WO2018010927A1 - Component comprising a substrate and anti-corrosion coating - Google Patents

Abstract

The invention relates to a component (10) comprising a metallic substrate (14), in particular made from messing or aluminium, and an anti-corrosion coating (16) which is provided on a surface of the substrate (10). The anti-corrosion coating (16) comprises a diffusion layer (20) and an anti-corrosion layer (30). The diffusion layer (20) is applied directly to the surface (18) of the substrate (14) and comprises a material which generates, at least in areas, a corrosion product (38) requiring space when brought into contact with a corrosion agent (32). Said anti-corrosion layer (30) comprises at least one first anti-corrosion layer (22a, 22b, 22c) and at least one second anti-corrosion layer (24a, 24b). The first anti-corrosion layer (22a, 22b, 22c) forms a barrier for the corrosion medium (32) and the second anti-corrosion layer (24a, 24b) comprises a material which generates a corrosion product (38) requiring space when brought into contact with a corrosion agent (32). The diffusion layer (20), the first anti-corrosion layer (22a, 22b, 22c) and the second anti-corrosion layer (24a, 24b) are applied according to a physical gas phase deposition method, in particular an arc evaporation method or a cathode sputtering method.

Description

Bauteil mit Substrat und Korrosionsschutzbeschichtung  Component with substrate and corrosion protection coating

Die Erfindung betrifft ein Bauteil, das ein metallisches Substrat, insbesondere aus Messing oder Aluminium, und eine auf einer Oberfläche des Substrats vorgesehene Korrosionsschutzbeschichtung aufweist. The invention relates to a component which has a metallic substrate, in particular of brass or aluminum, and a corrosion protection coating provided on a surface of the substrate.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Herstellung einer Korrosions- schutzbeschichtung für Bauteile aus einem metallischen Substrat bekannt, um das Substrat vor Kontakt mit einem Korrosionsmedium, beispielsweise Wasser oder Wasserdampf, und somit vor Korrosion zu schützen. Bei Bauteilen für Fenster und Türen, beispielsweise Griffen oder Beschlägen, werden häufig Galvanisierungsverfahren oder sogenannte nasschemische Verfahren verwendet, um eine gleichmäßige Beschichtung der Bauteile mit einer Korrosionsschutzbe- Schichtung zu erzielen. Diese Verfahren sind aber sehr aufwändig. Zudem besteht der Wunsch, den Korrosionsschutz solcher Bauteile zu verbessern, um die Beständigkeit der Bauteile gegen Korrosionsmedien zu erhöhen. Various methods for producing a corrosion protection coating for components made of a metallic substrate are known from the prior art in order to protect the substrate against contact with a corrosion medium, for example water or steam, and thus against corrosion. In the case of components for windows and doors, for example handles or fittings, electroplating methods or so-called wet-chemical methods are frequently used in order to achieve a uniform coating of the components with a corrosion protection coating. These methods are very complex. In addition, there is a desire to improve the corrosion protection of such components in order to increase the resistance of the components against corrosion media.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bauteil mit einem verbesserten Korrosionsschutz bereitzustel- len. Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 12. The object of the invention is to provide a component with improved corrosion protection. Main features of the invention are specified in the characterizing part of claim 1. Embodiments are the subject of claims 2 to 12.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Bauteil, das ein metallisches Substrat, insbesondere aus Messing oder Aluminium, und eine auf einer Oberfläche des Substrats vorgesehene Korrosi- onsschutzbeschichtung aufweist. Die Korrosionsschutzbeschichtung weist erfindungsgemäß eine Diffusionsschicht und eine Korrosionsschutzlage auf. Die Diffusionsschicht ist unmittelbar auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht und umfasst zumindest bereichsweise ein Material, das bei Kontakt mit einem Korrosionsmedium ein raumforderndes Korrosionsprodukt er- zeugt. Die Korrosionsschutzlage weist zumindest eine erste Korrosionsschutzschicht und zumindest eine zweite Korrosionsschutzschicht auf. Die erste Korrosionsschutzschicht bildet eine Sperre für das Korrosionsmedium und die zweite Korrosionsschutzschicht weist ein Material auf, das bei Kontakt mit einem Korrosionsmedium ein raumforderndes Korrosionsprodukt erzeugt. Die Diffusionsschicht sowie die erste Korrosionsschutzschicht und die zweite Korrosi- onsschutzschicht sind mit einem physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren, insbesondere einem Lichtbogenverdampfungsverfahren oder einem Kathodenzerstäubungsverfahren, aufgebracht. The object is achieved by a component which has a metallic substrate, in particular of brass or aluminum, and a corrosion protection coating provided on a surface of the substrate. The anticorrosive coating according to the invention has a diffusion layer and a corrosion protection layer. The diffusion layer is applied directly to the surface of the substrate and at least partially comprises a material which, upon contact with a corrosion medium, generates a space-demanding corrosion product. The corrosion protection layer has at least one first corrosion protection layer and at least one second corrosion protection layer. The first corrosion protection layer forms a barrier to the corrosion medium and the second corrosion protection layer comprises a material which upon contact with a corrosion medium produces a space-occupying corrosion product. The diffusion layer as well as the first anticorrosive layer and the second anticorrosion layer are applied by a physical vapor deposition method, in particular, an arc evaporation method or a sputtering method.

Der Schichtaufbau mit einer Diffusionsschicht, die unmittelbar auf das Substrat aufgebracht ist und mit mehreren Korrosionsschutzschichten, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, stellt einen verbesserten Korrosionsschutz bereit. Die erste Korrosionsschutzschicht stellt eine Sperre für das Korrosionsmedium dar, die ein Eindringen des Korrosionsmediums in das Bauteil bzw. in unter der ersten Korrosionsschutzschicht liegende Schichten verhindert. Weist die erste Korrosionsschicht eine Fehlstelle oder Beschädigung auf, gelangt das Korrosionsmedium mit einer unter dieser liegenden zweiten Korrosionsschicht in Kontakt, die durch Erzeugen des Korrosionsprodukts das Korrosionsmedium einschließen und die Fehlstelle schließen kann, so dass ein Ausbreiten des Korrosionsmediums verhindert ist. Sollte sich eine Beschädigung bis zum Substrat erstrecken kann ein eindringendes Korrosionsmedium durch die Diffusionsschicht eingeschlossen und durch das Korrosionsprodukt die Fehlstelle geschlossen werden, so dass das Substrat vor Kontakt mit dem Korrosionsmedium und somit vor Korrosion geschützt ist. The layer construction with a diffusion layer applied directly to the substrate and with several anticorrosive layers having different properties provides improved corrosion protection. The first anticorrosive layer provides a barrier to the corrosion medium which prevents penetration of the corrosion medium into the component or layers underlying the first anticorrosive layer. If the first corrosion layer has a defect or damage, the corrosion medium comes into contact with a second corrosion layer below it which, by producing the corrosion product, can enclose the corrosion medium and close the defect, so that spreading of the corrosion medium is prevented. Should damage extend to the substrate, a penetrating corrosion medium may be trapped by the diffusion layer and the defect removed by the corrosion product so that the substrate is protected from contact with the corrosion medium and thus from corrosion.

Mit einem physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren ist ein einfaches Aufbringen der unterschiedlichen Schichten auf das Substrat möglich, so dass eine schnelle und kostengünstige Herstellung des Bauteils möglich ist. Ein weiterer Vorteil dieses Bauteils und des Verfahrens zu dessen Herstellung ist, dass die Herstellung einer chromfreien Beschichtung des Bauteils möglich ist. With a physical vapor deposition method, a simple application of the different layers on the substrate is possible, so that a fast and inexpensive production of the component is possible. Another advantage of this component and the method for its production is that the production of a chromium-free coating of the component is possible.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Korrosionsschutzlage mehrere erste Korrosi- onsschutzschichten und/oder mehrere zweite Korrosionsschutzschichten auf, wobei sich erste und zweite Korrosionsschutzschichten abwechseln. Durch den Einsatz mehrerer abwechselnd angeordneter Schichten kann der Korrosionsschutz verbessert werden. Ist eine Korrosionsschutzschicht beschädigt oder weist eine Fehlstelle auf, kann die darunterliegende Schicht eine Ausbreitung des Korrosionsmediums in Richtung zum Substrat verhindern. Insbesondere kön- nen die zweiten Korrosionsschutzschichten Fehlstellen oder Beschädigungen bei Kontakt mit dem Korrosionsmedium verschließen, so dass ein zuverlässiger Korrosionsschutz des Substrats bereitgestellt ist. In a preferred embodiment, the anticorrosive layer has a plurality of first anticorrosion layers and / or a plurality of second anticorrosive layers, with first and second anticorrosive layers alternating. The use of several alternately arranged layers of the corrosion protection can be improved. If a corrosion protection layer is damaged or has a defect, the underlying layer can prevent propagation of the corrosion medium in the direction of the substrate. In particular, the second anticorrosive layers can close off imperfections or damage on contact with the corrosion medium, so that a reliable corrosion protection of the substrate is provided.

