reinigung (Ionenbombardierung) wurde auf der Oberfläche der Probe durchgeführt durch Anlegen einer Spannung von -800 V an die Probe. Danach wurde Stickstoffgas in die Kammer eingeleitet, in welcher die Lichtbo gen-Entladung erzeugt wurde, dann wurde der Cr-V-B-N-Legierungsfilm 4 in einer Dicke von 20 µm auf der Oberfläche der Probe erzeugt durch Anlegen einer Vorspannung von -50 V an die Probe.

Es wurden Cr-V-B-N-Legierungsfilme 4 mit variierendem Vanadium (V)-Gehalt und Bor (B)-Gehalt erzeugt durch Verwendung eines Cr-V-B-Legierungs-Targets mit einer unter schiedlichern Zusammensetzung. Es wurden die Proben Nr. 1 bis 4 als erfindungsge mäßes Beispiel hergestellt, auf denen die Cr-V-B-N-Legierungsfilme 4 mit der in der Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung nach dem vorstehend beschriebenen Ver fahren erzeugt wurden. Außerdem wurde als Vergleichsprobe eine Probe, wie sie teil weise in der Praxis verwendet wird, als Probe Nr. 5 hergestellt, auf der ein Cr-N- Legierungsfilm erzeugt wurde.

Tabelle 1

Verschleißtest

Die Bewertung der Verschleißfestigkeit erfolgte unter den folgenden Verschleißtest- Bedingungen unter Verwendung der Proben Nr. 1 bis 5, die unter Anwendung der vor stehend beschriebenen Stufen hergestellt wurden.

Der Verschleißtest wurde durchgeführt unter Verwendung einer Verschleißtest- Vorrichtung vom Amsler-Typ. Die Proben (von denen jede eine Größe von 18 mm × 12 mm × 6 mm hatte) wurden als fixiertes Werkstück verwendet und als gegenüberliegen des Material (rotierendes Werkstück) wurde ein Doughnut-förmiges Material (äußerer Durchmesser 40 mm, innerer Durchmesser 16 mm, Dicke 10 mm) verwendet. Die Pro be wurde so angeordnet, daß der aufgebrachte Legierungsfilm mit dem Doughnut- förmigen rotierenden Werkstück in Kontakt kam. Die Testergebnisse sind in der Fig. 2 dargestellt.

Die Verschleißfestigkeit wurde beurteilt unter Anwendung des Verschleißfestigkeits- Index gegenüber der Probe Nr. 5 (Vergleichsbeispiel), der sich äußerte in dem Abriebs verlust der Proben Nr. 1 bis 4 (erfindungsgemäßes Beispiel), wobei der Abriebsverlust der Probe Nr. 5 (Vergleichsbeispiel) auf den Wert 100 festgesetzt wurde. Wie in Fig. 2 dargestellt, lag der Verschleißfestigkeitsindex der Proben Nr. 1 bis 4 (erfindungsgemä ßes Beispiel) unter 100. Dies zeigt, daß der Abriebsverlust der Proben Nr. 1 bis 4 (erfin dungsgemäßes Beispiel) geringer war als der Abriebsverlust der Probe Nr. 5 (Ver gleichsbeispiel). Daraus ergibt sich eindeutig, daß die Proben Nr. 1 bis 4 (erfindungsge mäßes Beispiel) eine bessere Verschleißfestigkeit aufweisen als die Probe Nr. 5 (Ver gleichsbeispiel).

