WO2012151603A1 - Bauteil mit einer adaptiven beschichtung - Google Patents

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WO2012151603A1
WO2012151603A1 PCT/AT2012/050066 AT2012050066W WO2012151603A1 WO 2012151603 A1 WO2012151603 A1 WO 2012151603A1 AT 2012050066 W AT2012050066 W AT 2012050066W WO 2012151603 A1 WO2012151603 A1 WO 2012151603A1
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coating
adaptive
toothing
adaptive coating
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PCT/AT2012/050066
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Günter EITZINGER
Thomas GASPERLMAIR
Klaus PREINFALK
Katrin ZORN
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High Tech Coatings Gmbh
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Publication date
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    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16H55/02—Toothed members; Worms
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/19—Gearing
    • Y10T74/1987—Rotary bodies

Definitions

  • the invention relates to a component with a component body having a toothing, and an assembly comprising at least two components, each having a toothing, wherein the at least two toothings is in meshing engagement with each other.
  • the quality of the toothing of gears is usually classified according to DIN 3963 in 12 quality levels, where 1 denotes the finest and 12 the coarsest gear quality.
  • the division is made according to the manufacturing process, with the toothing honed by quality 1-6 gears, those of quality 2-7 ground, those of quality 5-7 scraped, those of quality 5-9, milled, roller planed or rolled, those of quality 7 -12 is milled or formed, and that of quality 8-12 is stamped, pressed, sintered or sprayed, and combinations of the machining processes are also carried out.
  • a high gear quality of a gear can be achieved only by intensive processing, resulting in higher production costs.
  • the adaptive coating By arranging the adaptive coating in the specified minimum layer thickness, it is achieved that, by mainly plastic deformation of the coating, the support part of the toothing, that is, the proportion of the bearing surface during the meshing engagement in a toothing of another component, is increased, whereby the surface load is reduced.
  • the deformation of the coating whereby material is brought into the valleys between these peaks by the roughness peaks (normally the unevenness of the substrate is reshaped during the deposition of the coating), a hardening of the coating can occur as well, which likewise increases the mechanical strength of the component. ie the teeth of the component, can be achieved.
  • this deformation results in a partial leveling of the surface roughness.
  • a toothing with a quality of 10 through this coating reaches a quality of 8 to 6, in particular with regard to the concentricity error or the standard modulus range.
  • the macrogeometry of the surface of the toothing is significantly improved by the arrangement of the adaptive coating in the stated minimum layer thickness.
  • the components themselves can therefore be manufactured using a more cost-effective method, and no further expensive hard finishing operations are required by depositing the adaptive coating on the toothing in order to achieve the higher gear quality.
  • the adaptive coating has the advantage that it only wears down wear on extremely stressed areas of the toothing during operation, so that the "leveling effect" is maintained over a long operating life of the component
  • the minimum layer thickness of the adaptive coating is adapted to the respective quality, ie to the surface roughnesses present, with different qualities of toothing, after the surface roughness of the toothing has also been transferred to the coating during the coating - Will carry - it is preferred at least approximately at each coated point, the same layer thickness produced - should the later, generated by deformation of the adaptive coating support layer above the highest roughness peak of the toothing verlau fen.
  • the toothing of the component can be pre-calibrated, for example by rolling.
  • the layer thickness of the adaptive coating is selected from a range with a lower limit of 5 ⁇ and an upper limit of 100 ⁇ , in particular from a range with a lower limit of 12 ⁇ and an upper limit of 30 ⁇ .
  • a component with a higher quality of the toothing since these teeth can act as "embossing" for the adaptive coating, and thus the quality of the teeth of the assembly can be improved overall.
  • the adaptive coating has a hardness gradient with increasing hardness from an outer coating surface in the direction of the component body. It is thus achieved that the adaptive coating on the outer coating surface, which meshes with another toothing of another component in the installed state of the component, can be made relatively soft, so that the deformation, i. Flattening of the profile peaks of the roughness profile can be done quickly, and also by the greater hardness at the interface to the component body better adhesion of the coating is achieved at this. In addition, a higher strength of the coating can thus be made available in layers below the coating surface, so that their mechanical strength in the
  • Operation can be improved. Due to the greater hardness at the interface to the component body, a higher fatigue strength is achieved.
  • the adaptive coating on the outer coating surface preferably has a hardness which is selected from a range with a lower limit of HV 40 and an upper limit of HV 500, in particular from a range with a lower limit of HV 200 and an upper limit of HV 300, or according to a further preferred embodiment, on the second, facing the outer coating surface, in the direction of the component body facing surface has a hardness which is selected from a range with a lower limit of HV 500 and a upper limit of HV 2000, in particular from a range with a lower limit of HV 800 and an upper limit of HV 1200. (Microhardness according to Martens, test load 10 mN, see below) It is possible that the adaptive coating is composed of several different partial layers.
  • this embodiment can simplify the manufacture of the adaptive coating because successive layers of different Composition can be deposited on the component body, which can reduce the control or control effort during the coating.
  • the adaptive coating is at least partially metallic. Compared to polymer layers, a longer service life of the adaptive coating is achieved. In addition, a greater variability in the coating composition can be achieved because only a few polymers are suitable for the intended use of the component. It can therefore be taken better account of different load cases of the component by the at least partially metallic version of the adaptive coating, so that the invention can be applied in a wider field. It is also advantageous that the adaptive coating thus has a better heat conductivity, so that undesired phase changes in the coating can be better avoided, and thus the coating has at least approximately the original phase composition over a longer period of time, so that its behavior during operation over a longer period is at least approximately the same.
  • adaptive coatings are particularly suitable if they are formed by a multicomponent system, where at least one component is selected from a group comprising transition metals, transition metal nitrides, transition metal carbides, transition metal oxides and mixtures thereof, wherein, according to an Au variant variant to another component of the multicomponent system is selected from a group comprising or consisting of Sn, Mg, Al, In, Bi, Si, Ni, Ag, Cr and Fe.
  • the adaptive coating contains the components Ag and Cr or CrN, wherein the content of Ag decreases from the outer coating surface toward the component body, or the components Cu, CuSn and Cr, wherein the content of CuSn from the outer coating surface toward decreases the component body, or the components Ag and Ti, wherein the content of Ag from the outer coating surface in the direction of the component body ab- takes.
  • adaptive coatings have been found to be advantageous, which are formed from a copper bronze or an aluminum bronze, optionally containing at least one of the components chromium nitride, Fe, Cr, Ni, Ag.
  • the nitrides it should be mentioned that, according to one embodiment variant, these are present only in transition zones, but otherwise the coating only has metallic components.
  • systems with a miscibility gap in the solid state or immiscible systems are used.
  • components or metals with a cubic area-centered lattice are used, since these are particularly well suited with regard to plastic deformability.
  • the adaptive coating is at least approximately or completely free of abrasive particles, that is of particles which would cause abrasion on the toothing of another component of the assembly in meshing engagement with the toothing of the component , So it is thus the increase in quality mainly by forming work on the adaptive coating itself and not achieved by targeted material removal in the range of meshing teeth, so that the other component, so for example, the above-described component with the "embossing" remains at least largely undamaged.
  • the amount of dirt introduced into a lubricating oil intended for lubricating the toothing is reduced so that it can be used for a longer period of time - Be executed treatment surface harder, since no provision must be made for the embedding of these dirt particles in soft matrix components of the coating, which in turn can be improved, the capacity of the adaptive coating.
  • an adhesion promoter layer can be arranged between the adaptive coating and the component body.
  • the pores in the adaptive layer preferably have a diameter of at most 3 ⁇ m, in particular a maximum of 0.3 ⁇ m.
  • the coating does not have any pores in the classical sense, but there are open “channels” or regions at the grain boundaries of the coating, thus also allowing the ingestion of liquids such as lubricating oils.
  • the porosity decreases from the outer coating surface in the direction of the component body.
  • a gradient of porosity is formed in the adaptive coating.
  • Fig. 1 is an assembly consisting of two gears meshing with each other
  • FIG. 2 shows a detail of the surface profile of a component provided with an adaptive coating
  • FIG. 6 shows a section through a multilayer adaptive coating
  • 7 shows a further example of a hardness profile of an adaptive coating
  • FIG. 8 shows another example of a hardness curve of an adaptive coating.
  • the same parts are provided with the same reference numerals or the same component names, wherein the disclosures contained in the entire description can be mutatis mutandis to the same parts with the same reference numerals or component names.
  • FIG. 1 shows an assembly 1 comprising a component 2 and a further component 3.
  • the component 2 has a toothing 4 in the form of a spur toothing.
  • the component 3 has a toothing 5 in the form of a spur toothing.
  • the two gears 4, 5 are in the operation of the components 2, 3 in meshing engagement with each other, so that, for example, the component 2 is driven by the component 3, when the component 3 is connected to a drive device, not shown.
  • the toothing 4 of the component 2 is frontally provided with an adaptive coating 6.
  • the two components 2, 3 are designed as straight toothed spur gears.
  • the invention is not limited to front teeth.
  • the adaptive coating 6 can be applied to all known types of toothings, optionally provided with height and / or width crowning, that is, for example, also to helical gears, etc.
  • the adaptive coating 6 can be applied both to external toothing and to internal toothing be applied.
  • the embodiment of the component 2 as a gear is the preferred embodiment of the invention, in general, other, having a toothed components can be provided with the adaptive coating 6, such as racks.