Die Korrosionsschutzbeschichtung kann des Weiteren eine auf die Korrosionsschutzlage auf- gebrachte Härteschicht aufweisen, wobei die Härteschicht eine größere Härte aufweist als das Substrat. Die Härteschicht ist hoch punkbelastbar und plastisch verformbar, wodurch die Härteschicht Druck flächig auf die darunterliegenden Schichten ableiten kann. Dadurch kann eine punktuelle Beschädigung der unter der Härteschicht liegenden Korrosionsschutzbeschichtung verhindert werden. Insbesondere werden punktuelle Belastungen derart flächig verteilt, dass ein Durchstoßen bis zum Substrat verhindert ist. Die Oberflächenhärte der Härteschicht ist hierzu vorzugsweise um ein Mehrfaches höher als die Oberflächenhärte des Substrats. The anticorrosive coating may further comprise a hardened layer applied to the anticorrosion layer, the hardening layer having a higher hardness than the substrate. The hardening layer is highly puncture-resistant and plastically deformable, as a result of which the hardening layer can dissipate pressure on the underlying layers. As a result, it is possible to prevent punctual damage to the anticorrosion coating below the hardening layer. In particular, point loads are distributed so flat that piercing is prevented to the substrate. The surface hardness of the hardening layer is for this purpose preferably several times higher than the surface hardness of the substrate.

Auf die Korrosionsschutzlage oder die Härteschicht kann eine Dekorschicht aufgebracht sein. Die Dekorschicht kann einen thermischen und/oder chemischen Schutz für die darunterliegen- den Schichten bereitstellen. Des Weiteren kann durch die Dekorlage die Farbgebung des Bauteils beeinflusst werden. A decorative layer can be applied to the anti-corrosion layer or the hardening layer. The decorative layer may provide thermal and / or chemical protection for the underlying layers. Furthermore, the coloring of the component can be influenced by the decorative layer.

Die Dekorschicht und/oder die Härteschicht sind vorzugsweise mit einem physikalischen Gas- phasenabscheidungsverfahren, insbesondere einem Lichtbogenverdampfungsverfahren oder einem Kathodenzerstäubungsverfahren, auf das Substrat aufgebracht. Es wird also das gleiche Verfahren verwendet, das auch für die Herstellung der Diffusionsschicht und der Korrosionsschichten verwendet wird, wodurch der Herstellungsaufwand des Bauteils reduziert werden kann. Benachbarte Schichten können zumindest abschnittsweise ineinander diffundiert sein, so dass die Schichten ineinander übergehen. Insbesondere können die Schichten kontinuierlich oder stufenweise ineinander übergehen. Der Übergang der Schichten ineinander verbessert die Haftung zwischen den einzelnen Schichten. Zudem wird eine Unterwanderung einer Schicht durch ein Korrosionsmedium, die zu einem Ablösen der Schicht führen könnte, verhindert. The decorative layer and / or the hardening layer are preferably applied to the substrate by a physical gas phase deposition method, in particular an arc evaporation method or a sputtering method. Thus, the same method is used that is also used for the production of the diffusion layer and the corrosion layers, whereby the manufacturing cost of the component can be reduced. Adjacent layers can be at least partially diffused into each other, so that the layers merge into one another. In particular, the layers can merge into one another continuously or stepwise. The transition of the layers into each other improves the adhesion between the individual layers. In addition, an infiltration of a layer by a corrosion medium, which could lead to a detachment of the layer, prevented.

Die Diffusionsschicht kann zumindest abschnittsweise in das Substrat diffundiert sein, so dass auch der Verbund zwischen der Diffusionsschicht und dem Substrat und somit zwischen der Korrosionsschutzbeschichtung und dem Substrat verbessert ist. Ein weiterer Vorteil dieses Auf- baus liegt darin, dass die Diffusionsschicht nicht von einem Korrosionsmedium unterwandert werden kann, und somit ein Ablösen der Korrosionsbeschichtung verhindert ist. The diffusion layer may be at least partially diffused into the substrate, so that the bond between the diffusion layer and the substrate and thus between the anticorrosive coating and the substrate is improved. A further advantage of this construction is that the diffusion layer can not be infiltrated by a corrosion medium, and thus a detachment of the corrosion coating is prevented.

Die Diffusionsschicht weist vorzugsweise ein Gemisch aus Niobium und Niobnitrid und/oder ein Gemisch aus Tantalum und Tantalnitrid auf. Der Gehalt an Niobnitrid und/oder Tantalnitrid nimmt in Richtung zur Korrosionsschutzlage zu. Das Niobium kann mit Wasser reagieren, wobei ein raumforderndes Korrosionsprodukt entsteht, durch das Fehlstellen oder Beschädigungen in der Diffusionsschicht geschlossen werden können. Auch bei Beschädigungen des Bauteils, die sich bis zum Substrat erstrecken, ist so ein Korrosionsschutz gewährleistet, da die Fehlstelle bzw. die Beschädigung durch das Korrosionsprodukt der Diffusionsschicht schnell geschlossen wird. Ein Kontakt des Substrats mit Wasser oder einem anderen Korrosionsmedium ist so zuverlässig verhindert. Das Niobnitrid bzw. das Tantalnitrid im oberen, dem Substrat abgewandten Bereich der Diffusionsschicht reagiert nicht mit Wasser oder einem andere Korrosionsmedium und stellt somit, wenn keine Fehlstelle oder Beschädigung der Diffusionsschicht vorliegt, einen Schutz des Substrates vor Kontakt mit dem Korrosionsmedium her. The diffusion layer preferably comprises a mixture of niobium and niobium nitride and / or a mixture of tantalum and tantalum nitride. The content of niobium nitride and / or tantalum nitride increases in the direction of the corrosion protection layer. The niobium can react with water, creating a space-occupying corrosion product that can close voids or damage in the diffusion layer. Even with damage to the component, which extend to the substrate, so corrosion protection is guaranteed because the defect or damage is quickly closed by the corrosion product of the diffusion layer. Contact of the substrate with water or another corrosion medium is reliably prevented. The niobium nitride or the tantalum nitride in the upper region of the diffusion layer facing away from the substrate does not react with water or another corrosion medium and thus, if there is no defect or damage to the diffusion layer, protects the substrate from contact with the corrosion medium.

Die erste Korrosionsschutzschicht kann Niobnitrid und/oder Tantalnitrid aufweisen. Das Niobnitrid und/oder das Tantalnitrid reagiert nicht mit Wasser, wodurch eine ideale Wassersperre bzw. Wasserdampfsperre gebildet ist. Die erste Korrosionsschutzschicht kann die gleiche Zusammensetzung aufweisen, wie die Diffusionsschicht im Bereich des Übergangs zur ersten Korrosionsschutzschicht, so dass die erste Korrosionsschutzschicht eine Fortsetzung der Diffusionsschicht bildet. Es ist aber auch möglich, dass der Stickstoffanteil höher ist als in der Diffusionsschicht. Optional kann die erste Korrosionsschutzschicht geringe Beimengungen anderer Metalle und/oder Gase aufweisen, die die Funktion der ersten Korrosionsschutzschicht nicht verändern. Die zweite Korrosionsschutzschicht weist beispielsweise ein Gemisch aus Niobium, Zirconium und/oder Molybdän und Stickstoff und/oder ein Gemisch aus Tantalum, Hafnium und/oder Wolfram und Stickstoff auf. Das Niobnitrid ist also mit Zirconium und/oder Molybdän dotiert bzw. das Tantalnitrid ist mit Hafnium und/oder Wolfram dotiert. Dieses Dotieren ermöglicht aufgrund der geringen Stabilität der Verbindung des Niobiums mit Zirconium und/oder Molybdän bzw. des Tantalums mit Hafnium und/oder Wolfram eine Reaktion des enthaltenen Niobiums bzw. des Tantalums mit einem Korrosionsmedium, beispielsweise mit Wasser. Durch diese Reaktion des Niobiums bzw. des Tantalums mit dem Korrosionsmedium entsteht ein raumforderndes Korrosionsprodukt, das Fehlstellen oder Beschädigungen in der jeweiligen zweiten Korrosions- Schutzschicht und/oder in einer angrenzenden Schicht schließen kann. Durch das Schließen der Fehlstellen wird eine abdichtende Schicht gebildet, die ein weiteres Eindringen des Korrosionsmediums verhindert. Optional kann die zweite Korrosionsschutzschicht geringe Beimengungen anderer Metalle und/oder Gase aufweisen, die die Funktion der zweiten Korrosionsschutzschicht nicht verändern. The first anticorrosion layer may comprise niobium nitride and / or tantalum nitride. The niobium nitride and / or the tantalum nitride does not react with water, whereby an ideal water barrier or water vapor barrier is formed. The first anticorrosion layer may have the same composition as the diffusion layer in the region of the transition to the first anticorrosion layer, so that the first anticorrosive layer forms a continuation of the diffusion layer. But it is also possible that the nitrogen content is higher than in the diffusion layer. Optionally, the first anticorrosive layer may have low admixtures of other metals and / or gases that do not alter the function of the first anticorrosion layer. The second corrosion protection layer comprises, for example, a mixture of niobium, zirconium and / or molybdenum and nitrogen and / or a mixture of tantalum, hafnium and / or tungsten and nitrogen. The niobium nitride is thus doped with zirconium and / or molybdenum or the tantalum nitride is doped with hafnium and / or tungsten. Due to the low stability of the connection of the niobium with zirconium and / or molybdenum or of the tantalum with hafnium and / or tungsten, this doping makes it possible to react the niobium or tantalum contained with a corrosion medium, for example with water. This reaction of niobium or tantalum with the corrosion medium produces a space-demanding corrosion product which can close imperfections or damage in the respective second corrosion protection layer and / or in an adjacent layer. By closing the imperfections a sealing layer is formed, which prevents further penetration of the corrosion medium. Optionally, the second corrosion protection layer may have small admixtures of other metals and / or gases which do not alter the function of the second corrosion protection layer.

