DE29605666U1

DE29605666U1 - Bauteil im Bereich von Verbrennungsräumen

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Publication number: DE29605666U1
Application number: DE29605666U
Authority: DE
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1996-03-27
Filing date: 1996-03-27
Publication date: 1996-05-30
Anticipated expiration: 2006-03-28

Description

Bauteil im Bereich von Verbrennungsräumen

Die Erfindung betrifft ein Bauteil im Bereich von Verbrennungsräumen, insbesondere von Brennkraftmaschinen.

Aus der DE 43 25 520 A1 ist es bekannt, ein beispielsweise als Kolbenring einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ausgebildetes Bauteil mit einer Beschichtung zu versehen, die im Vakuum durch einen Plasmaprozeß abgeschieden wurde. Für das Abscheiden der metallhaltigen Kohlenstoffschicht wurde gemäß diesem Stand der Technik das PVD-Verfahren (Plasma Vapour Deposition) angewandt. Hierbei wird im Vakuum durch eine Plasmabeschichtung mit einem Lichtbogen das Metall aufgetragen.

In DE 33 15 556 C1 ist eine verschleißfeste Beschichtung für Laufflächen von Kolbenringen bekannt, welche bevorzugt aus 5 bis 10 separaten, übereinanderliegenden thermischen Spritzschichten unterschiedlicher Zusammensetzung und/oder Struktur besteht. Ein solcher Schichtaufbau ist vergleichsweise kompliziert und erfordert mehrere Bearbeitungs- bzw. Verarbeitungsprozesse mit unterschiedlichen Beschichtungszusätzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein im Bereich von Verbrennungsräumen, insbesondere von Brennkraftmaschinen angeordnetes Bauteil mit einer in einem Vakuumprozeß zumindest auf einer seiner Flächen abgeschiedenen Beschichtung aus amorphem Kohlenstoff zu schaffen, welches in vergleichsweise einfacher Weise hergestellt werden kann und verbesserte tribologische Eigenschaften aufweist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Beschichtung mit einer metallfreien amorphen Kohlenstoffschicht gelöst, deren Härteveriauf über die Schichtdicke graduiert ausgebildet ist. Vorteilhafte/weise weist diese Schicht eine hohe Härte auf, ist jedoch dazu in der Lage, bei hohen Belastungen elastische Verformungen reversibel aufzunehmen. Das Verhältnis von elasticher zu plastischer Verformung ist in etwa doppelt so groß wie bei metallhaltigen amorphen Kohlenstoff schichten. Die Graduierung innerhalb der Schichtdicke

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b'ietet den Vorteil, daß hiermit eine optimale Anpassung einerseits an den die Beschichtung tragenden Grundkörper sowie an den Verschleißpartner möglich ist

Bevorzugt ist das Bauteil als Kolbenring in einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ausgebildet, wobei die Härte in der Beschichtung von außen nach innen radial zunehmend ausgeführt ist Hierdurch ist die Einstellung einer vergleichsweise weichen, radial außen liegenden Einlaufverschleißschicht und einer vergleichsweise harten, radial dazu innen liegenden Laufschicht möglich. Somit werden die sonst üblichen, als zusätzliche Schicht aufgebrachten Chromschichten als Verschleißschichten überflüssig.

Weiterhin hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, die Graduierung über eine Beeinflussung der Prozeßparameter während des Abscheideprozesses bei der Beschichtung einzustellen, beispielsweise über die in einem CVD-Prozeß (Chemical Vapour Deposition) verwendete Stromstärke und/oder die Gaszusammensetzung.

Bevorzugt erfolgt der Einsatz eines solchen Kolbenringes als sogenannter Minutenring, das heißt, als ein mit einer Schrägstellung auf seiner äußeren Umfangsfläche versehener Ring.

Es hat sich gezeigt, daß durch eine Verwendung des erfindungsgemäßen Bauteiles die Reibung und der Verschleiß verringert werden konnte und gleichzeitig verbesserte Einlaufeigenschaften voriiegen. Bei Verwendung als Kolbenring konnte zusätzlich die sonst übliche und notwendige Kolbenringvorspannung deutlich reduziert werden, was wiederum Reibung und Verschleiß weiter verkleinert.

Claims

K 6033/1770-kQ-th Ansprüche

1. Bauteil im Bereich von Verbrennungsräumen, insbesondere von Brennkraftmaschinen, mit einer in einem Vakuumprozeß zumindest auf einer seiner Flächen abgeschiedenen Beschichtung enthaltend amorphen Kohlenstoff,

dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einer metallfreien amorphen Kohlenstoffschicht besteht, deren Härteverlauf über die Schichtdicke graduiert ist.

2. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als Kolbenring ausgebildet ist, dessen Härte in der Beschichtung von außen nach innen zunehmend ausgeführt ist.

3. Bauteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Härteveriauf die Beschichtung in einer radial äußere Einiaufverschieißschicht und eine dazu innen liegende Laufschicht teilt.

4. Bauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung in einem CVD-Prozeß aufgebracht ist und die Graduierung durch Prozeßparameter eingestellt ist.

5. Bauteil nach Anspruch 2, daß der Kolbenring als Minutenring ausgebildet ist