  • the toothing 4 is provided on the front side, preferably over the entire circumference, with the adaptive coating 6.
  • the toothing 5 of the further component 3 has no adaptive coating 6 in the illustrated embodiment of the invention, in particular if this component 3 is the driven component 3 and the component 2 is the component 2 driven by the component 3, as described above.
  • the toothing 5 of the further component 3 has a higher toothing quality than the toothing 4 of the component 2, so that the component 3 acts as an "embossing wheel" for the toothing 4 of the component 2 during operation of the assembly 1.
  • the further component 3 acts as an "embossing wheel", to which in turn its toothing 5 the higher tooth quality of the two toothings 4, 5 and / or the adaptive coating 6 of the toothing 5 of the further component 3, at least in the outer region, that is to say that region which is in contact with the Ve 4 toothing of the component 2 passes, may have a higher hardness than the adaptive coating of the toothing of the component.
  • the adaptive coating 6 it is possible with the adaptive coating 6 to improve the toothing quality of the toothing 4 of the component 2, since this adaptive coating is already provided during the running-in phase of the meshing toothings 4, 5. at least partially reshaped. This surface irregularities of the teeth 4 of the component 2 are at least partially compensated by the contact pressure of the teeth 5 of the other component 3, so leveled. It should be mentioned at this point that the two components 2, 3, ie the two gears, have a fixed center distance, so that therefore neither of the two components 2, 3 moves toward the respective other component 2, 3.
  • FIG. 2 shows a schematic detail of the surface geometry of the toothing 4 with an adaptive coating 6 applied thereto.
  • the macrogeometry of the toothing 4 has a roughness profile with elevations 7 and depressions 8. Due to the manufacturing process, the entire surface of the toothing 4 is coated at least approximately with the same layer thickness 9, this contour of the macrogeometry is at least approximately transferred to an outer coating surface 10 of the adaptive coating 6, which in use meshes with the surface of the toothing 5 of the further component 3. So the counter gear, passes.
  • the material of profile peaks 11 of the adaptive coating 6 is spent by the forces transmitted in, in particular adjacent, profile valleys 12, so that the contour of the outer coating surface 10 of the adaptive Coating 6 at least approximately ebenbnet and thus creates an at least approximately flat outer support layer 13, as shown in Fig. 2 by dashed lines.
  • the toothing 5 of the further component 3 that is to say the especially driven counter-wheel, has a higher toothing quality than the toothing 4, since this further component 3 acts as an "embossing wheel.”
  • this support layer 13 still has a profiling which, however, is less than the original profiling, but in any case an improvement in the For example, a quality 6 toothing 2 can be achieved with significantly lower production costs from a quality 10 toothing 2 in the inlet by means of the adaptive coating 6.
  • the hard substrate acts on the component 2, or harder layers of the adaptive coating lying in this area 6, as well as the optionally solidified coating by the plastic deformation, as will be explained in more detail below, against further deformation.
  • the profile tips 11 are at least partially compressed when the adaptive coating 6 is made with a porosity, this Porostician at the same time a better oil retention capacity of the adaptive coating is reached.
  • the porosity is preferably between 0.1% and 25%, in particular between 5% and 15%, which means that between 0.1% and 25%, in particular between 5% and 15%, free pore volume in the adaptive coating 6
  • the pores in the adaptive coating 6 have a pore Diameter of at most 1 ⁇ , in particular at most 0.3 ⁇ have.
  • the porosity decreases from the outer coating surface 10 in the direction of a component body 14 of the component 2.
  • the porosity can also be continuous, for example, from a value of 30% on the outer coating surface 10 to a value of 0% at the interface with the underlying component body 14 or an intermediate layer between the adaptive coating 6 and the component body 14 linear or exponential, or stepwise, for example in increments of 20%, ie 20% of eg 30% porosity, decrease.
  • the porosity can be produced in the adaptive coating 6 by deposition of the coating 6 at low temperatures, for example a temperature between 40 ° C. and 200 ° C., and / or a high pressure, for example a pressure selected from an area with a lower one Limit of 0.001 mbar and an upper limit of 0, lmbar, wherein also temperature gradients and / or pressure gradients are used.
  • a porosity gradient is obtained when the temperature during deposition decreases and / or the pressure increases or when the bias voltage is increased during deposition.
  • a small ratio between deposition temperature T and melting temperature TS is set in the layer production, in particular in the range of 0.03 to 0.3 (temperatures in K) in order to specifically the mobility of the particles on the surface (surface diffusion). sion) and also to reduce the volume diffusion capacity of the particles.
  • the adaptive coating 6 is deposited in a layer thickness 9 of at least 5 ⁇ m.
  • the layer thickness 9 depends
  • a layer thickness 9 of at least 7 ⁇ , in particular a layer thickness 9 is selected from a range between 7 ⁇ and 15 ⁇ used.
  • the support layer 13 forms by at least 0.5 ⁇ , in particular at least 2 ⁇ , above the highest peak 7 of the surface profile of the toothing 4.
  • layer thicknesses 9 are preferred which are selected from a range with a lower limit of 12 ⁇ m and an upper limit of 20 ⁇ m.
  • Insebsondere from a range with a lower limit of 15 ⁇ and an upper limit of 50 ⁇ .
  • the adaptive coating 6 is at least partially metallic, i. the at least individual components of the preferably used multicomponent system are formed by metals or metal alloys.
  • polymeric materials can also be used as adaptive coating 6, such as e.g. PAI or PEEK.
  • At least one component of the multicomponent system is selected from a group comprising transition metals, transition metal nitrides, transition metal carbides, transition metal oxides and mixtures thereof.
  • the proportion of this component in the adaptive coating 6 is between 5 wt .-% and 60 wt .-%, in particular between 10 wt .-% and 40 wt .-%.
  • this component is particulate with a particle size of at most 3 ⁇ , in particular with a particle size between 0.5 ⁇ and 1.5 ⁇ . It is advantageous if the nitrides, carbides or oxides only or mainly, i. in the amount of at least 95%, based on the total amount of these components, in the transition region between the coating 6 on the gear or the component 2 are arranged.
  • a further component of the multicomponent system is preferably selected from a group comprising Sn, Mg, Al, In, Bi, Si, Ni, Ag, Cr and Fe, the proportion of which in the adaptive coating 6 being between 20% by weight and 80% by weight. -%, in particular between 35 wt .-% and 55 wt .-%, is.
  • the particle size of this further component is at most 4 ⁇ , in particular, this component has a particle size between 1 ⁇ and 2 ⁇ on.
  • the adaptive coating 6 contains the components Ag and Cr or CrN, the content of Ag decreasing from the outer coating surface in the direction of the component body. In this case, the proportion of Ag between 100 wt .-% and 0 wt .-% amount. The remainder is Cr or CrN.
  • the adaptive coating 6 has the components Sn and Cr, the content of Sn decreasing from the outer coating surface in the direction of the component body.
  • the proportion of Sn between 100 wt .-% and 0 wt .-% amount.
  • the rest is Cr.
  • An adaptive coating 6 which contains the components Ag, Sn and Ti has also proven to be advantageous, the content of Ag decreasing from the outer coating surface in the direction of the component body.
  • the proportion of Ag between 100 wt .-% and 0 wt .-% amount.
  • the rest is Ti and Al.
  • adaptive coatings 6, which are formed from a copper bronze or an aluminum bronze, optionally with a proportion of Cr.
  • the proportion of Cu in the copper bronze may be between 98 wt .-% and 60 wt .-%, that of Sn between 0 wt .-% and 12 wt .-% amount, or the proportion of Al on the aluminum bronze zwi - see 0.01 wt .-% and 20 wt .-%, those of Sn between 0 wt .-% and 12 wt .-% amount.
  • Cr is contained, its proportion is between 0.1 wt .-% and 80 wt .-%.
  • compositions of the adaptive coating 6 are shown in Table 1 below. All information on the composition is to be understood in% by weight. The values are to be understood as average values over the entire layer thickness if 6 concentration gradients of individual constituents are formed in the coating. The numbers 6 and 7 give each an example again with such concentration gradients, in the last column of Table 1 to the respective layer depth, based on the total layer thickness in which the respective concentrations were measured, is given. Table 1: Composition of the adaptive coating 6
  • the adaptive coating 6 has a hardness gradient with increasing hardness from the outer coating surface 10 in the direction of the component body 14.
  • the adaptive coating 6 on the outer coating surface 10 may have a hardness which is selected from a range with a lower limit of HV 40 and an upper limit of HV 500, in particular a range with a lower limit of HV 200 and an upper Limit of HV 300.
  • the outer coating surface 10 opposite, in the direction of the
  • Component surface 14 facing surface the adaptive coating preferably has a hardness which is selected from a range with a lower limit of HV 500 and an upper limit of HV 2000, in particular from a range with a lower limit of HV 800 and an upper limit of HV 1200.
  • a hardness which is selected from a range with a lower limit of HV 500 and an upper limit of HV 2000, in particular from a range with a lower limit of HV 800 and an upper limit of HV 1200.
  • two curves 15, 16 are shown schematically for this purpose. Plotted on the abscissa is the layer thickness 9, starting from the surface of the toothing 2 in the direction of the outer coating surface, and the ordinate Martens hardness converted into HV, measured with a Fischerscope ® H100 (hardness measurement according to DIN EN ISO 14577, Vickers diamond pyramidal , Test load 10 mN, six individual measurements per hardness value).