Die Härteschicht kann ein Gemisch aus Metall, Kohlenstoff und/oder Stickstoff aufweisen. Beispielsweise kann ein mit Kohlenstoff versetztes Metallnitrit verwendet werden. Alternativ können reines Metallkarbon oder eine beliebige Kombination aus Metallen, Nitrit und Karbon zum Einsatz kommen. Sogenannte DLC-Schichten (diamond-like-carbon-Schichten) sind ebenfalls als Härteschicht geeignet. The hardening layer may comprise a mixture of metal, carbon and / or nitrogen. For example, a carbon-added metal nitrite can be used. Alternatively, pure metal carbon or any combination of metals, nitrite and carbon can be used. So-called DLC (diamond-like-carbon) layers are also suitable as a hardening layer.

Die Dekorlage weist beispielsweise ein Metallnitrit oder ein anderes Material auf, das eine hohe thermische oder chemische Beständigkeit aufweist. Neben salzartigen und metallartigen Nitriden können auch kovalente Nitride, beispielsweise Titannitride, Zirconnitride oder Siliciumnitri- de, verwendet werden. Durch Beimischungen von weiteren Stoffen kann die Farbe der Dekorschicht beeinflusst werden. Alternativ können auch reine metallische Oberflächen wie Chrom, Molybdän, Vanadium, Silizium oder Titan verwendet werden. The decorative layer comprises, for example, a metal nitrite or another material which has a high thermal or chemical resistance. In addition to salt-like and metal-like nitrides, it is also possible to use covalent nitrides, for example titanium nitrides, zirconium nitrides or silicon nitrides. By admixture of other substances, the color of the decorative layer can be influenced. Alternatively, pure metallic surfaces such as chromium, molybdenum, vanadium, silicon or titanium can be used.

Die Schichtdicke der einzelnen Schichten kann zwischen wenigen Nanometern und einigen Mikrometern betragen. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Dekorschicht bis zu 250 Nanometer. The layer thickness of the individual layers can be between a few nanometers and a few micrometers. The thickness of the decorative layer is preferably up to 250 nanometers.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen: Fig. 1 einen Ausschnitt aus erfindungsgemäßen Bauteil, Further features, details and advantages of the invention will become apparent from the wording of the claims and from the following description of exemplary embodiments with reference to the drawings. Show it: 1 shows a detail of the component according to the invention,

Fig. 2 den Ausschnitt des Bauteil aus Figur 1 mit einer Fehlstelle in der Dekorschicht sowie der Härteschicht, 2 shows the detail of the component from FIG. 1 with a defect in the decorative layer and the hardening layer, FIG.

Fig. 3 den Ausschnitt des Bauteil aus Figur 1 mit einer Fehlstelle in einer ersten Korrosionsschutzschicht, 3 shows the detail of the component from FIG. 1 with a defect in a first anticorrosion layer, FIG.

Fig. 4 den Ausschnitt des Bauteil aus Figur 1 mit einer bis auf das Substrat reichenden Fehl- stelle, und 4 shows the detail of the component from FIG. 1 with a defect reaching down to the substrate, and FIG

Fig. 5a bis 5g Verfahrensschritte des Herstellungsverfahrens zur Herstellung des Bauteils aus Figur 1 . In Figur 1 ist ein Ausschnitt eines Bauteils 10 gezeigt, beispielsweise eines Beschlages oder einer Betätigungshandhabe wie eines Griffes für ein Fenster oder eine Tür. Das Bauteil 10 hat einen Grundkörper 12, der aus einem Substrat 14 besteht sowie eine Korrosionsschutzbe- schichtung 16, die auf die Oberfläche 18 des Substrats 14 aufgebracht ist. Die Korrosionsschutzbeschichtung umfasst eine Diffusionsschicht 20, mehrere erste Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c, mehrere zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b, eine Härteschicht 26 und eine Dekorschicht 28. 5a to 5g process steps of the manufacturing method for producing the component of Figure 1. FIG. 1 shows a section of a component 10, for example a fitting or an actuating handle such as a handle for a window or a door. The component 10 has a base body 12, which consists of a substrate 14 and a corrosion protection coating 16, which is applied to the surface 18 of the substrate 14. The anticorrosive coating comprises a diffusion layer 20, a plurality of first anticorrosion layers 22a, 22b, 22c, a plurality of second anticorrosion layers 24a, 24b, a hardening layer 26 and a decorative layer 28.

Die Diffusionsschicht 20 ist unmittelbar auf Substrat 14 aufgebracht bzw. teilweise in das Sub- strat hinein diffundiert. Die Diffusionsschicht 20 weist in einem Bereich, der an das Substrat angrenzt bzw. in diesen hinein diffundiert ist, zumindest teilweise ein Material auf, das bei Kontakt mit einem Korrosionsmedium, beispielsweise Wasser oder Wasserdampf, volumenvergrößernde Eigenschaften hat, beispielsweise, indem das Material oder ein Bestandteil des Material mit dem Korrosionsmedium reagiert und ein raumforderndes Korrosionsprodukt bildet. In einem vom Substrat abgewandten Bereich der Diffusionsschicht 20 weist die Diffusionsschicht 20 zumindest teilweise ein nicht mit dem Korrosionsmedium reagierendes Material bzw. ein Material, das wasser- bzw. wasserdampfsperrende Eigenschaften hat, auf. In Richtung vom Substrat weg kann der Anteil des mit Wasser reagierenden Materials kontinuierlich oder stufenweise abnehmen bzw. der Anteil des nicht mit Wasser reagierenden Materials kontinuierlich oder stu- fenweise zunehmen. Das mit Wasser reagierende Material kann beispielsweise Niobium, Tan- talum oder einem Gemisch dieser beiden Stoffe aufweisen oder vollständig aus diesen bestehen. Das wassersperrende Material kann Niobnitrid und/oder Tantalnitrid enthalten oder vollständig aus diesen bestehen. Die Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c haben jeweils eine wassersperrende und/oder wasserdampfsperrende Funktion. Die ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c weisen jeweils ein Gemisch aus Niobium, Tantalum oder eine Mischung dieser beiden Stoffe und Stickstoff auf oder sind vollständig aus diesen gebildet. Das Material bildet eine kolumnare Struktur, die das Durchdringen von Wasser oder Wasserdampf nahezu vollständig verhindert. Die ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c sind jeweils in die darunter liegenden Schichten 20, 24a, 24b hinein diffundiert. The diffusion layer 20 is applied directly to substrate 14 or partly diffused into the substrate. The diffusion layer 20 has, in a region adjacent to or diffused into the substrate, at least partially a material which has volume-increasing properties on contact with a corrosion medium, for example water or water vapor, for example, by the material or a Component of the material reacts with the corrosion medium and forms a space-demanding corrosion product. In a region of the diffusion layer 20 facing away from the substrate, the diffusion layer 20 at least partially has a material which does not react with the corrosion medium or a material which has water or water vapor barrier properties. In the direction away from the substrate, the proportion of material that reacts with water can decrease continuously or in stages, or the proportion of material that does not react with water can increase continuously or in stages. The water-reactive material may be, for example, niobium, tan- talum or a mixture of these two substances or consist entirely of them. The water-barrier material may contain or consist entirely of niobium nitride and / or tantalum nitride. The corrosion protection layers 22a, 22b, 22c each have a water-barrier and / or water vapor-blocking function. The first anticorrosion layers 22a, 22b, 22c each comprise or are completely formed from a mixture of niobium, tantalum or a mixture of these two substances and nitrogen. The material forms a columnar structure that almost completely prevents the penetration of water or water vapor. The first anticorrosive layers 22a, 22b, 22c are each diffused into the underlying layers 20, 24a, 24b.