Gleichzeitig wurden die Gegenelement-Angriffseigenschaften bewertet durch Bestim mung des Abriebsverlustes an dem rotierenden Werkstück, d. h. an dem gegenüberlie genden Material (Element). Ähnlich wie die Verschleißfestigkeit wurden die Gegenele ment-Angriffseigenschaften bewertet unter Anwendung des Index, der sich zeigte in dem Abriebsverlust des rotierenden Werkstückes bei Verwendung der Proben Nr. 1 bis 4 (erfindungsgemäßes Beispiel), wobei der Abriebsverlust des rotierenden Werkstückes bei Verwendung der Probe Nr. 5 (Vergleichsbeispiel) auf den Wert 100 festgesetzt wur de. Wie in der Fig. 3 dargestellt, liegt der Index des rotierenden Werkstückes bei Ver wendung der Proben Nr. 1 bis 4 (erfindungsgemäßes Beispiel) unter 100. Dies Zeigt, daß der Abriebsverlust des rotierenden Werkstückes bei Verwendung der Proben Nr. 1 bis 4 (erfindungsgemäßes Beispiel) geringer war als der Abriebsverlust des rotierenden Werkstückes bei Verwendung der Probe Nr. 5 (Vergleichsbeispiel). Daraus ergibt sich eindeutig, daß die Proben Nr. 1 bis 4 (erfindungsgemäßes Beispiel) bessere Gegenele ment-Angriffseigenschaften aufweisen als die Probe Nr. 5 (Vergleichsbeispiel).

Verschleißtest-Bedingungen

Testvorrichtung: Verschleißtest-Vorrichtung vom Amsler-Typ;
Verfahren: Der Verschleißtest wurde so durchgeführt, daß etwa die Hälfte des rotieren den Werkstückes in das Öl eintauchte, das fixierte Werkstück mit dem rotierenden Werkstück in Kontakt kam und ein Gewicht aufgelegt wurde;
gegenüberliegendes Material: FC25 (HRB98);
Schmieröl: Lageröl;
Öl-Temperatur: 80°C.
Umfangs-Geschwindigkeit: 1 m/s (478 UpM);
Belastung: 150 kg;
Dauer: 7 h;
Bestimmung des Abriebsverlustes: der Abriebsverlust (µm) wurde mittels eines Profils mit unterschiedlicher Höhe bestimmt.

Freßbeständigkeitstest

Die Freßbeständigkeit wurde bewertet unter Verwendung der vorstehend beschriebe nen Proben Nr. 1 bis 4 (erfindungsgemäßes Beispiel) und der Probe Nr. 5 (Vergleichs beispiel) unter den folgenden Bedingungen für den Freßbeständigkeitstest. Die Tester gebnisse sind in der Fig. 4 dargestellt.

Der Freßbeständigkeits-Index wurde verwendet zur Beurteilung der Freßbeständigkeit. Der Freßbeständigkeits-Index ist dargestellt durch die ein Fressen verursachende Be lastung der Proben Nr. 1 bis 4 (erfindungsgemäßes Beispiel), wobei die ein Fressen verursachende Belastung der Probe Nr. 5 (Vergleichsbeispiel 5) auf 100 festgesetzt wurde. Wenn daher der Freßbeständigkeits-Index der Proben Nr. 1 bis 4 mehr als 100 beträgt, so bedeutet dies, daß die ein Fressen verursachende Belastung der Proben Nr. 1 bis 4 größer ist als diejenige der Probe Nr. 5. Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weisen die Proben Nr. 1 bis 4 (erfindungsgemäßes Beispiel) eine bessere Freßbeständigkeit auf als die Probe Nr. 5 (Vergleichsbeispiel).

Freßbeständigkeitstest-Bedingungen

Testvorrichtung: Verschleißtest-Vorrichtung vom Amsler-Typ;
Verfahren: der Freßbeständigkeits-Test wurde so durchgeführt, daß das Schmieröl an dem Test-Werkstück haftete, und es wurde ein Gewicht aufgelegt, bis ein Fressen ein trat;
gegenüberliegendes Material: FC25 (HRB98);
Schmieröl: Spindelöl Nr. 2;
Öl-Temperatur: je nach Ablauf der Vorgänge;
Umfangs-Geschwindigkeit: 1 m/s (478 UpM);
Belastung: bis ein Fressen auftrat;
Dauer: je nach Ablauf der Vorgänge

Ablösungstest

Der Ablösungstest wurde beurteilt anhand der Verwendung der vorstehend beschriebe nen Proben Nr. 1 bis 4 (erfindungsgemäßes Beispiel) und der Probe Nr. 5 (Vergleichs beispiel) unter den nachstehend angegebenen Bedingungen für den Ablösungstest. Die Ergebnisse des Tests sind in der Fig. 5 dargestellt.