  • a horizontal line 16 indicates the hardness of steel.
  • the plastic hardness is the universal hardness without consideration of the elastic
  • the course 15 shows the preferred variant of the invention.
  • the hardness does not decrease in stages, as in the course 16, but steadily, the course 15 follows linear or preferably an exponential function.
  • the second value after the slash represents the layer thickness of the single layer in which measurements were taken.
  • the total layer thickness of the adaptive coating 6 results in each case from the sum of the values after the slash within a row.
  • the coating 6 of Example 1 has a
  • the hardness values were rounded up or down to a total of 50 values.
  • the outer coating surface 10 consists exclusively of the respective softer component of the multicomponent system, ie, for example, of Ag or Sn.
  • the deposition of the adaptive coating 6 on the toothing 4 of the component 2 can be carried out by a variety of methods, for example galvanically by different baths with different materials such as Ni and Sn, Cu or Ag and Sn, Ag and Cu, etc., NiP layers with different Phosphorus containing and and dispersion deposits (Teflon, hexagonal boron nitride, silicon carbide, etc.), by PVD methods such as sputtering, by spraying, etc. with different targets in a circular arrangement of two, four, six, eight, ten, etc.
  • different materials such as Ni and Sn, Cu or Ag and Sn, Ag and Cu, etc.
  • NiP layers with different Phosphorus containing and and and dispersion deposits Teflon, hexagonal boron nitride, silicon carbide, etc.
  • PVD methods such as sputtering, by spraying, etc. with different targets in a circular arrangement of two, four, six, eight, ten, etc.
  • Targets with the desired materials for example Target 1 Cr, Target 2 Ag, Target 3 Cr, Target 4 Sn, sputtering in inline systems as a continuous flow system with precisely matched targets in the individual stations.
  • desired materials for example Target 1 Cr, Target 2 Ag, Target 3 Cr, Target 4 Sn, sputtering in inline systems as a continuous flow system with precisely matched targets in the individual stations.
  • PVD methods such as electron beam evaporation from different sources such as chromium and silver are possible.
  • different materials can be deposited simultaneously or sequentially.
  • a hardness gradient can be formed, for example, by varying the composition, the structure, the grain size and / or porosity, or by adding nitrides.
  • the hardness gradient can be generated by a multi-layered design of the adaptive coating 6 with a plurality of different partial layers, wherein the partial layers with regard to their composition
  • the composition of the adaptive coating 6 over the layer thickness 9 can also vary such that a minority component on the outer coating surface 10 becomes the majority component on the other surface facing the component body 14, and that a further component of the
  • the adaptive coating 6 is free of abrasive particles for reasons mentioned above.
  • Adhesive layer can be arranged, for example, from Cr, Ti, CrN, TiN ,.
  • Diffusion compound at the interface between the component body 14 and the adaptive coating can be achieved by the component, for example, after the coating is subjected to a heat treatment, for example at 200 ° C for 24 h.
  • the component 2 and / or the adaptive coating preferably contain chromium and / or titanium.
  • FIG. 4 an embodiment variant of the assembly 1 is shown in FIG. 4.
  • This has, in addition to the component 2 and the further component 3, a third component 18, wherein the further component 3 in turn has the highest gear quality of the three components 2, 3, 18.
  • the invention may range from
  • Camshaft gears or balance shaft gears are applied.
  • FIGS. 6 and 7 show a micrograph of the adaptive coating 6 and the hardness curve corresponding thereto.
  • the hardness values are summarized in Table 3 below.
  • the counter wheel used for measuring the noise behavior was a steel gear. It can be seen clearly from FIG. 5 that the toothed wheel provided with the coating 6 according to the invention has a lower noise level than the uncoated toothed wheel, in particular in the lower speed range.
  • the adaptive coating 6 was applied to a steel gear as a carrier. From Fig. 6, the individual layers are clearly visible. This coating was prepared with the following process parameters (four targets each offset by 90 0, Target 1 Cr, Ag target 2, target 3 Cr, Ag Target 4):
  • Substrate holder with double or triple rotation depending on the size of the parts, rotation from 3 rpm to 20 rpm. Arrangement of Targets in Unbalanced Mode.
  • an AgCrl layer of 2-5 ⁇ can then be deposited by continuous constant deposition on all 4 targets with increased Ag deposition rate and reduced power density of the chromium targets with simultaneous rotation of the substrate holder.
  • Fig. 8 shows another embodiment of a hardness curve within the
  • both toothings 4, 5 of the components 2, 3 or of all the components 2, 3, 18 of an assembly 1 can be coated, wherein also different ones
  • Coating compositions of the adaptive coating 6 for the components 2, 3, 18 can be used.
  • the toothing 4 of the component 2 may be coated with Cr / Ag and the toothing 5 of the component 3 may be coated with Cr / Cu.
  • a hard coating 6 of the component 2 and a comparatively softer coating 6 of the component 3 are combined, wherein at least the two outer layers that are in contact with each other, have this relative hardness, the underlying layer structure, if the adaptive coating 6 is multi-layered, but may at least be similar.
  • FIGS. 1 to 8 can form the subject of independent solutions according to the invention.
  • the individual embodiments shown in FIGS. 1 to 8 can form the subject of independent solutions according to the invention.
  • the component 2 and the assembly 1 have been shown partially unevenly and / or enlarged and / or reduced in size.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bauteil (2) mit einem Bauteilkörper (14) der eine Verzahnung (4) aufweist, wobei auf der Verzahnung (4) zumindest teilweise eine adaptive Beschichtung (6) aufgebracht ist, die eine Schichtdicke von zumindest 5 μm aufweist.

Description

Bauteil mit einer adaptiven Beschichtung
Die Erfindung betrifft ein Bauteil mit einem Bauteilkörper der eine Verzahnung aufweist, sowie eine Baugruppe umfassend zumindest zwei Bauteile, die jeweils eine Verzahnung aufweisen, wobei die zumindest zwei Verzahnungen in kämmenden Eingriff miteinander steht.
Die Qualität der Verzahnung von Zahnrädern wird üblicherweise nach DIN 3963 in 12 Qualitätsstufen eingeteilt, wobei 1 die feinste und 12 die gröbste Verzahnungsqualität bezeichnet. Die Einteilung erfolgt nach dem Fertigungsverfahren, wobei die Verzahnung von Qualität 1-6 Zahnrädern gehöhnt, jene von Qualität 2-7 geschliffen, jene von Qualität 5-7 geschabt, jene von Qualität 5-9 wälzgefräst, wälzgehobelt oder wälzgestoßen, jene von Qualität 7-12 form- gefräst oder formgestoßen und jene von Qualität 8-12 gestanzt, gepresst, gesintert oder gespritzt wird, wobei auch Kombinationen der Bearbeitungsverfahren durchgeführt werden. Mit anderen Worten ausgedrückt kann eine hohe Verzahnungsqualität eines Zahnrades nur durch intensive Bearbeitung erreicht werden, woraus höhere Herstellungskosten resultieren.
Im Stand der Technik sind bereits Beschichtungen beschrieben, um das Zahnflankenspiel einer kämmenden Verzahnung einzustellen. Diese sind üblicherweise polymerbasiert aufgebaut und sind nach der Einlaufphase abgerieben, da ansonsten das gewünschte Zahnflankenspiel in der Dicke der Beschichtung - bzw. doppelten Beschichtung, wenn beide kämmenden Verzahnungen beschichtet sind - nicht hergestellt wird. Derartige Beschichtungen sind also nicht geeignet, um die Verzahnungsqualität zu verbessern. Es ist die Aufgabe vorliegender Erfindung, ein Zahnrad geringer Verzahnungsqualität einsetzbar für höhere Anforderungen zu gestalten.
Diese Aufgabe wird einerseits durch das eingangs genannte Bauteil und andererseits durch die Baugruppe gelöst, wobei auf der Verzahnung des Bauteils zumindest teilweise eine adaptive Beschichtung aufgebracht ist, die eine Schichtdicke von zumindest 5 μιη aufweist, und wobei zumindest eines der Bauteile der Baugruppe erfindungsgemäß ausgebildet ist.
