專利名稱：用于制造低磨損的硬質涂層的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于在金屬表面制造低磨損的含有鎳和硼的硬質涂層的方法及裝置。此外，本發明還涉及這種硬質涂層本身。
背景技術：
由現有技術公知呈多種形式的利用硬質涂層對摩擦方面的或者其它機械方面高要求的金屬表面進行涂層。已確立的在金屬表面上產生硬質涂層的方法是PVD(物理氣相沉積法)、CVD(化學氣相沉積法)、堆焊法、火焰噴涂法或者利用硬質金屬或硬質合金進行的電鍍技術涂層法。
這些方法應用在發動機技術領域以及這里舉例的機械要求嚴格的構件中，如閥門、閥桿、凸輪軸等等。此外，其它的應用領域是液壓技術領域或者印刷工業領域，在這些領域中，活塞輥子或者印刷輥子必須具有低磨損的表面，以便擁有盡可能高的使用壽命。
這些由現有技術公知的用于在金屬表面上產生硬質涂層的方法有缺點。利用如化學氣相沉積法、火焰噴涂法或者堆焊法的方法通常只能對簡單的幾何成型體或者相對較小的構件進行硬質涂層。公知的電鍍技術法經常不能提供沉積層的足夠的硬度。
發明內容
因此，本發明的任務在于，提供一種在金屬表面上制造硬質涂層的方法，該方法相對于由現有技術公知的方法擁有更好的特性。此外，本發明的任務是，提供一種用于執行這種方法的裝置。
就方法而言，這個任務通過在金屬表面上制造低磨損的含有鎳和硼的硬質涂層的方法得以解決，其中，待涂層的金屬表面在施加沉積電壓的情況下與含鎳的電解液接觸，所述電解液以分散池的形式含有硼顆粒或硼化合物顆粒。
依據本發明，處于電解液中的硼顆粒或硼化合物顆粒在涂層過程期間保持分散， 并且顆粒的沉淀得到阻止。有利的是，所述硼顆粒或硼化合物顆粒借助流過電解液的氣體而保持分散。在這種情況下，氣體基本上逆重力地流過電解液。
有利的是，在依據本發明的方法中流過電解液的氣體是由氮氣、氧氣、氦氣、氖氣、 氬氣、二氧化碳、氫氣所構成的組中的至少一種氣體或者其混合物。在依據本發明的方法的一種設計方式中，使用空氣作為氣體。
依據本發明的方法在容器中執行，在該容器中，所述氣體從容器底部出發穿過電解液流到電解液表面。有利的是，所述容器底部至少部分地設計為液體密封的但氣體可通的，并且所述氣體穿過容器底部的液體密封的但氣體可通的區域而流入到電解液中。在本發明的一種設計方式中，所述容器底部的液體密封的但氣體可通的區域由隔膜或者薄膜形成。
依據本發明，通過調整在容器底部的液體密封的但氣體可通區域的與電解液相對置側上的氣壓，可以調整涂層結果。通過改變氣壓來改變流過電解液的氣體的量，所述氣體由于容器底部的構成為隔膜或者薄膜的、液體密封的但氣體可通的區域而以小氣泡的形式流過電解液。由此，可以調整處于電解液中的顆粒的分散度。
公知的是，在電解期間在陽極區域會形成顆粒沉積，該顆粒沉積產生所謂的陽極泥。在現有技術中公知的是，圍繞陽極布置一種袋子，以便收納陽極泥，并阻止陽極泥散布在電解液中。然而在此存在以下問題，即，該陽極袋對分散體(Dispergat)而言不是密封的。于是陽極會逐漸燒結(ziAacken)，并且具有在整個高度上不均勻的分散體分布。對于技術上的解決方案而言，本發明做出的貢獻是，以對離子開放的、對泥和分散體密封的薄膜包圍陽極。在這個意義上的薄膜在本發明的范圍內被理解為由一種材料構成的外殼，該外殼對于相應物質和相應方向而言是密封的或者開放的。
以這種方法確保的是，分散體不能燒結陽極，并且基于其它依據本發明的構造方式，在電解液池的整個高度上具有相同的分散體分布。陽極側對接在金屬離子上的分散體的特性也就是說導電能力通過調節來達到。
在溫度范圍、鎳濃度、硼或硼化合物濃度、在電解液中分散的硼顆粒或硼化合物顆粒的顆粒大小、PH值或施加的沉積電壓方面沒有任何限制。在這種情況下，可以將電壓作為直流電壓、脈沖電壓或者反向脈沖電壓施加。在此，這些參數的通常范圍落在本發明的范圍內。