Die Zusammensetzung der ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c kann der Zusammensetzung der Diffusionsschicht 20 im vom Substrat abgewandten, also an die erste Korrosi- onsschutzschicht 22a angrenzenden Bereich der Diffusionsschicht 20 entsprechen. In einer solchen Ausführungsform geht die Diffusionsschutzschicht 20 in die erste Korrosionsschutzschicht 22a über. Alternativ kann die Zusammensetzung der ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c auch von der Zusammensetzung der Diffusionsschicht 20 abweichen. Beispielsweise können die ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c einen höheren Stickstoffan- teil aufweisen. Die Zusammensetzung der verschiedenen ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c kann ebenfalls untereinander variieren. The composition of the first anticorrosion layers 22a, 22b, 22c may correspond to the composition of the diffusion layer 20 in the region of the diffusion layer 20 facing away from the substrate, that is to say adjacent to the first anticorrosion layer 22a. In such an embodiment, the diffusion protection layer 20 merges into the first corrosion protection layer 22a. Alternatively, the composition of the first anticorrosion layers 22a, 22b, 22c may also deviate from the composition of the diffusion layer 20. For example, the first anticorrosion layers 22a, 22b, 22c may have a higher nitrogen content. The composition of the various first anticorrosion layers 22a, 22b, 22c may also vary with each other.

Die zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b weisen ein Material auf, das bei Kontakt mit einem Korrosionsmedium volumenvergrößernde Eigenschaften hat. Die zweiten Korrosions- Schutzschichten 24a, 24b weisen beispielsweise ein mit Zirconium und/oder Molybdän dotiertes Niobnitrid und/oder ein mit Hafnium und/oder Wolfram dotiertes Tantalnitrid auf oder bestehen vollständig aus diesen. Das Material der zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b bildet eine amorphe Struktur mit Fehlstellen, die in der Lage ist, ein Korrosionsmedium aufzunehmen und zu speichern. Die Bindungsstärke zwischen Zirconium oder Molybdän und Niobnitrid bzw. zwischen Hafnium oder Wolfram und Tantalnitrid ist sehr gering. Eindringendes Wasser kann somit mit dem in der jeweiligen zweiten Korrosionsschutzschichte 24a, 24b enthaltenen Niobium bzw. Tantalum reagieren. Bei dieser Reaktion entsteht ein raumforderndes Korrosionsprodukt, durch das das Korrosionsmedium gebunden und die Fehlstellen geschlossen werden können. Die Härteschicht 26 schützt die darunterliegenden Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c, 24a, 24b sowie das Substrat 16 vor mechanischen Belastungen, beispielsweise Abrieb. Die Härteschicht 26 weist beispielsweise ein mit Kohlenstoff versetzten Metallnitrid auf oder besteht vollständig aus diesem. Alternativ kann die Härteschicht 26 aus einem reinen Metall oder Me- tallkarbon oder einer beliebigen Kombination aus einem Metall, Nitrid und Karbon bestehen. Auch sogenannte DLC-Schichten (diamond-like-carbon-Schichten) sind möglich. Vorzugsweise wird zur Herstellung ein Zirkoncarbonnitrid verwendet. In jedem Fall ist die Härteschicht um ein mehrfaches härter als das Substrat 16. Insbesondere ist die Härteschicht 26 hoch punktbelastbar, d.h. die Härteschicht kann punktuellen Druck standhalten und den Druck flächig auf die darunterliegende erste Korrosionsschutzschicht 22c weiterleiten, wobei die Härteschicht plastisch verformbar ist. The second corrosion protection layers 24a, 24b comprise a material which has volume-increasing properties on contact with a corrosion medium. The second corrosion protection layers 24a, 24b comprise, for example, a niobium nitride doped with zirconium and / or molybdenum and / or a tantalum nitride doped with hafnium and / or tungsten, or consist entirely of these. The material of the second anticorrosion layers 24a, 24b forms an amorphous structure with defects that is capable of receiving and storing a corrosion medium. The bond strength between zirconium or molybdenum and niobium nitride or between hafnium or tungsten and tantalum nitride is very low. Penetrating water can thus react with the niobium or tantalum contained in the respective second corrosion protection layer 24a, 24b. In this reaction, a space-demanding corrosion product is formed, through which the corrosion medium can be bound and the defects can be closed. The hardening layer 26 protects the underlying corrosion protection layers 22a, 22b, 22c, 24a, 24b as well as the substrate 16 from mechanical stresses, for example abrasion. The hardening layer 26 has, for example, a metal nitride mixed with carbon or consists entirely of it. Alternatively, the hardening layer 26 may consist of a pure metal or metal carbon or any combination of a metal, nitride and carbon. Also so-called DLC layers (diamond-like-carbon layers) are possible. Preferably, a zirconium carbonitride is used for the preparation. In any case, the hardening layer is several times harder than the substrate 16. In particular, the hardening layer 26 is highly punctiform, ie the hardening layer can withstand punctiform pressure and forward the pressure over the underlying first anticorrosive layer 22c, the hardening layer being plastically deformable.

Durch das Material der Dekorschicht 28 wird zum einen das optische Erscheinungsbild des Bauteils 10 festgelegt. Darüber hinaus kann die Dekorschicht 28 einen Schutz gegen thermi- sehe oder chemische Beanspruchungen bereitstellen. Beispielsweise weist die Dekorschicht ein Metallnitrid, also einer Verbindung aus Stickstoff mit zumindest einem Metall, auf oder besthet vollständig aus diesem. Diese Verbindungen weisen eine hohe Thermostabilität sowie eine gute chemische Beständigkeit auf. Alternativ können auch salzartige Nitride, oder kovalente Nitride wie Titannitrid, Zirconnitrid oder Siliciumnitrid verwendet werden. Durch Beimischungen von weiteren Stoffen kann die Farbe der Dekorschicht beeinflusst werden. Beispielsweise kann durch Beimischung von Kohlenstoff Farben wie Anthrazit, Schwarz oder Braun erzeugt werden. Alternativ können auch reine metallische Oberflächen wie Chrom, Molybdän, Vanadium, Silizium oder Titan verwendet werden. Die ersten und die zweiten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c, 24a, 24b bilden gemeinsam eine Korrosionsschutzlage 30, die zusammen mit der Diffusionsschicht 20 das Substrat vor Kontakt mit einem Korrosionsmedium 32 (siehe Figur 2), insbesondere mit Wasser oder Wasserdampf, und somit vor Korrosion schützt. In der hier gezeigten Ausführungsform sind drei erste Korrosionsschutzlagen 22a, 22b, 22c und zwei zweite Korrosionsschutzlagen 24a, 24b vorgesehen. Die Anzahl der ersten Korrosionsschutzlagen 22a, 22b, 22c und der zweiten Korrosionsschutzlagen 24a, 24b kann beliebig gewählt werden, abhängig von der gewünschten Qualität des Korrosionsschutzes. Dringt ein Korrosionsmedium 32, beispielsweise Wasser, durch eine Fehlstelle 34 der Dekorschicht 28 und der Härteschicht 26, trifft das Korrosionsmedium 32 auf die darunterliegende erste Korrosionsschutzschicht 22c (siehe Figur 2). Durch den kolumnaren Aufbau der ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c hat die ersten Korrosionsschutzschicht 22c wasser- sperrende Eigenschaften, durch die das Korrosionsmedium 32 nicht in die darunterliegende zweite Korrosionsschutzschicht 24b eindringen kann. By the material of the decorative layer 28, on the one hand, the visual appearance of the component 10 is determined. In addition, the decorative layer 28 can provide protection against thermal or chemical stresses. For example, the decorative layer has a metal nitride, ie a compound of nitrogen with at least one metal, or consists entirely of this. These compounds have high thermal stability and good chemical resistance. Alternatively, salt-like nitrides, or covalent nitrides such as titanium nitride, zirconium nitride or silicon nitride can also be used. By admixture of other substances, the color of the decorative layer can be influenced. For example, colors such as anthracite, black or brown can be produced by admixing carbon. Alternatively, pure metallic surfaces such as chromium, molybdenum, vanadium, silicon or titanium can be used. The first and the second anticorrosive layers 22a, 22b, 22c, 24a, 24b together form a corrosion protection layer 30 which, together with the diffusion layer 20, protects the substrate from contact with a corrosive medium 32 (see FIG. 2), in particular with water or water vapor Corrosion protects. In the embodiment shown here, three first anti-corrosion layers 22a, 22b, 22c and two second anti-corrosion layers 24a, 24b are provided. The number of first anti-corrosion layers 22a, 22b, 22c and the second anti-corrosion layers 24a, 24b can be chosen arbitrarily, depending on the desired quality of the corrosion protection. If a corrosion medium 32, for example water, penetrates through a defect 34 of the decorative layer 28 and the hardening layer 26, the corrosion medium 32 strikes the underlying first corrosion protection layer 22c (see FIG. 2). Due to the columnar structure of the first corrosion protection layers 22a, 22b, 22c, the first corrosion protection layer 22c has water-blocking properties, by means of which the corrosion medium 32 can not penetrate into the underlying second corrosion protection layer 24b.