Durch die Anordnung der adaptiven Beschichtung in der angegebenen Mindestschichtstärke wird erreicht, dass durch hauptsächlich plastische Verformung der Beschichtung der Tragan- teil der Verzahnung, d.h. der Anteil der tragenden Fläche während des kämmenden Eingriffs in eine Verzahnung eines weiteren Bauteils, vergrößert wird, wodurch die Flächenbelastung reduziert wird. Während der Verformung der Beschichtung, wodurch von den Rauhigkeitsspitzen Material in die Täler zwischen diesen Spitzen verbracht wird (beim Abscheiden der Beschichtung wird normalerweise die Unebenheit des Untergrundes nachgeformt) kann zudem eine Verfestigung der Beschichtung eintreten, wodurch ebenfalls eine Steigerung der mechanischen Belastbarkeit des Bauteils, d.h. der Verzahnung des Bauteils, erreicht werden kann. Zudem wird durch diese Verformung eine teilweise Einebnung der Oberflächenrauhig- keit erreicht. Es ist also mit der Erfindung möglich, dass beispielsweise eine Verzahnung mit einer Qualität von 10 durch diese Beschichtung eine Qualität von 8 bis 6 erreicht, insbesondere hinsichtlich des Rundlauffehlers bzw. des Normmodulbereiches. Mit anderen Worten wird also die Makrogeometrie der Oberfläche der Verzahnung durch die Anordnung der adaptiven Beschichtung in der angegebenen Mindestschichtstärke deutlich verbessert. Die Bauteile selbst können daher mit einem kostengünstigeren Verfahren hergestellt werden, und sind durch Abscheidung der adaptiven Beschichtung auf der Verzahnung keine weiteren teuren Hartfeinbearbeitungen erforderlich, um die höhere Verzahnungsqualität zu erreichen. Die adaptive Beschichtung hat zudem den Vorteil, dass diese nur an extrem beanspruchten Bereichen der Verzahnung im Betrieb abrasiv verschleißt, also der„Einebnungseffekt" über eine lange Betriebszeit des Bauteils erhalten bleibt. Durch die mit der adaptiven Beschichtung er- reichte höhere Qualität der Verzahnung wird zudem ein verbessertes akustisches Verhalten der dieses Bauteil aufweisenden Baugruppe erreicht. Die Mindestschichtdicke der adaptiven Beschichtung wird bei unterschiedlichen Qualitäten von Verzahnungen an die jeweilige Qualität, d.h an die jeweils vorandenen Oberflächenrauhigkeiten, angepasst. Nachdem während der Beschichtung die Oberflächenrauhigkeit der Verzahnung auch auf die Beschichtung über- tragen wird - es wird bevorzugt zumindest annähernd an jeder beschichteten Stelle die gleiche Schichtdicke erzeugt - sollte die spätere, durch Verformung der adaptiven Beschichtung erzeugte Tragschicht oberhalb der höchsten Rauhigkeits spitze der Verzahnung verlaufen.
Gegebenenfalls kann die Verzahnung des Bauteils vorkalibriert werden, beispielsweise durch walzen. Bevorzugt wird die Schichtdicke der adaptiven Beschichtung ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 5 μιη und einer oberen Grenze von 100 μιη, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 12 μιη und einer oberen Grenze von 30 μιη. In der Baugruppe wird bevorzugt als zweites Bauteil mit einer Verzahnung, die mit der Verzahnung des erfindungsgemäßen Bauteils in kämmenden Eingriff steht, ein Bauteil mit einer höheren Qualität der Verzahnung verwendet, da diese Verzahnung als„Prägeverzahnung" für die adaptive Beschichtung wirken kann, und somit die Qualität der Verzahnungen der Baugruppe insgesamt verbessert werden kann.
Gemäß einer Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die adaptive Beschichtung einen Härtegradienten mit zunehmender Härte von einer äußeren Beschichtungsoberfläche in Richtung auf den Bauteilkörper aufweist. Es wird damit erreicht, dass die adaptive Beschichtung an der äußeren Beschichtungsoberfläche, die im eingebauten Zustand des Bauteils einer weiteren Verzahnung eines weiteren Bauteils in kämmenden Eingriff steht, relativ weich ausgeführt werden kann, sodass die Umformung, d.h. Abflachung der Profilspitzen des Rauhigkeitsprofils rasch erfolgen kann, und zudem durch die größere Härte an der Grenzfläche zum Bauteilkörper eine bessere Haftung der Beschichtung an diesem erreicht wird. Darüber hinaus kann damit eine höhere Festigkeit der Beschichtung in unter der Beschichtungsoberfläche liegen- den Schichten zur Verfügung gestellt werden, sodass deren mechanische Belastbarkeit im
Betrieb verbessert werden kann. Durch die größere Härte an der Grenzfläche zum Bauteilkörper wird eine höhere Dauerfestigkeit erreicht.
Bevorzugt weist hierbei zur Verbesserung dieser Eigenschaften die adaptive Beschichtung an der äußeren Beschichtungsoberfläche eine Härte auf, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 40 und einer oberen Grenze von HV 500, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 200 und einer oberen Grenze von HV 300, bzw. gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante an der zweiten, der äußeren Beschichtungsoberfläche gegenüberliegenden, in Richtung auf den Bauteilkörper weisenden Oberfläche eine Härte auf, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 500 und einer oberen Grenze von HV 2000, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 800 und einer oberen Grenze von HV 1200. (Mikrohärte nach Martens, Prüfkraft 10 mN, s.u.) Es ist möglich, dass die adaptive Beschichtung aus mehreren unterschiedlichen Teilschichten aufgebaut ist. Wenngleich dies nicht die bevorzugte Ausführung der Erfindung ist, da bevorzugt ein kontinuierlicher Übergang der Eigenschaften von der äußeren Beschichtungsoberflä- che in Richtung auf den Bauteilkörper vorhanden ist, kann mit dieser Ausführung die Herstel- lung der adaptiven Beschichtung vereinfacht werden, da nacheinander Schichten mit unterschiedlicher Zusammensetzung auf dem Bauteilkörper abgeschieden werden können, wodurch sich der Regel- bzw. Steueraufwand während der Beschichtung verringern läßt.
In der bevorzugten Ausführung ist die adaptive Beschichtung zumindest teilweise metallisch ausgeführt. Im Vergleich zu polymeren Schichten wird damit eine höhere Standzeit der adaptiven Beschichtung erreicht. Zudem ist damit eine größere Variabilität in der Beschichtungs- zusammensetzung erreichbar, da für die vorgesehene Anwendung des Bauteils nur wenige Polymere in Frage kommen. Es kann also durch die zumindest teilweise metallische Ausführung der adaptiven Beschichtung auf unterschiedliche Belastungsfälle des Bauteils besser Rücksicht genommen werden, sodass die Erfindung in einem breiteren Feld angewandt werden kann. Vorteilhaft ist dabei weiters, dass die adaptive Beschichtung damit eine bessere Wämeleitfähigkeit aufweist, sodass ungewünschte Phasenumwandlungen in der Beschichtung besser vermieden werden können, und damit die Beschichtung über einen längeren Zeitraum zumindest annähernd die ursprüngliche Phasenzusammensetzung aufweist, sodass deren Ver- halten im Betrieb über einen längeren Zeitraum zumindest annähernd gleich bleibend ist.
Im Zuge von durchgeführten Test für die Erfindung hat sich herausgestellt, dass adaptive Be- schichtungen besonders geeignet sind, wenn diese durch ein Mehrkomponentensystem gebildet sind, wobei zumindest eine Komponente ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Übergangsmetalle, Übergangsmetallnitride, Übergangsmetallcarbide, Übergangsmetalloxide sowie Mischungen daraus, wobei gemäß einer Au sführungs Variante dazu eine weitere Komponente des Mehrkomponentensystems ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend oder bestehend aus Sn, Mg, AI, In, Bi, Si, Ni, Ag, Cr und Fe. Insbesondere enthält die adaptive Beschichtung die Komponenten Ag und Cr oder CrN, wobei der Gehalt an Ag von der äußeren Beschichtungsoberfläche in Richtung auf den Bauteilkörper abnimmt, oder die Komponenten Cu, CuSn und Cr, wobei der Gehalt an CuSn von der äußeren Beschichtungsoberfläche in Richtung auf den Bauteilkörper abnimmt, oder die Komponenten Ag und Ti, wobei der Gehalt an Ag von der äußeren Beschichtungsoberfläche in Richtung auf den Bauteilkörper ab- nimmt. Weiters haben sich adaptive Beschichtungen als vorteilhaft herausgestellt, die aus einer Kupferbronze oder einer Aluminiumbronze gebildet sind, die gegebenenfalls zumindest eine der Komponenten Chromnitrid, Fe, Cr, Ni, Ag enthalten. In Bezug auf die Nitride sei erwähnt, dass gemäß einer Ausführungsvariante diese nur in Übergangszonen vorliegen, an- sonsten die Beschichtung allerdings nur metallische Komponenten aufweist. Vorteilhaft werden Systeme mit einer Mischungslücke im festen Zustand oder nicht mischbare Systeme eingesetzt. Insbesondere vorteilhaft ist dabei, wenn Komponenten bzw. Metalle mit kubisch flä- chenzentriertem Gitter eingesetzt werden, da sich diese hinsichtlich der plastischen Verformbarkeit besonders gut eignen.
Gemäß einer anderen Ausführungsvariante des Bauteils ist vorgesehen, dass die adaptive Beschichtung zumindest annähernd bzw. vollständig frei ist von abrasiven Partikeln, also von Partikeln, die einen Abrieb an der mit der Verzahnung des Bauteils im kämmenden Eingriff stehenden Verzahnung eines weiteren Bauteils der Baugruppe hervorrufen würden. Es wird also damit die Erhöhung der Qualität hauptsächlich durch Umformarbeit an der adaptiven Beschichtung selbst und nicht durch gezielten Materialabtrag im Bereich von kämmenden Verzahnungen erreicht, sodass das weitere Bauteil, also beispielsweise das voran stehend beschriebene Bauteil mit der„Prägeverzahnung" zumindest weitgehend unbeschädigt bleibt. Durch die Verhinderung des Materialabtrags wird der Schmutzeintrag in ein zur Schmierung der Verzahnung vorgesehenes Schmieröl verringert, sodass dieses länger verwendet werden kann. Nachdem das Schmieröl keine aus einem derartigen Abbrieb stammenden Verunreinigungen mit sich führt, kann in der Folge die adaptive Beschichtung an der äußeren Beschich- tungsoberfläche härter ausgeführt sein, da keine Vorkehrung für die Einbettung dieser Schmutzpartikel in weiche Matrixbestandteile der Beschichtung vorgesehen werden müssen, wodurch wiederum die Belastbarkeit der adaptiven Beschichtung verbessert werden kann.