就裝置而言，本專利的任務通過容納電解液的容器來解決，該容器的特征在于，容器底部至少部分地構造為液體密封的但氣體可通的。
所述容器底部的液體密封的但氣體可通的區域由隔膜或者薄膜形成。
依據本發明的裝置具有用于調節在容器底部的液體密封的但氣體可通的與電解液相對置側上的氣壓的機構。
利用依據本發明的方法以及依據本發明的裝置，含有鎳和硼的硬質涂層可以沉積在金屬表面上。
除了鎳和硼，利用依據本發明的方法和依據本發明的裝置沉積的涂層還可以具有其它組成成分。這些組成成分是由鈦、鉻、釩、錳、鉬、鎂、鈷、銅、鋅、鈮、鎢、錫、鋁、硅、磷、碳或氮構成的組中的至少一種元素或者這些元素的化合物。
權利要求
1.用于在金屬表面上制造低磨損的含有鎳和硼的硬質涂層的方法，其中，待涂層的金屬表面在施加沉積電壓的情況下與含鎳的電解液接觸，所述電解液以分散池的形式含有硼顆粒或硼化合物顆粒。
2.按照權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述電解液中包含的硼顆粒或硼化合物顆粒在涂層過程期間保持分散，并且顆粒的沉淀得到阻止。
3.按照權利要求2所述的方法，其特征在于，所述顆粒借助流過所述電解液的氣體保持分散。
4.按照權利要求3所述的方法，其特征在于，流過所述電解液的所述氣體基本上逆重力地流過所述電解液。
5.按照權利要求3或4之一所述的方法，其特征在于，流過所述電解液的所述氣體是由氮氣、氧氣、氦氣、氖氣、氬氣、二氧化碳、氫氣構成的組中的至少一種氣體或者其混合物。
6.按照上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，所述方法在容器中執行，在所述容器中所述氣體從容器底部出發穿過所述電解液流到電解液表面。
7.按照權利要求6所述的方法，其特征在于，所述容器底部至少部分地構造為液體密封的但氣體可通的，并且所述氣體通過所述容器底部的液體密封的但氣體可通的區域流入到所述電解液中。
8.按照權利要求7所述的方法，其特征在于，所述容器底部的所述液體密封的但氣體可通的區域由隔膜或者薄膜形成。
9.按照權利要求7或8之一所述的方法，其特征在于，依賴于期望的涂層結果來調整在所述容器底部的所述液體密封的但氣體可通的區域的與所述電解液相對置側上的氣壓。
10.按照上述權利要求之一所述的方法，其特征在于，利用直流電壓、脈沖電壓或者利用反向脈沖電壓來執行所述方法。
11.用于執行按照上述權利要求之一所述的方法的裝置，該裝置具有用于容納電解液的容器，其特征在于，容器底部至少部分地構造為液體密封的但氣體可通的。
12.按照權利要求18所述的裝置，其特征在于，所述容器底部的液體密封的但氣體可通的區域由隔膜或者薄膜形成。
13.按照權利要求18或19所述的裝置，其特征在于，所述裝置具有用于調節在所述容器底部的所述液體密封的但氣體可通的區域的與所述電解液相對置側上的氣壓的機構。
14.按照權利要求21至23之一所述的硬質涂層，其特征在于，所述涂層除了鎳和硼還具有其它組成成分。
15.按照權利要求M所述的硬質涂層，其特征在于，所述硬質涂層具有由鈦、鉻、釩、 錳、鉬、鎂、鈷、銅、鋅、鈮、鎢、錫、鋁、硅、磷、碳、氮構成的組中的至少一種元素或者其化合物作為其它組成成分。
全文摘要
本發明涉及一種在金屬表面上制造低磨損的含有鎳和硼的硬質涂層的方法以及裝置。在依據本發明的方法中，硼顆粒或者硼化合物顆粒在含鎳的電解液中借助流過電解液的氣體分散。所述氣體穿過容器底部的液體密封的但氣體可通的區域流到電解液中，并且使電解液中存在的顆粒分散。
文檔編號C25D15/02GK102187016SQ200980141393
公開日2011年9月14日 申請日期2009年10月16日 優先權日2008年10月17日
發明者雷涅·霍茨 申請人:因尼托奈姆股份有限公司