Lediglich wenn Fehlstellen 36 oder Beschädigungen in der ersten Korrosionsschutzschicht 22c vorhanden sind (siehe Figur 3), kann das Korrosionsmedium 32 durch die erste Korrosions- Schutzschicht 22c dringen und auf die darunterliegende zweite Korrosionsschutzschicht 24b treffen. Eine solche Fehlstelle 36 kann durch Fehler im kolumnaren Aufbau oder durch mechanische Beschädigung entstehen. Liegt eine solche Fehlstelle 36 vor, reagiert das Korrosionsmedium 32 mit dem Niobium und/oder dem Tantalum der zweite Korrosionsschutzschicht 24b, wobei ein raumforderndes Korrosionsprodukt 38 entsteht. Durch diese Volumenvergrößerung wird die Fehlstelle 38 in der zweiten Korrosionsschutzschicht 22c geschlossen, so dass ein weiteres Eindringen des Korrosionsmediums 32 verhindert ist. Sind alle Fehlstellen 40 der zweiten Korrosionsschutzschicht 24b geschlossen, ist die zweite Korrosionsschutzschicht 24b ebenfalls für das Korrosionsmedium 32 undurchdringlich. Das Korrosionsprodukt 38 bildet sich in der zweiten Korrosionsschutzschicht 24b und bindet dabei das Korrosionsmedium 32. Das Korrosionsmedium 32 kann nicht in die darunterliegenden Schichten 22b, 24a, 22a, 20 eindringen, so dass eine Ausbreitung des Korrosionsmediums 32 verhindert ist. Das Korrosionsprodukt 38 verbleibt in der zweiten Korrosionsschutzschicht 24b, so dass keine optische Beeinträchtigung des Bauteils 10 durch das Korrosionsprodukt 38 erfolgt. Only when voids 36 or damage are present in the first anticorrosive layer 22c (see FIG. 3) can the corrosion medium 32 penetrate through the first anticorrosion layer 22c and strike the underlying second anticorrosive layer 24b. Such a defect 36 can be caused by errors in the columnar structure or by mechanical damage. If such a defect 36 is present, the corrosion medium 32 reacts with the niobium and / or the tantalum of the second corrosion protection layer 24b, resulting in a space-demanding corrosion product 38. As a result of this increase in volume, the defect 38 in the second corrosion protection layer 22c is closed so that further penetration of the corrosion medium 32 is prevented. If all imperfections 40 of the second corrosion protection layer 24b are closed, the second corrosion protection layer 24b is also impermeable to the corrosion medium 32. The corrosion product 38 forms in the second corrosion protection layer 24b and binds the corrosion medium 32. The corrosion medium 32 can not penetrate into the underlying layers 22b, 24a, 22a, 20, so that propagation of the corrosion medium 32 is prevented. The corrosion product 38 remains in the second corrosion protection layer 24b, so that there is no optical impairment of the component 10 by the corrosion product 38.

Der wiederholte Wechsel zwischen ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c und zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b verbessert die Qualität des Korrosionsschutzes. Kann beispielsweise die Fehlstelle 36 in der ersten Korrosionsschutzschicht 22c nicht durch die da- runterliegende zweite Korrosionsschutzschicht 24b geschlossen werden oder weist diese ebenfalls eine Fehlstelle auf, wird durch die Korrosionsschutzschicht 22b ein weiteres Eindringen des Korrosionsmediums 32 verhindert. Analog zur zweiten Korrosionsschutzschicht 24b kann die zweite Korrosionsschutzschicht 24a Fehlstellen in der ersten Korrosionsschutzschicht 22b schließen. Erstreckt sich eine Fehlstelle 40, beispielsweise eine mechanische Beschädigung, bis auf das Substrat 14, bildet die Diffusionsschicht 20 einen zusätzlichen Korrosionsschutz. Das Niobium bzw. das Tantalum in der Diffusionsschutzschicht kann ebenfalls mit dem Korrosionsmedium 32 unter Bildung eines raumfordernden Korrosionsproduktes 42 reagieren, wodurch die Fehlstelle 40 geschlossen werden kann (Figur 4). The repeated change between first corrosion protection layers 22a, 22b, 22c and second corrosion protection layers 24a, 24b improves the quality of the corrosion protection. If, for example, the defect 36 in the first corrosion protection layer 22c can not be closed by the underlying second corrosion protection layer 24b or if it also has a defect, further penetration of the corrosion medium 32 is prevented by the corrosion protection layer 22b. Analogously to the second corrosion protection layer 24b, the second corrosion protection layer 24a can close defects in the first corrosion protection layer 22b. If a defect 40, for example a mechanical damage, extends as far as the substrate 14, the diffusion layer 20 forms an additional corrosion protection. The niobium or tantalum in the diffusion protection layer may also react with the corrosion medium 32 to form a bulky corrosion product 42, whereby the defect 40 can be closed (FIG. 4).

Da die Diffusionsschicht 20 zumindest teilweise in das Substrat 14 eindiffundiert ist, ist kann das Korrosionsmedium 32 zudem nicht zwischen die Diffusionsschicht 20 bzw. die Korrosions- schutzbeschichtung 16 und das Substrat gelangen. Eine Unterwanderung der Korrosionsbe- Schichtung 16 durch das Korrosionsmedium 32, die zu einem Abplatzen der Korrosionsbe- schichtung 16 führen könnte, ist somit verhindert. Moreover, since the diffusion layer 20 is at least partially diffused into the substrate 14, the corrosion medium 32 can not get between the diffusion layer 20 or the corrosion protection coating 16 and the substrate. An infiltration of the corrosion coating 16 by the corrosion medium 32, which could lead to a flaking of the corrosion coating 16, is thus prevented.

Da die Korrosionsschutzschichten 22a, 24a, 22b, 24b, 22c jeweils in die darunterliegenden Schichten 20, 22a, 24a, 22b, 24b hinein diffundiert sind, ist auch ein Unterwandern dieser Kor- rosionsschutzschichten 22a, 24a, 22b, 24b, 22c verhindert sowie die Haftung zwischen den Schichten 20, 22a, 24a, 22b, 24b, 22c verbessert. Since the corrosion protection layers 22a, 24a, 22b, 24b, 22c are diffused into the underlying layers 20, 22a, 24a, 22b, 24b, undercutting of these corrosion protection layers 22a, 24a, 22b, 24b, 22c is prevented as well Adhesion between the layers 20, 22a, 24a, 22b, 24b, 22c improved.

Die Diffusionsschicht 20, die ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c, die zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b, die Härteschicht 26 sowie die Dekorschicht 28 sind jeweils mit einem physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren, insbesondere mit einem Lichtbogenverdampfungsverfahren oder einem Kathodenzerstäubungsverfahren auf das Substrat 14 bzw. auf das Bauteil 10 aufgebracht. Bei diesen Verfahren wird das Beschichtungsmaterial mit Hilfe physikalischer Verfahren in die Gasphase überführt und anschließend zum zu beschichtenden Substrat geführt. Auf dem Substrat kondensiert das Beschichtungsmaterial und bildet eine Schicht aus. The diffusion layer 20, the first anticorrosive layers 22a, 22b, 22c, the second anticorrosive layers 24a, 24b, the hardening layer 26 and the decorative layer 28 are each applied to the substrate 14 or to the component by a physical vapor deposition method, in particular an arc evaporation method or a sputtering method 10 applied. In these methods, the coating material is transferred by means of physical processes in the gas phase and then fed to the substrate to be coated. The coating material condenses on the substrate and forms a layer.

Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung des Bauteils 10 anhand der Figuren 5a bis 5g beschrieben. In einem ersten Verfahrensschritt (Figur 5a) wird das Substrat bereitgestellt, in eine Bearbeitungskammer 44 eingebracht und chemisch sowie physikalisch gereinigt, also von Fetten, Ölen und andere Verunreinigungen befreit. Anschließend wird die Oberfläche 18 des Substrates 16 in einem Vakuum einem Edelgas-Ionenstrahl, beispielsweise Argon, und Wasserstoff ausgesetzt, wodurch Kohlenstoffverbindungen und Sauerstoff an der Oberfläche 18 des Substrats 14 reduziert werden (Figur 5b). Nach diesem Verfahrensschritt ist die Oberfläche 18 metallisch rein und für die Bindung mit Metallionen oder Metallatomen aktiviert. The method for producing the component 10 will be described below with reference to FIGS. 5a to 5g. In a first method step (FIG. 5 a), the substrate is provided, introduced into a processing chamber 44 and cleaned chemically and physically, ie freed from fats, oils and other impurities. Subsequently, the surface 18 of the substrate 16 is exposed in a vacuum to a noble gas ion beam, such as argon, and hydrogen, thereby forming carbon compounds and oxygen at the surface 18 of the substrate 14 be reduced (Figure 5b). After this process step, the surface 18 is metallically pure and activated for bonding with metal ions or metal atoms.

Anschließend wird die Diffusionsschicht 20 aufgebracht (Figur 5c). Hierzu wird in der Bearbei- tungskammer 44 unter Unterdruck eine reine Stickstoffatmosphäre erzeugt, in der Niobium und/oder Tantalum verdampft und anschließend auf dem Substrat 14 abgeschieden wird. Das Niobium und/oder Tantalum liegt in fester Form vor und wird beispielsweise mit einem Lichtbogen verdampft. Das Verhältnis von Niobium zu Tantalum kann beliebig variiert werden. Das Substrat 14 wird vor dem Aufbringen der Diffusionsschicht auf ca. 120°C erwärmt, beispielsweise durch Infrarotstrahlung. Des Weiteren wird mit einer Spannungsquelle 46 eine negative Spannung von mehreren hundert Volt an das Substrat 14 angelegt. Durch die angelegte Spannung werden die verdampften Metallionen in Richtung zum Substrat 14 beschleunigt und diffundieren in das Substrat 14 hinein. Im weiteren Verlauf wird die Spannung reduziert, wodurch sich die Diffusion der Metallionen in das Substrat 14 abnimmt und sich diese vermehrt an der Oberfläche des Substrats 14 anlagern. Die Spannung kann schrittweise oder kontinuierlich reduziert werden, wodurch der Aufbau der Diffusionsschicht 20 beeinflusst werden kann. Bei einer kontinuierlichen Spannungsreduzierung erfolgt beispielsweise ein gleichmäßiger Übergang zwischen Diffusion in das Substrat 14 und Anlagerung an der Oberfläche des Sub- strats 14. Durch die niedrige Restspannung erfolgt weiterhin eine Beschleunigung der Metallionen in Richtung zum Substrat 14. Subsequently, the diffusion layer 20 is applied (Figure 5c). For this purpose, a pure nitrogen atmosphere is produced in the processing chamber 44 under reduced pressure, in which niobium and / or tantalum is vaporized and subsequently deposited on the substrate 14. The niobium and / or tantalum is in solid form and is vaporized, for example, with an electric arc. The ratio of niobium to tantalum can be varied as desired. The substrate 14 is heated to about 120 ° C before applying the diffusion layer, for example by infrared radiation. Furthermore, a negative voltage of several hundred volts is applied to the substrate 14 with a voltage source 46. The applied voltage accelerates the vaporized metal ions toward the substrate 14 and diffuses into the substrate 14. In the further course of the voltage is reduced, whereby the diffusion of metal ions into the substrate 14 decreases and these increasingly accumulate on the surface of the substrate 14. The stress can be reduced stepwise or continuously, whereby the structure of the diffusion layer 20 can be influenced. In the case of a continuous voltage reduction, for example, there is a uniform transition between diffusion into the substrate 14 and attachment to the surface of the substrate 14. The low residual voltage further accelerates the metal ions in the direction of the substrate 14.

Das Verfahren wird fortgesetzt, bis die gewünschte Schichtdicke der Diffusionsschicht 20 erreicht ist. The process continues until the desired layer thickness of the diffusion layer 20 is reached.

Durch dieses Verfahren diffundiert vermehrt Niobium und/oder Tantalum in das Substrat 14 hinein während sich auf der Oberfläche des Substrats 14 vermehrt Niobnitrid und/oder Tantalnitrid anlagert. Es entsteht eine Diffusionsschicht 20, die in einem unteren, in das Substrat 14 eindiffundierten bzw. an das Substrat angrenzenden Bereich vermehrt Niobium und Tantalum aufweist und in einem oberen, vom Substrat abgewandten Bereich vermehrt Niobnitrid und Tantalnitrid aufweist. In Richtung vom Substrat 14 weg bzw. zur ersten Korrosionsschutzschicht 22a hin nimmt also der Anteil an Niobium und/oder Tantalum ab bzw. der Anteil an Niobnitrid und/oder Tantalnitrid nimmt zu. Anschließend wird die erste Korrosionsschutzschicht 22a aufgebracht, indem in der reinen Stickstoffatmosphäre durch den Lichtbogen Niobium und/oder Tantalum verdampf werden, wodurch sich Niobnitrid und Tantalnitrid auf dem Substrat 14 bzw. auf der Diffusionsschicht 20 anlagert (Figur 5d). Die Zusammensetzung der ersten Korrosionsschutzschicht 22a kann im Wesentlichen mit der Zusammensetzung der Diffusionsschicht 20 im an die erste Korrosionsschutzschicht angrenzenden Bereich übereinstimmen. Es ist aber auch eine davon abweichende Zusammensetzung möglich. As a result of this process, niobium and / or tantalum increasingly diffuses into the substrate 14 while niobium nitride and / or tantalum nitride increasingly accumulates on the surface of the substrate 14. The result is a diffusion layer 20, which in a lower, diffused into the substrate 14 or adjacent to the substrate area increasingly niobium and tantalum and has increased in an upper, remote from the substrate area niobium nitride and tantalum nitride. In the direction away from the substrate 14 or toward the first anticorrosion layer 22a, the proportion of niobium and / or tantalum therefore decreases or the proportion of niobium nitride and / or tantalum nitride increases. Subsequently, the first anticorrosion layer 22a is applied by evaporating niobium and / or tantalum through the arc in the pure nitrogen atmosphere, whereby niobium nitride and tantalum nitride accumulate on the substrate 14 or on the diffusion layer 20 (FIG. 5d). The composition of the first anticorrosive layer 22a may substantially coincide with the composition of the diffusion layer 20 in the region adjacent to the first anticorrosive layer. But it is also possible a different composition.

Um den Verbund zwischen der Diffusionsschicht 20 und der ersten Korrosionsschutzschicht zu verbessern, kann der Übergang zwischen der Herstellung der Diffusionsschicht 20 und der ersten Korrosionsschutzschicht 22a fließend erfolgen, d.h. die Herstellung der Diffusionsschicht 20 wird kontinuierlich oder stufenweise reduziert während die Herstellung der ersten Korrosionsschutzschicht 22a kontinuierlich oder stufenweise gesteigert wird. Dadurch kann die erste Korrosionsschutzschicht 22a in die Diffusionsschicht 20 hinein diffundieren. In order to improve the bond between the diffusion layer 20 and the first anticorrosive layer, the transition between the fabrication of the diffusion layer 20 and the first anticorrosive layer 22a may be smooth, i. The production of the diffusion layer 20 is reduced continuously or stepwise while the production of the first corrosion protection layer 22a is increased continuously or stepwise. As a result, the first anticorrosion layer 22 a can diffuse into the diffusion layer 20.

Das Verfahren wird fortgesetzt, bis die gewünschte Schichtdicke der ersten Korrosionsschutzschicht 22a erreicht ist. The process continues until the desired layer thickness of the first anticorrosion layer 22a is reached.