Zur Verbesserung der Haftung der adaptiven Beschichtung am Bauteilkörper kann zwischen der adaptiven Beschichtung und dem Bauteilkörper eine Haftvermittlerschicht angeordnet sein.
Eine bessere Ölaufnahme bzw. ein besseres Ölhaltevermögen der adaptiven Beschichtung, und damit einer Reduzierung des Abriebs wird erreicht, wenn die adaptive Beschichtung mit einer Porosität versehen wird, wobei die Porosität insbesondere zwischen 0,1 % und 15 %, vorzugsweise zwischen 5 % und 10 %, beträgt. Die Poren in der adaptiven Schicht weisen dabei bevorzugt einen Durchmesser von maximal 3 μιη, insbesondere maximal 0,3 μιη, auf.
Es sei dazu angemerkt, dass die Beschichtung keine Poren im klassischen Sinn aufweist, sondern an den Korngrenzen der Beschichtung offene„Kanäle" oder Bereiche existieren. Es wird damit auch das Einsaugen von Flüssigkeiten, wie z.B. Schmierölen ermöglicht.
In einer Ausführungsvariante dazu nimmt die Porosität von der äußeren Beschichtungsober- fläche in Richtung auf den Bauteilkörper ab. Mit anderen Worten wird ein Gradient der Porosität in der adaptiven Beschichtung ausgebildet. Es können damit einerseits das voranstehend beschriebene verbesserte Ölhaltevermögen und andererseits eine verbesserte Haftung der adaptiven Beschichtung am Bauteilkörper erreicht werden.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in schematisch vereinfachter Darstellung:
Fig. 1 eine aus zwei Zahnrädern bestehende Baugruppe mit miteinander kämmenden
Verzahnungen in Seitenansicht;
Fig. 2 ein Ausschnitt aus Oberflächenprofil eines mit einer adaptiven Beschichtung versehenen Bauteils;
Fig. 3 zwei Härteverläufe der adaptiven Beschichtung;
Fig. 4 eine Ausführungsvariante der Baugruppe in Seitenansicht;
Fig. 5 einen Vergleich des Geräuschverhaltens einer beschichteten Verzahnung mit einer unbeschichteten Verzahnung;
Fig. 6 einen Schnitt durch eine mehrschichtige adaptive Beschichtung; Fig. 7 ein weiteres Beispiel eines Härteverlaufs einer adaptiven Beschichtung;
Fig. 8 ein anderes Beispiel eines Härteverlaufs einer adaptiven Beschichtung. Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, un- ten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mit umfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereich beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1 oder 5,5 bis 10. Fig. 1 zeigt eine Baugruppe 1 die einen Bauteil 2 sowie einen weiteren Bauteil 3 umfasst. Der Bauteil 2 weist eine Verzahnung 4 in Form einer Stirnverzahnung auf. Ebenso weist der Bauteil 3 eine Verzahnung 5 in Form einer Stirnverzahnung auf. Die beiden Verzahnungen 4, 5 stehen im Betrieb der Bauteile 2, 3 in kämmenden Eingriff miteinander, sodass also beispielsweise der Bauteil 2 vom Bauteil 3 angetrieben wird, wenn der Bauteil 3 mit einer nicht dargestellten Antriebs Vorrichtung verbunden ist. Die Verzahnung 4 des Bauteils 2 ist stirnseitig mit einer adaptiven Beschichtung 6 versehen.
Die beiden Bauteile 2, 3 sind als geradverzahnte Stirnzahnräder ausgeführt. Die Erfindung ist jedoch nicht auf Stirnverzahnungen beschränkt. Generell kann die adaptive Beschichtung 6 auf alle bekannten Arten von, gegebenenfalls mit einer Höhen- und/oder Breitenballigkeit versehenen, Verzahnungen aufgebracht werden, also beispielsweise auch auf Schrägverzahnungen, etc.. Des Weiteren kann die adaptive Beschichtung 6 sowohl auf Außenverzahnungen als auch auf Innenverzahnungen aufgebracht werden. Obwohl die Ausführung des Bauteils 2 als Zahnrad die bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung ist, können generell auch andere, eine Verzahnung aufweisende Bauteile mit der adaptiven Beschichtung 6 versehen werden, beispielsweise Zahnstangen. Die Verzahnung 4 ist stirnseitig vorzugsweise über den gesamten Umfang mit der adaptiven Beschichtung 6 versehen. Es besteht im Rahmen der Erfindung aber auch die Möglichkeit, dass nur Teile der stirnseitigen Oberfläche der Verzahnung 4 beschichtet werden, also beispielsweise nur die Zahnflanken bzw. nur eine der Zahnflanken, beispielsweise wenn ein Betrieb des Zahnrades in beiden Drehrichtungen nicht vorgesehen ist, oder nur die Zahnköpfe oder nur die Zahngründe, wobei auch Mischvarianten daraus, also beispielsweise eine Beschichtung der Zahnflanken und der Zahnköpfe, möglich sind.
Die Verzahnung 5 des weiteren Bauteils 3 weist bei der dargestellten Ausführungsvariante der Erfindung keine adaptive Beschichtung 6 auf, insbesondere wenn dieser Bauteil 3 der ange- triebene Bauteil 3 und der Bauteil 2 der vom Bauteil 3 getriebene Bauteil 2 ist, wie dies voranstehend beschrieben wurde. In diesem Fall weist die Verzahnung 5 des weiteren Bauteils 3 eine höhere Verzahnungsqualität auf als die Verzahnung 4 des Bauteils 2, sodass das Bauteil 3 im Betrieb der Baugruppe 1 als„Prägerad" für die Verzahnung 4 des Bauteils 2 wirkt. Es ist jedoch möglich, auch dessen Verzahnung 5 zumindest teilweise mit der adaptiven Beschichtung 6 zu versehen, wobei sich gegebenenfalls die Zusammensetzung bzw. das Eigenschaftsprofil dieser Beschichtung 6 von jener der Verzahnung 4 des Bauteils 3 unterscheiden kann, wenngleich beide Verzahnungen 4, 5 auch dieselbe adaptive Beschichtung 6 mit demselben Eigenschaftsprofil aufweisen können. Auch bei dieser Au sführungs Variante ist es von Vorteil, wenn das weitere Bauteil 3 als„Prägerad" wirkt, wozu wiederum dessen Verzahnung 5 die höhere Verzahnungsqualität der beiden Verzahnungen 4, 5 und/oder die adaptive Beschichtung 6 der Verzahnung 5 des weiteren Bauteils 3 zumindest im Außenbereich, also jenem Bereich der zur Anlage mit der Verzahnung 4 des Bauteils 2 gelangt, eine höhere Härte aufweisen kann, als die adaptive Beschichtung der Verzahnung des Bauteils 2.
Wie bereits voranstehend ausgeführt, ist es mit der adaptiven Beschichtung 6 möglich die Verzahnungsqualität der Verzahnung 4 des Bauteils 2 zu verbessern, indem sich diese adaptive Beschichtung bereits während der Einlaufphase der kämmenden Verzahnungen 4, 5 zu- mindest teilweise umformt. Dabei werden Oberflächenunregelmäßigkeiten der Verzahnung 4 des Bauteils 2 durch die Anpressung der Verzahnung 5 des weiteren Bauteils 3 zumindest teilweise ausgeglichen, also eingeebnet. Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die beiden Bauteile 2, 3, also die beiden Zahnräder, einen fixen Achsabstand haben, sodass sich also keines der beiden Bauteile 2, 3 auf den jeweils anderen Bauteil 2, 3 zu bewegt.