Der Ablösungsbeständigkeitsindex wurde verwendet zur Bewertung der Ablösungsbe ständigkeit. Die Ablösungsbeständigkeit (Index) ist dargestellt durch die eine Ablösung bei den Proben Nr. 1 bis 4 hervorrufende Zeit (erfindungsgemäßes Beispiel), wobei die Zeit bis zum Auftreten einer Ablösung bei der Probe Nr. 5 (Vergleichsbeispiel) mit 100 angenommen wurde. Wenn in diesem Falle die Ablösungsbeständigkeit (Index) der Proben Nr. 1 bis 4 weniger als 100 beträgt, so bedeutet dies, daß die Ablösungsbestän digkeit der Proben Nr. 1 bis 4 (erfindungsgemäßes Beispiel) schlechter ist als diejenige der Probe Nr. 5 (Vergleichsbeispiel), weil die Ablösung in den Proben Nr. 1 bis 4 nach Zeiten auftritt, die kürzer sind als die Zeiten, bis eine Ablösung in der Probe Nr. 5 auftritt. Die Schlagtest-Vorrichtung vom NPR-Typ ist in den Fig. 6A und 6B dargestellt.

Ablösungstest-Bedingungen

Testvorrichtung: verbesserte Ausführungsform der Schlagtest-Vorrichtung vom NPR- Typ (erläutert in der japanischen Patentpublikation Nr. 36-19604, quantitative Testvor richtung zur Bestimmung des Grades der Plattierungshaftung);
Verfahren: die Bewertung erfolgte durch Messung der Zeit, bis eine Ablösung auftrat für den Fall, daß eine Schlagenergie, die 43,1 mJ (44 kg/mm) pro Zeiteinheit betrug, auf die Oberfläche des PVD-Legierungsfilms einwirken gelassen wurde;
Auftreten einer Ablösung: Betrachtung der auf das 15-fache vergrößerten Oberfläche.

Testergebnisse

In bezug auf die Proben Nr. 1 bis 4 (erfindungsgemäßes Beispiel), auf die der Cr-V-B-N- Legierungsfilm 4 aufgebracht worden war, der einen Vanadiumgehalt innerhalb des Be reiches von 0,1 bis 30 Gew.-% und einen Borgehalt innerhalb des Bereiches von 0,05 bis 20 Gew.-% aufwies, wurde gezeigt, daß der Verschleißfestigkeitsindex und der Ge genelement-Angriffseigenschaftsindex abnahmen und der Freßbeständigkeitsindex zu nahm, so daß die Proben Nr. 1 bis 4 bezüglich der Verschleißfestigkeit, der Freß beständigkeit und der Gegenelement-Angriffseigenschaften verbessert waren.

Bezüglich der Ablösungsbeständigkeit wiesen die Proben Nr. 1 bis 4 (erfindungsgemä ßes Beispiel) das gleiche Leistungsvermögen wie die Probe Nr. 5 auf, so daß die Ablö sungsbeständigkeit ebenfalls verbessert war.

Claims

1. Gleitelement mit einer äußeren Oberfläche, auf welche durch physikalische Dampfabscheidung ein Cr-V-B-N-Legierungsfilm aufgebracht ist, welcher 0,1 bis 30 Gew.-% Vanadium und 0,05 bis 20 Gew.-% Bor enthält, dadurch gekenn zeichnet, dass der Legierungsfilm außerdem 49,6 bis 77,4 Gew.-% Chrom und 13,4 bis 20,8 Gew.-% Stickstoff enthält.

2. Gleitelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die physikalische Dampfabscheidung nach einem Verfahren, ausgewählt aus der Gruppe, beste hend aus Ionenplattierung, Vakuumabscheidung und Sputtern, durchgeführt wor den ist.

3. Gleitelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ge samten Oberfläche oder mindestens der äußeren Oberfläche des Gleitelementes eine Nitrierhärtungsschicht erzeugt worden ist und dass der Cr-V-B-N-Legierungs film auf die Nitrierhärtungsschicht aufgebracht ist.