Nachfolgend wird die zweite Korrosionsschutzschicht 24a aufgebracht, indem in der reinen Stickstoffatmosphäre durch den Lichtbogen Niobium mit Zirkonium und/oder Molybdän und/oder Tantalum mit Hafnium und/oder Wolfram verdampf wird (Figur 5e). Das Verhältnis zwischen den Niobiumverbindungen und den Tantalumverbindungen kann ebenso beliebig an- gepasst werden wie das Verhältnis von Zirkonium und Wolfram bzw. das Verhältnis von Hafnium und Wolfram. Subsequently, the second corrosion protection layer 24a is applied by niobium with zirconium and / or molybdenum and / or tantalum is vaporized with hafnium and / or tungsten in the pure nitrogen atmosphere by the arc (Figure 5e). The ratio between the niobium compounds and the tantalum compounds can also be adapted as desired as the ratio of zirconium and tungsten or the ratio of hafnium and tungsten.

Analog zur Herstellung der Diffusionsschicht 20 und der ersten Korrosionsschutzschicht 22a kann der Übergang zwischen der Herstellung der ersten Korrosionsschutzschicht 22a und der zweiten Korrosionsschutzschicht 24a fließend erfolgen, so dass diese Schichten kontinuierlich oder stufenweise ineinander übergehen bzw. die zweite Korrosionsschutzschicht 24a in die ers- te Korrosionsschutzschicht 22a hinein diffundiert. Analogously to the production of the diffusion layer 20 and the first corrosion protection layer 22a, the transition between the production of the first corrosion protection layer 22a and the second corrosion protection layer 24a can be smooth, so that these layers merge continuously or stepwise into one another or the second corrosion protection layer 24a into the first corrosion protection layer 22a diffused into it.

Anschließend werden die ersten Korrosionsschutzschichten 22b, 22c sowie die zweite Korrosionsschutzschicht 24b analog zur ersten Korrosionsschutzschicht 22a bzw. zur zweiten Korrosionsschutzschicht 24b aufgebracht, wobei die Schichten 22b, 24b, 22c ebenfalls ineinander übergehen. Der Druck bei der Herstellung der Diffusionsschicht 20, der ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c und der zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b liegt vorzugsweise zwischen weniger als einem Zehntel Pascal und mehreren Pascal. Subsequently, the first corrosion protection layers 22b, 22c and the second corrosion protection layer 24b are applied analogously to the first corrosion protection layer 22a and the second corrosion protection layer 24b, wherein the layers 22b, 24b, 22c also merge into one another. The pressure in the production of the diffusion layer 20, the first anticorrosive layers 22a, 22b, 22c and the second anticorrosive layers 24a, 24b is preferably between less than one-tenth pascal and several pascals.

Die Schichtdicken der Diffusionsschicht 20, der ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c und der zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b liegen üblicherweise zwischen wenigen Nanometer bis zu einigen Mikrometer. Es sei angemerkt, dass geringe Beimengungen anderer Metalle in der Diffusionsschicht 20, den ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c oder den zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b deren grundlegenden Eigenschaften nicht bzw. nur geringfügig verändern. The layer thicknesses of the diffusion layer 20, the first corrosion protection layers 22a, 22b, 22c and the second corrosion protection layers 24a, 24b are usually between a few nanometers to a few micrometers. It should be noted that minor additions of other metals in the diffusion layer 20, the first anticorrosive layers 22a, 22b, 22c or the second anticorrosive layers 24a, 24b do not or only slightly change their basic properties.

Nach dem Aufbringen der ersten Korrosionsschutzschicht 22c wird die Härteschicht 26 aufge- bracht, indem in einer Stickstoff- oder Azetylenatmosphäre das Material der Härteschicht 26 verdampf und auf das Bauteil 10 abgeschieden wird (Figur 5f). Auch der Übergang von der Herstellung der letzten ersten Korrosionsschutzschicht 22c zur Herstellung der Härteschicht kann fließend oder stufenweise erfolgen, so dass die erste Korrosionsschutzschicht 22c und die Härteschicht 26 ineinander übergehen. After the application of the first anticorrosion layer 22 c, the hardening layer 26 is applied by evaporating the material of the hardening layer 26 and depositing it onto the component 10 in a nitrogen or acetylene atmosphere (FIG. 5 f). The transition from the production of the last first corrosion protection layer 22c to the production of the hardening layer can also take place in a flowing or stepwise manner so that the first corrosion protection layer 22c and the hardening layer 26 merge into one another.

Abschließend wird die Dekorschicht 28 auf die Härteschicht 26 aufgebracht, wobei das Material der Dekorschicht 28 ebenfalls durch den Lichtbogen verdampft und auf der Oberfläche des Bauteils 10 abgeschieden wird (Figur 5g). Abhängig von der Zusammensetzung der Dekorschicht 28 kann die Atmosphäre, in der das Verdampfen des Materials erfolgt, angepasst wer- den. Metalle wie Chrom, Molybdän, Vanadium, Silizium, Titan oder Zirkon oder Halbmetalle werden beispielsweise unter Ausschluss von Stickstoff in einer Edelgasatmosphäre verdampf um eine Reaktion der Metalle oder Halbmetalle mit den Bestandteilen der Atmosphäre zu verhindern. Die Dicke der Dekorschicht 28 beträgt vorzugsweise maximal 250nm. Die Temperatur des Substrates 14 wird während des Beschichtungsprozesses kontinuierlich gesteigert, wobei beispielsweise nach Beendigung des Beschichtungsprozesses eine Temperatur von ca. 340°C erreicht wird. Das Erwärmen des Substrates 14 kann beispielsweise mittels Infrarotstrahlung erfolgen. Nach Beendigung des Beschichtungsprozesses kann die Temperatur des Substrates 14 bzw. des Bauteils 10 kontinuierlich oder schrittweise gesenkt werden. Bei- spielsweise wird die Bearbeitungskammer 44 nach Beendigung des Beschichtungsprozesses mit Stickstoff bis auf 800mBar geflutet und auf 200°C abkühlen gelassen. Anschließend wird der Stickstoff abgepumpt und die Bearbeitungskammer 44 mit Umgebungsluft belüftet. Finally, the decorative layer 28 is applied to the hardening layer 26, wherein the material of the decorative layer 28 is also evaporated by the arc and deposited on the surface of the component 10 (Figure 5g). Depending on the composition of the decorative layer 28, the atmosphere in which the evaporation of the material takes place can be adapted. Metals such as chromium, molybdenum, vanadium, silicon, titanium or zirconium or semimetals are evaporated, for example, in the absence of nitrogen in a noble gas atmosphere in order to prevent a reaction of the metals or semimetals with the constituents of the atmosphere. The thickness of the decorative layer 28 is preferably at most 250 nm. The temperature of the substrate 14 is continuously increased during the coating process, wherein, for example, after completion of the coating process, a temperature of about 340 ° C is reached. The heating of the substrate 14 can be done for example by means of infrared radiation. After completion of the coating process, the temperature of the substrate 14 or of the component 10 can be lowered continuously or stepwise. For example, the processing chamber 44 becomes after completion of the coating process flushed with nitrogen to 800mBar and allowed to cool to 200 ° C. The nitrogen is then pumped off and the processing chamber 44 is aerated with ambient air.

In der beschriebenen Ausführungsform gehen die Diffusionsschicht 20, die ersten Korrosions- Schutzschichten 22a, 22b, 22c oder die zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b, die Härteschicht 26 und die Dekorschicht ineinander über, wodurch die Haftung zwischen den Schichten 20, 22a, 22b, 22c, 24, 24b, 26, 28 verbessert wird. Unabhängig davon ist es auch möglich, dass einzelne Schichten 20, 22a, 22b, 22c, 24, 24b, 26, 28 gegeneinander abgegrenzt sind oder die Übergänge zwischen den Schichten 20, 22a, 22b, 22c, 24, 24b, 26, 28 unterschiedlich ausge- bildet sind. In the described embodiment, the diffusion layer 20, the first corrosion protection layers 22a, 22b, 22c or the second corrosion protection layers 24a, 24b, the hardening layer 26 and the decorative layer merge, whereby the adhesion between the layers 20, 22a, 22b, 22c, 24, 24b, 26, 28 is improved. Regardless of this, it is also possible for individual layers 20, 22a, 22b, 22c, 24, 24b, 26, 28 to be delimited from one another or for the transitions between the layers 20, 22a, 22b, 22c, 24, 24b, 26, 28 to be different are formed.

Es sind auch Ausführungsformen ohne Härteschicht 26 und/oder ohne Dekorschicht 28 denkbar, falls ein Schutz der Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c, 24a, 24b und/oder eine optische Gestaltung des Bauteils nicht gewünscht oder benötigt wird. Embodiments without a hardening layer 26 and / or without a decor layer 28 are also conceivable if protection of the anticorrosion layers 22a, 22b, 22c, 24a, 24b and / or an optical design of the component is not desired or needed.

Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger weise abwandelbar. The invention is not limited to one of the embodiments described above, but can be modified in many ways.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merk- male und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfall renssch ritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. All features and advantages resulting from the claims, the description and the drawing, including design details, spatial arrangements and decay, can be essential to the invention, both individually and in the most diverse combinations.

Bezu gszei c he n l iste Significant

10 Bauteil 10 component

12 Grundkörper  12 basic body

5 14 Substrat  5 14 substrate

16 Korrosionsschutzbeschichtung  16 corrosion protection coating

18 Oberfläche des Substrates  18 Surface of the substrate

20 Diffusionsschicht  20 diffusion layer

22a, 22b, 22c erste Korrosionsschutzschichten  22a, 22b, 22c first corrosion protection layers

10 24a, 24b zweite Korrosionsschutzschichten  10 24a, 24b Second corrosion protection layers

26 Härteschicht  26 hardness layer

28 Dekorschicht  28 decorative layer

30 Korrosionsschutzlage  30 corrosion protection layer

32 Korrosionsmedium  32 corrosion medium

15 34 Fehlstelle der Dekorschicht und der Härteschicht  15 34 Defective area of the decorative layer and the hardening layer

36 Fehlstelle der ersten Korrosionsschutzschicht 36 Defect of the first corrosion protection layer

38 Korrosionsprodukt 38 corrosion product

40 Fehlstelle der zweiten Korrosionsschutzschicht 40 Defect of the second corrosion protection layer

42 Korrosionsprodukt 42 corrosion product

20 44 Bearbeitungskammer  20 44 processing chamber

46 Spannungsquelle  46 voltage source

25 25

Claims

Patentans prüche Patentans praise

1. Bauteil (10), das ein metallisches Substrat (14), insbesondere aus Messing oder Aluminium, und eine auf einer Oberfläche des Substrats (10) vorgesehene Korrosionsschutz- beschichtung (16) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzbe- schichtung (16) eine Diffusionsschicht (20) und eine Korrosionsschutzlage (30) aufweist, wobei die Diffusionsschicht (20) unmittelbar auf die Oberfläche (18) des Substrats (14) aufgebracht ist und zumindest bereichsweise ein Material umfasst, das bei Kontakt mit einem Korrosionsmedium (32) ein raumforderndes Korrosionsprodukt (38) erzeugt, wobei die Korrosionsschutzlage (30) zumindest eine erste Korrosionsschutzschicht (22a, 22b, 22c) und zumindest eine zweite Korrosionsschutzschicht (24a, 24b) aufweist, wobei die erste Korrosionsschutzschicht (22a, 22b, 22c) eine Sperre für das Korrosionsmedium (32) bildet und die zweite Korrosionsschutzschicht (24a, 24b) ein Material aufweist, das bei Kontakt mit einem Korrosionsmedium (32) ein raumforderndes Korrosionsprodukt (38) erzeugt, wobei die Diffusionsschicht (20) sowie die erste Korrosionsschutzschicht (22a, 22b, 22c) und die zweite Korrosionsschutzschicht (24a, 24b) mit einem physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren, insbesondere einem Lichtbogenverdampfungsverfahren oder einem Kathodenzerstäubungsverfahren, aufgebracht sind. 1. Component (10) which has a metallic substrate (14), in particular made of brass or aluminum, and a corrosion protection coating (16) provided on a surface of the substrate (10), characterized in that the anticorrosive coating (16 ) has a diffusion layer (20) and a corrosion protection layer (30), wherein the diffusion layer (20) is applied directly to the surface (18) of the substrate (14) and at least partially comprises a material which upon contact with a corrosion medium (32) a space-demanding corrosion product (38) is produced, wherein the corrosion protection layer (30) at least a first corrosion protection layer (22a, 22b, 22c) and at least a second corrosion protection layer (24a, 24b), wherein the first corrosion protection layer (22a, 22b, 22c) a barrier for the corrosion medium (32) and the second corrosion protection layer (24a, 24b) comprises a material which, when in contact with a corrosion medium (32), becomes rough producing a corrosive corrosion product (38), wherein the diffusion layer (20) and the first anticorrosive layer (22a, 22b, 22c) and the second anticorrosion layer (24a, 24b) are applied by a physical vapor deposition method, in particular, an arc evaporation method or a sputtering method.

2. Bauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzlage (30) mehrere erste Korrosionsschutzschichten (22a, 22b, 22c) und/oder mehrere zweite Korrosionsschutzschichten (24a, 24b) aufweist, wobei sich erste und zweite Korrosionsschutzschichten abwechseln. 2. Component according to claim 1, characterized in that the corrosion protection layer (30) has a plurality of first corrosion protection layers (22a, 22b, 22c) and / or a plurality of second corrosion protection layers (24a, 24b), alternating first and second corrosion protection layers.

3. Bauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Korrosionsschutzbe- schichtung (16) eine auf die Korrosionsschutzlage (30) aufgebrachte Härteschicht (26) aufweist, wobei die Härteschicht (26) eine größere Härte aufweist als das Substrat. 3. Component according to claim 1 or 2, characterized in that the corrosion protection coating (16) has a corrosion protection layer (30) applied to the hardening layer (26), wherein the hardening layer (26) has a greater hardness than the substrate.

4. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf die Korrosionsschutzlage (30) oder die Härteschicht (26) aufgebrachte Dekorschicht (28) vorgesehen ist. 4. Component according to one of the preceding claims, characterized in that on the corrosion protection layer (30) or the hardening layer (26) applied decorative layer (28) is provided.

5. Bauteil nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorschicht (28) und/oder die Härteschicht (26) mit einem physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren, insbesondere einem Lichtbogenverdampfungsverfahren oder einem Kathodenzerstäubungsverfahren, auf das Substrat (14) aufgebracht ist. 5. Component according to one of claims 3 and 4, characterized in that the decorative layer (28) and / or the hardening layer (26) with a physical vapor deposition method, in particular an arc evaporation method or a sputtering method, is applied to the substrate (14).

6. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbarte Schichten (20, 22a, 24a, 22b, 24b, 22c, 26, 28) zumindest abschnittsweise in- einander diffundiert sind, insbesondere kontinuierlich oder stufenweise, ineinander übergehen. 6. Component according to one of the preceding claims, characterized in that adjacent layers (20, 22a, 24a, 22b, 24b, 22c, 26, 28) at least partially in domestic are diffused each other, in particular continuously or stepwise, merge into each other.

7. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsschicht (20) zumindest abschnittsweise in das Substrat (14) diffundiert ist. 7. Component according to one of the preceding claims, characterized in that the diffusion layer (20) is at least partially diffused into the substrate (14).

8. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diffusionsschicht (20) ein Gemisch aus Niobium, und Niobnitrid und/oder einem Gemisch aus Tantalum und Tantalnitrid aufweist, wobei der Gehalt an Niobnitrid und/oder Tantalnitrid in Richtung zur Korrosionsschutzlage (30) zunimmt. 8. Component according to one of the preceding claims, characterized in that the diffusion layer (20) comprises a mixture of niobium, and niobium nitride and / or a mixture of tantalum and tantalum nitride, wherein the content of niobium nitride and / or tantalum nitride in the direction of corrosion protection layer ( 30) increases.

9. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Korrosionsschutzschicht (22a, 22b, 22c) Niobnitrid und/oder Tantalnitrid aufweist. 9. Component according to one of the preceding claims, characterized in that the first corrosion protection layer (22a, 22b, 22c) comprises niobium nitride and / or tantalum nitride.

10. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Korrosionsschutzschicht (24a, 24b) ein Gemisch aus Niobium, Zirconium und/oder Molybdän und Stickstoff und/oder aus einem Gemisch aus Tantalum, Hafnium und/oder Wolfram und Stickstoff aufweist. 10. Component according to one of the preceding claims, characterized in that the second corrosion protection layer (24a, 24b) comprises a mixture of niobium, zirconium and / or molybdenum and nitrogen and / or a mixture of tantalum, hafnium and / or tungsten and nitrogen ,

1 1. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Härteschicht (26) ein Gemisch aus Metall, Kohlenstoff und/oder Stickstoff aufweist. 1 1. Component according to one of the preceding claims, characterized in that the hardening layer (26) comprises a mixture of metal, carbon and / or nitrogen.

12. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dekorlage (28) ein Metallnitrit aufweist. 12. Component according to one of the preceding claims, characterized in that the decorative layer (28) comprises a metal nitride.