Zur Verdeutlichung dieses Effektes zeigt Fig. 2 einen schematischen Ausschnitt aus der Oberflächengeometrie der Verzahnung 4 mit einer darauf aufgebrachten adaptiven Beschichtung 6. Wie deutlich zu erkennen ist, weist die Makrogeometrie der Verzahnung 4 ein Rau- higkeitsprofil mit Erhebungen 7 und Vertiefungen 8 auf. Herstellungsbedingt, die gesamte Oberfläche der Verzahnung 4 wird zumindest annähernd mit einer gleichen Schichtdicke 9 beschichtet, überträgt sich diese Kontur der Makrogeometrie zumindest annähernd auf eine äußere Beschichtungsoberfläche 10 der adaptiven Beschichtung 6, die im Betrieb mit der Oberfläche der Verzahnung 5 des weiteren Bauteils 3, also des Gegenzahnrades, gelangt. Im Betrieb, also mit der Verzahnung 4 kämmenden Verzahnung 5 des weiteren Bauteils, wird durch die dabei übertragenen Kräfte das Material von Profilspitzen 11 der adaptiven Beschichtung 6 in, insbesondere benachbarte, Profiltäler 12 verbracht, sodass sich die Kontur an der äußeren Beschichtungsoberfläche 10 der adaptiven Beschichtung 6 zumindest annähernd einebnet und damit eine zumindest annähernd ebene äußere Tragschicht 13 entsteht, wie dies in Fig. 2 strichliert dargestellt ist. Aus diesem Grund ist es auch von Vorteil, wenn die Verzahnung 5 des weiteren Bauteils 3, also das, insbesondere angetriebene Gegenrad, eine höhere Verzahnungsqualität aufweist, als die Verzahnung 4, da dieses weitere Bauteil 3 als„Prägerad" wirkt. Es sei jedoch erwähnt, dass die Ebenheit der äußeren Tragschicht 13 von der Verzahnungsqualität der Verzahnung 4 abhängig ist, es also durchaus möglich ist, dass diese Tragschicht 13 nach wie vor eine Profilierung aufweist, die jedoch geringer ist, als die ursprünglich Profilierung, wobei aber jedenfalls eine Verbesserung der Verzahnungsqualität erreicht wird. Beispielsweise kann aus einer Qualität 10 Verzahnung 2 mit Hilfe der adaptiven Beschichtung 6 im Einlauf eine Qualität 6 Verzahnung 2 mit deutlich günstigeren Herstellungskosten erreicht werden. Nach erfolgter Verformung der adaptiven Beschichtung 6, wirkt der harte Untergrund das Bauteils 2, oder der in diesem Bereich liegenden härteren Schichten der adaptiven Beschichtung 6, sowie die gegebenenfalls erfolgte Verfestigung der Beschichtung durch die plastische Verformung, wie dies im nachfolgenden noch näher erläutert wird, einer weiteren Verformung entgegen. Neben der Verbringung von Material aus den Profilspitzen 11 in die Profiltäler 12 besteht auch die Möglichkeit, dass die Profilspitzen 11 zumindest teilweise komprimiert werden, wenn die adaptive Beschichtung 6 mit einer Porosität hergestellt ist, wobei durch diese Porosität gleichzeitig ein besseres Ölhaltevermögen der adaptiven Beschichtung 6 erreicht wird. Vorzugsweise beträgt die Porosität dabei zwischen 0,1 % und 25 %, insbesondere zwischen 5 % und 15 %, was bedeutet, dass zwischen 0,1 % und 25 %, insbesondere zwischen 5 % und 15 %, freies Porenvolumen in der adaptiven Beschichtung 6 vorhanden ist, wobei insbesondere zumindest großteils, d.h. bis zu einem Anteil von mindestens 20 % offene Poren vorhanden sind, bezogen auf das gesamte Porenvolumen der adaptiven Beschichtung 6. Es ist dabei wei- ters von Vorteil, wenn die Poren in der adaptiven Beschichtung 6 einen Durchmesser von maximal 1 μιη, insbesondere maximal 0,3 μιη, aufweisen. Um die Haftung der adaptiven Beschichtung 6 bzw. die Festigkeit der adaptiven Beschichtung 6 insgesamt trotz Porosität zu verbessern, ist es von Vorteil, wenn die Porosität von der äußeren Beschichtungsoberfläche 10 in Richtung auf einen Bauteilkörper 14 des Bauteils 2 abnimmt. Beispielsweise kann dabei die Porosität auch von einem Wert von 30 % an der äußeren Beschichtungsoberfläche 10 auf einen Wert von 0 % an der Grenzfläche zu dem darunter liegenden Bauteilkörper 14 - bzw. einer Zwischenschicht zwischen der adaptiven Beschichtung 6 und dem Bauteilkörper 14 - stetig, beispielsweise linear oder exponentiell, oder schrittweise, beispielsweise in Schritten von 20 %, d.h. 20 % von z.B. 30 % Porosität, abnehmen. Hergestellt werden kann die Porosi- tät in der adaptiven Beschichtung 6 durch Abscheidung der Beschichtung 6 bei tiefen Temperaturen, beispielsweise einer Temperatur zwischen 40 °C und 200 °C, und/oder einem hohen Druck, beispielsweise einem Druck ausgewählt aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 0,001 mbar und einer oberen Grenze von 0,lmbar, wobei auch Temperaturgradienten und/oder Druckgradienten verwendbar sind. Ein Porositätsgradient wird beispielsweise erhal- ten, wenn die Temperatur während der Abscheidung sinkt und/oder der Druck steigt oder wenn die Bias-Spannung während der Abscheidung erhöht wird. Zudem ist es von Vorteil, wenn bei der Schichtherstellung ein kleines Verhältnis zwischen Abscheidetemperatur T und Schmelztemperatur TS eingestellt wird, insbesondere im Bereich von 0,03 bis 0,3 (Temperaturen in K) um speziell die Beweglichkeit der Teilchen an der Oberfläche (Oberflächendiffu- sion) und auch die Volumsdiffusionsfähigkeit der Teilchen zu reduzieren.
Für die Ausbildung der beschriebenen Tragschicht 13 wird die adaptive Beschichtung 6 in einer Schichtdicke 9 von zumindest 5 μιη abgeschieden. Die Schichtdicke 9 richtet sich aber letztendlich nach der zu beschichtenden Verzahnungsqualität der Verzahnung 4. Beispielsweise wird bei einer Qualität 7 Verzahnung 2, die einen Rundlauffehler zwischen 20 μηι und 25 μηι bei einem Durchmesser von 70 mm aufweist, eine Schichtdicke 9 von zumindest 7 μιη, insbesondere eine Schichtdicke 9 ausgewählt aus einem Bereich zwischen 7 μιη und 15 μιη, verwendet. Bevorzugt bildet sich die Tragschicht 13 jedoch um zumindest 0,5 μιη, insbesondere zumindest 2 μιη, oberhalb der höchsten Spitze 7 des Oberflächenprofils der Verzahnung 4 aus. Aus diesem Grund werden Schichtdicken 9 bevorzugt, die ausgewählt sind aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 12 μιη und einer oberen Grenze von 20 μιη,
insebsondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von 15 μιη und einer oberen Grenze von 50 μιη.
Bevorzugt ist die adaptive Beschichtung 6 zumindest teilweise metallisch, d.h. das zumindest einzelne Komponenten des vorzugsweise eingesetzten Mehrkomponentensystems durch Metalle oder Metalllegierungen gebildet sind. Prinzipiell sind aber auch polymere Werkstoffe als adaptive Beschichtung 6 einsetzbar, wie z.B. PAI oder PEEK.
Zumindest eine Komponente des Mehrkomponentensystem ist ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Übergangsmetalle, Übergangsmetallnitride, Übergangsmetallcarbide, Übergangsmetalloxide sowie Mischungen daraus. Der Anteil dieser Komponente an der adaptiven Beschichtung 6 beträgt zwischen 5 Gew.-% und 60 Gew.-%, insbesondere zwischen 10 Gew.- % und 40 Gew.-%. Bevorzugt liegt diese Komponente partikulär vor mit einer Partikelgröße von maximal 3 μιη, insbesondere mit einer Partikelgröße zwischen 0,5 μιη und 1,5 μιη. Von Vorteil ist dabei, wenn die Nitride, Carbide bzw. Oxide nur oder hauptsächlich, d.h. im Ausmaß von mindestens 95 %, bezogen auf den Gesamtanteil an diesen Komponenten, im Über- gangsbereich zwischen der Beschichtung 6 auf das Zahnrad bzw. das Bauteil 2 angeordnet sind.
Eine weitere Komponente des Mehrkomponentensystems ist bevorzugt ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Sn, Mg, AI, In, Bi, Si, Ni, Ag, Cr und Fe wobei deren Anteil an der adaptiven Beschichtung 6 zwischen 20 Gew.-% und 80 Gew.-%, insbesondere zwischen 35 Gew.-% und 55 Gew.-%, beträgt. Die Partikelgröße dieser weiteren Komponente beträgt maximal 4 μηι, insbesondere weist diese Komponente eine Partikelgröße zwischen 1 μιη und 2 μηι auf. Die adaptive Beschichtung 6 enthält gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante die Komponenten Ag und Cr oder CrN, wobei der Gehalt an Ag von der äußeren Beschichtungs- oberfläche in Richtung auf den Bauteilkörper abnimmt. Dabei kann der Anteil an Ag zwischen 100 Gew.-% und 0 Gew.-% betragen. Den Rest bildet Cr oder CrN.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsvariante die adaptive Beschichtung 6 weist diese die Komponenten Sn und Cr auf, wobei der Gehalt an Sn von der äußeren Beschich- tungsoberfläche in Richtung auf den Bauteilkörper abnimmt. Dabei kann der Anteil an Sn zwischen 100 Gew.-% und 0 Gew.-% betragen. Den Rest bildet Cr.
Es hat sich auch eine adaptive Beschichtung 6 als vorteilhaft herausgestellt, die die Komponenten Ag, Sn und Ti enthält, wobei der Gehalt an Ag von der äußeren Beschichtungsoberflä- che in Richtung auf den Bauteilkörper abnimmt. Dabei kann der Anteil an Ag zwischen 100 Gew.-% und 0 Gew.-% betragen. Den Rest bildet Ti und AI.
Bevorzugt werden auch adaptive Beschichtungen 6, die aus einer Kupferbronze oder einer Aluminiumbronze gebildet sind, gegebenenfalls mit einem Anteil an Cr. Der Anteil an Cu an der Kupferbronze kann dabei zwischen 98 Gew.-% und 60 Gew.-%, jener des Sn zwischen 0 Gew.-% und 12 Gew.-% betragen, bzw. kann der Anteil an AI an der Aluminiumbronze zwi- sehen 0,01 Gew.-% und 20 Gew.-%, jener des Sn zwischen 0 Gew.-% und 12 Gew.-% betragen. Sofern Cr enthalten ist, beträgt dessen Anteil zwischen 0,1 Gew.-% und 80 Gew.-%.
Bevorzugte Zusammensetzungen der adaptiven Beschichtung 6 sind aus folgender Tabelle 1 zu entnehmen. Sämtliche Angaben zur Zusammensetzung sind in Gew.-% zu verstehen. Die Werte sind als Mittelwerte über die gesamte Schichtdicke zu verstehen, wenn in der Beschichtung 6 Konzentrationsgradienten von einzelnen Bestandteilen ausgebildet werden. Die Nummern 6 und 7 geben jeweils ein Beispiel wieder mit derartigen Konzentrationsgradienten, wobei in der letzten Spalte der Tabelle 1 dazu die jeweilige Schichttiefe, bezogen auf die Gesamtschichtdicke, in der die jeweiligen Konzentrationen gemessen wurden, angegeben ist. Tabelle 1: Zusammensetzung der adaptiven Beschichtung 6
Bsp. Ag Cr CrN Sn Ti AI Cu Schichttiefe Nr. [%]
1 58 40 2 2 62 30 2 6
3 40 2 58
4 20 2 78
5 10 2 4 8 76
6 100 5
6 47,5 50 2,5 20
6 85,5 10 4,5 30
7 10 80 9,5 1 0,5 5
7 66,5 30 3,5 20
7 90 5 5 30
In der bevorzugten Ausführung der adaptiven Beschichtung 6 weist diese einen Härtegradienten mit zunehmender Härte von der äußeren Beschichtungsoberfläche 10 in Richtung auf den Bauteilkörper 14 auf. Dabei kann die adaptive Beschichtung 6 an der äußeren Beschichtungsoberfläche 10 eine Härte aufweisen, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 40 und einer oberen Grenze von HV 500, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 200 und einer oberen Grenze von HV 300. An der zweiten, der äußeren Beschichtungsoberfläche 10 gegenüberliegenden, in Richtung auf den
Bauteilkörper 14 weisenden Oberfläche weist die adaptive Beschichtung vorzugsweise eine Härte auf, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 500 und einer oberen Grenze von HV 2000, insbesondere aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 800 und einer oberen Grenze von HV 1200. In Fig. 3 sind dazu zwei Verläufe 15, 16 schematisch dargestellt. Aufgetragen ist dabei auf der Abszisse die Schichdicke 9, ausgehend von der Oberfläche der Verzahnung 2 in Richtung auf die äußere Beschichtungsoberfläche, und auf der Ordinate die Martenshärte umgerechnet in HV, gemessen mit einem Fischerscope® H100 (Härtemessung nach DIN EN ISO 14577, Vickersdiamant pyramidenförmig, Prüfkraft 10 mN, sechs Einzelmessungen pro Härtewert). Eine horizontale Linie 16 bezeichnet die Härte von Stahl.
Als plastische Härte wird die Universalhärte ohne Berücksichtigung des elastischen
Verformungsanteils bezeichnet. Der Verlauf 15 zeigt die bevorzugte Variante der Erfindung. Die Härte nimmt dabei nicht stufenweise ab, wie beim Verlauf 16, sondern stetig, wobei der Verlauf 15 linear oder bevorzugt einer Exponentialfunktion folgt.
Beispiele für Härteverläufe, gemessen an unterschiedlichen Schichttiefen der adaptiven Beschichtung 6, ausgehend von der Oberfläche der Verzahnung 4, bzw. gegebenenfalls einer Zwischenschicht zwischen dieser Oberfläche und der adaptiven Beschichtung 6, sind in Tabelle 2 angegeben, wobei sich die Beispielnummern auf die Tabelle 1 beziehen. Der erste Wert je Zelle bezieht sich auf die Härte nach HV entsprechend den voranstehenden
Ausführungen, der zweite Wert nach dem Schrägstrich gibt jeweils die Schichtdicke der Einzelschicht wieder, in der gemessen wurde. Die gesamte Schichtdicke der adaptiven Beschichtung 6 ergibt sich dabei jeweils aus der Summe der Werte nach dem Schrägstrich innerhalb einer Zeile. Beispielsweise weist die Beschichtung 6 nach Beispiel 1 eine
Gesamtschichtdicke von 20 μιη auf.Aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit wurden die Härtewerte auf ganze 50-er Werte auf- oder abgerundet.
Tabelle 2: Härteverläufe
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In der bevorzugten Ausführung besteht die äußere Beschichtungsoberfläche 10 ausschließlich aus der jeweiligen weicheren Komponente des Mehrkomponentensystems, also beispielsweise aus Ag oder Sn. Gegebenenfalls kann jedoch ein Anteil von maximal 30 Gew.-% an der jeweiligen härteren Komponente, also beispielsweise von Cr, CrN, oder Ti, vorhanden sein, um damit eine Härteanpassung zu erreichen. Die Abscheidung der adaptiven Beschichtung 6 auf der Verzahnung 4 des Bauteils 2 kann mit unterschiedlichsten Verfahren erfolgen, beispielsweise galvanisch durch verschiedene Bäder mit unterschiedlichen Materialien wie Ni und Sn, Cu oder auch Ag und Sn, Ag und Cu, etc., NiP Schichten mit verschiedenen Phosphorgehalten oder und Dispersionseinlagerungen (Teflon, hexagonales Bornitrid, Siliziumcarbid, etc.), durch PVD- Verfahren wie Sputtern, durch Spritzen, etc. mit verschiedenen Targets in kreisförmiger Anordnung von zwei, vier, sechs, acht, zehn, etc. Targets mit den gewünschten Materialien, zum Beispiel Target 1 Cr, Target 2 Ag, Target 3 Cr, Target 4 Sn, Sputtern in Inline Systemen als Durchlaufanlage mit genau aufeinander abgestimmten Targets in den einzelnen Stationen. Ebenso sind auch Kombinationen verschiedener PVD Verfahren, wie Elektronenstrahlverdampfen aus verschiedenen Quellen wie Chrom und Silber möglich. Auch bei den Spritzverfahren sind unterschiedliche Materialien gleichzeitig oder nacheinander abscheidbar.
Ein Härtegradient kann beispielsweise durch Variation der Zusammensetzung, der Struktur, der Korngröße und/oder Porositäten, oder durch Zugabe von Nitriden, ausgebildet werden.
In einer einfachen Au sführungs Variante kann der Härtegradient durch eine mehrschichtige Ausbildung der adaptiven Beschichtung 6 mit mehreren unterschiedlichen Teilschichten erzeugt werden, wobei sich die Teilschichten hinsichtlich ihrer Zusammensetzung
unterscheiden.
Zur Erzielung des Härtegradienten kann die Zusammensetzung der adaptiven Beschichtung 6 über die Schichtdicke 9 auch derart variieren, dass eine Minoritätskomponente an der äußeren Beschichtungsoberfläche 10 zur Majoritätskomponente an der anderen, auf den Bauteilkörper 14 weisenden Oberfläche wird, und dass eine weitere Komponente des
Mehrkomponentensystems genau den umgekehrten Verlauf einnimmt, also von der
Majoritätskomponente zur Minoritätskomponente wird. Mit anderen Worten besteht also die Möglichkeit, dass die die Matrix bildende Komponente an einer Oberfläche durch die weitere Komponente an der anderen Oberfläche der adaptiven Beschichtung 6 ersetzt wird, sodass also die Matrix über die Schichdicke 9 auf eine andere Matrix wechselt, beispieslweise von CrAg30 auf AgCr20. Durch die Rotationsgeschwindigkeit und/oder die Temperatur am Substrat kann dabei eine durchgängige Multilayerstruktur weitestgehend vermieden werden. Bevorzugt ist die adaptive Beschichtung 6 aus voranstehend genannten Gründen frei von abrasiven Partikeln.
Zur Erhöhung der Haftfestigkeit der adaptiven Beschichtung 6 an der Verzahnung 4 des Bauteils 2, kann zwischen diesem und der adaptiven Beschichtung 6 eine
Haftvermittlerschicht angeordnet sein, beispielsweise aus Cr, Ti, CrN, TiN,. Eine
Verbesserung der Haftfestigkeit kann aber auch durch die Ausbildung von
Diffusionsverbindung an der Grenzfläche zwischen dem Bauteilkörper 14 und der adaptiven Beschichtung erreicht werden, indem das Bauteil beispielsweise nach dem Beschichten einer Wärmebehandlung unterzogen wird, beispielsweise bei 200 °C für 24 h. Vorzugsweise enthalten dazu das Bauteil 2 und/oder die adaptive Beschichtung Chrom und/oder Titan.
Der Vollständiglkeit halber ist in Fig. 4 eine Ausführungsvariante der Baugruppe 1 dargestellt. Diese weist neben dem Bauteil 2 und dem weiteren Bauteil 3 einen dritten Bauteil 18 auf, wobei der weitere Bauteil 3 wiederum die höchste Verzahnungsqualität von den drei Bauteilen 2, 3, 18 aufweist. Beispielsweise kann die Erfindung im Bereich von
Nockenwellenzahnrädern oder Ausgleichswellenzahnrädern angewandt werden.
In Fig. 5 ist das Geräuschverhalten als Verlauf des Summenpegels (Abszisse, in db) eines Zahnrades mit einer beschichteten Verzahnung (Verlauf 19) im Vergleich zu einem unbeschichteten Zahnrad (Verlauf 20) im Drehzahlbereich zwischen 0 und 3000
Umdrehungen pro Minute (Abszisse) dargestellt. Die Fig. 6 und 7 (Schichtdicke in μιη) zeigen dazu ein Schliffbild der adaptiven Beschichtung 6 bzw. den dazu korrespondierenden Härteverlauf. Die Härtewerte sind in folgender Tabelle 3 zusammengefasst.
Als Gegenrad wurde für die Messung des Geräuschverhaltens wurde ein Zahnrad aus Stahl verwendet. Es ist aus Fig. 5 deutliche erkennbar, dass das mit der erfindungsgemäßen Beschichtung 6 versehene Zahnrad eine geringere Geräuschentwicklung aufweist, als das unbeschichtete Zahnrad, insbesondere im unteren Drehzahlbereich.
Tabelle 3: Beispielhaftes Schichtsystem
Schicht Bezugszeichen Dicke Härte Material Material (Gew.-%)
in Fig. 6 μηι HV 1 2 1 2
1 21 0,5 700 Cr 100
2 22 3 1700 CrN 100
3 23 7 620 Cr Ag 60 40
4 24 12 370 Cr Ag 30 70
5 25 16 140 Cr Ag 5 95
Die adaptive Beschichtung 6 wurde auf einen Stahlzahnrad als Träger aufgebracht. Aus Fig. 6 sind die Einzelschichten deutlich erkennbar. Hergestellt wurde diese Beschichtung mit folgenden Verfahrensparametern (vier Targets jeweils um 90 0 versetzt, Target 1 Cr, Target 2 Ag, Target 3 Cr, Target 4 Ag):
Figure imgf000019_0001
Substrathalter mit Zweifach- oder Dreifachrotation abhängig von der Größe der Teile, Rotation von 3 U/min bis 20 U/min. Anordnung der Targets in Unbalanced Mode.
B eschichtung s ablauf :
Beschichtung von beiden Chrom Targets um eine Cr Verbindungs Schicht von 0,5μιη zu erzeugen
Kontinuierlicher Übergang zu CrN innerhalb von 50 nm durch Stickstof feinlas s mit OEM Kontrolle dann konstante Abscheidung 2,5 μιη CrN. Kontinuierlich Reduktion von Stickstoff auf 0 sccm und Start der Abscheidung an den Silbertargets , 100 nm.
Abscheidung einer CrAg40 Schicht von ca. 4 μηι durch kontinuierliche konstante Abscheidung an allen 4 Targets (2 Chrom, 2 Silber) bei gleichzeitiger Rotation des Substrathalters.
Abscheidung einer AgCr30 Schicht von ca. 5 μιη durch kontinuierliche konstante Abscheidung an allen 4 Targets bei erhöhter Ag Abscheiderate durch größere
Leistungsdichte bei gleichzeitiger Rotation des Substrathalters.
Abscheidung einer AgCr5 Schicht von 4 μιη durch kontinuierliche konstante
Abscheidung an allen 4 Targets bei erhöhter Ag Abscheiderate und reduzierter Leistungsdichte an den Chrom Targets bei gleichzeitiger Rotation des Substrathalters.
Gegebenenfalls kann danach noch eine AgCrl Schicht von 2 - 5μιη durch kontinuierliche konstante Abscheidung an allen 4 Targets bei erhöhter Ag Abscheiderate und reduzierter Leistungsdichte an den Chrom Targets bei gleichzeitiger Rotation des Substrathalters abgeschieden werden.
Fig. 8 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Härteverlaufs innerhalb des
Schichtsystems der adaptiven Beschichtung 6 (Schichtdicke in μιη). Die Härtewerte sind in Tabelle 4 zusammengefasst. Hergestellt wurde diese Beschichtung mit folgenden
Verfahrensparametern:
Schicht Druck 1.4301 Silber Gaseinlass Ar Rotationsgeschwindigkeit
Leistung Leistung N2 SH Teile
mbar KW KW sccm sccm U/min U/min
1 0,001 10 0 70 0 3 0,5
2 0,001 10 0,9 70 15 3 0,5
3 0,001 10 5 70 8 3 0,5
4 0,008 9 9 70 0 3 0,5
5 0,008 3 12 70 0 3 0,5 Tabelle 4: Beispielhaftes Schichtsystem
Figure imgf000021_0001
Wie bereits erwähnt können beide Verzahnungen 4, 5 der Bauteile 2, 3 oder sämtlicher Bauteile 2, 3, 18 einer Baugruppe 1 beschichtet sein, wobei auch unterschiedliche
Beschichtungszusammensetzungen der adaptiven Beschichtung 6 für die Bauteiel 2, 3, 18 verwendet werden können. Beispielsweise kann die Verzahnung 4 des Bauteils 2 mit Cr/Ag und die Verzahnung 5 des Bauteils 3 mit Cr/Cu beschichtet sein. Generell gilt dabei, dass eine harte Beschichtung 6 des Bauteils 2 und eine im Vergleich dazu weichere Beschichtung 6 des Bauteils 3 kombiniert werden, wobei zumindest die beiden äußeren Schichten, die miteinander in Kontakt stehen, diese relativen Härte aufweisen, der darunter liegende Schichtaufbau, sofern die adaptive Beschichtung 6 mehrschichtig ausgebildet ist, allerdings zumindest ähnlich sein kann. Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten des Bauteils 2 und der Baugruppe 1, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1 bis 8 gezeigten Ausführungen den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus des Bauteils 2 und der Baugruppe 1 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Bezugszeichenaufstellung Baugruppe
Bauteil
Bauteil
Verzahnung
Verzahnung
Beschichtung
Erhebung
Vertiefung
Schichtdicke
Beschichtungsoberfläche
Profilspitze
Profiltal
Tragschicht
Bauteilkörper
Verlauf
Verlauf
Linie
Bauteil
Verlauf
Verlauf
Schicht
Schicht
Schicht
Schicht
Schicht

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Bauteil (2) mit einem Bauteilkörper (14) der eine Verzahnung (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Verzahnung (4) zumindest teilweise eine adaptive Be- Schichtung (6) aufgebracht ist, die eine Schichtdicke von zumindest 5 μιη aufweist.
2. Bauteil (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) einen Härtegradienten mit zunehmender Härte von einer äußeren Beschich- tungsoberfläche (10) in Richtung auf den Bauteilkörper (14) aufweist.
3. Bauteil (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) an der äußeren Beschichtungsoberfläche (10) eine Härte aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 40 und einer oberen Grenze von HV 500.
4. Bauteil (2) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) an einer zweiten, der äußeren Beschichtungsoberfläche (10) gegenüberliegenden, in Richtung auf den Bauteilkörper (14) weisenden Oberfläche eine Härte aufweist, die ausgewählt ist aus einem Bereich mit einer unteren Grenze von HV 500 und einer oberen Grenze von HV 2000.
5. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) aus mehreren unterschiedlichen Teilschichten aufgebaut ist.
6. Bauteil (2) nach der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) zumindest teilweise metallisch ist.
7. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) durch ein Mehrkomponentensystem gebildet ist, wobei zumindest eine Komponente ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Übergangsmetalle, Übergangsmetallnitride, Übergangsmetallcarbide, Übergangsmetalloxide sowie Mischungen daraus.
8. Bauteil (2) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Komponente des Mehrkomponentensystems ausgewählt ist aus einer Gruppe umfassend Sn, Mg, AI, Bi, In, Si, Ni, Ag, Cr, Fe.
9. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) die Hauptkomponenten Ag und Cr oder CrN enthält, wobei der Gehalt an Ag von der äußeren Beschichtungsoberfläche (10) in Richtung auf den Bauteilkörper (14) abnimmt.
10. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) die Komponenten Sn und Cr enthält, wobei der Gehalt an Sn von der äußeren Beschichtungsoberfläche (10) in Richtung auf den Bauteilkörper (14) abnimmt.
11. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) die Komponenten Ag und Ti enthält, wobei der Gehalt an Ag von der äußeren Beschichtungsoberfläche (10) in Richtung auf den Bauteilkörper (14) abnimmt.
12. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) aus einer Kupferbronze oder einer Aluminiumbronze gebildet ist.
13. Bauteil (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupferbronze oder die Aluminiumbronze zumindest eine der Komponenten Chromnitrid, Fe, Cr, Ni, Ag enthält.
14. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) zumindest annähernd bzw. vollständig frei ist von abrasiven Partikeln.
15. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der adaptiven Beschichtung (6) und dem Bauteilkörper (14) eine Haftvermittlerschicht angeordnet ist.
16. Bauteil (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die adaptive Beschichtung (6) eine Porosität zwischen 01 % und 15 % aufweist.
17. Bauteil (2) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Poren in der adaptiven Schicht einen Durchmesser von maximal 3 μιη aufweisen.
18. Bauteil (2) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Porosität von der äußeren Beschichtungsoberfläche (10) in Richtung auf den Bauteilkörper (14) abnimmt.
19. Baugruppe (1) umfassend zumindest zwei Bauteile (2, 3), die jeweils eine Verzahnung (4, 5) aufweisen, wobei die zumindest zwei Verzahnungen (4, 5) in kämmenden Eingriff miteinander stehen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Bauteile (2, 3) entsprechend einem der Ansprüche 1 bis 18 gebildet ist.
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