專利名稱：制備聚合物涂層的方法
制備聚合物涂層的方法本發(fā)明涉及制備可磨掉的涂層的方法，該涂層在輪齒元件的齒的表面上，該涂層 用于調(diào)節(jié)兩個(gè)嚙合、金屬輪齒元件的齒之間的齒側(cè)間隙，根據(jù)該方法在至少一個(gè)輪齒元件 的齒的表面的至少一部分上施加可磨掉的聚合物涂層；具有基體的金屬輪齒元件，所述基 體沿著其圓周線具有齒，所述齒至少部分地在表面上具有可磨掉的聚合物涂層；以及具有 至少兩個(gè)嚙合輪齒元件的傳動(dòng)裝置。已知在齒輪，例如傳動(dòng)裝置的齒輪之間調(diào)節(jié)出特定的齒側(cè)間隙有助于形成潤(rùn)滑 膜，有助于抵消由溫度影響造成的尺寸變化，有助于抵消由應(yīng)力造成的齒變形，以及用于抵 消制造缺陷和安裝缺陷，如在DE 19955474C1中所述的那樣。但此外還必須保持特定的齒 側(cè)間隙，以便使這類傳動(dòng)裝置的噪聲等級(jí)最小化。除了通過純粹機(jī)械的方法調(diào)節(jié)出齒側(cè)間隙之外，例如應(yīng)用量規(guī)，對(duì)此還描述了布 置中間層或者可磨掉的涂層。例如，DE 19955474C描述了一種調(diào)節(jié)在齒輪傳動(dòng)裝置中的齒側(cè)間隙(尤其是用于 內(nèi)燃機(jī)的平衡軸)的方法，其中在包括調(diào)節(jié)齒側(cè)間隙的安裝時(shí)，將第二齒輪在軸向平行方 向上可推移地向至少一個(gè)可圍繞相對(duì)外殼固定的軸旋轉(zhuǎn)的第一齒輪輸送，而且為了調(diào)節(jié)所 述齒側(cè)間隙，使用可去除地布置在嚙合輪齒的彼此交錯(cuò)地咬合的齒的齒面之間的中間層。 所述中間層作為在所述齒輪安裝之前至少在所述齒輪中的一個(gè)上的，遮蓋特定齒的齒面 的、固定的覆蓋層而形成，并且使所述具有固定的、布置的覆蓋層或者中間層的齒輪在采用 預(yù)定的力安裝時(shí)與其他齒輪的齒面以無間隙的方式嚙合，其中所述中間層在齒輪的齒間隙 調(diào)節(jié)之后通過所述覆蓋層的由運(yùn)轉(zhuǎn)引起的摩擦或通過有針對(duì)性的機(jī)械措施去除。在此，所 述覆蓋層由固體潤(rùn)滑劑形成，或者以電鍍方式使所述覆蓋層沉積。同樣，描述了中間層，其 作為成型件由塑料薄膜或彈性體薄膜或金屬薄膜形成或由金屬絲布形成。WO 02/48575A描述了一種在具有至少兩個(gè)嚙合齒輪的傳動(dòng)裝置中獲得所期望的 齒側(cè)間隙的方法，為了間隙調(diào)節(jié)將所述齒輪彼此相互地借助在所述齒輪中的至少一個(gè)上的 可去除的涂層進(jìn)行調(diào)節(jié)。所述涂層包括混合物，所述混合物含有聚合物材料和固體潤(rùn)滑劑。此外，DE 102005013867A描述了一種借助可脫落的涂層調(diào)節(jié)彼此嚙合的輪齒配合 體的扭轉(zhuǎn)側(cè)面間隙的方法，在為了調(diào)節(jié)間隙可彼此移動(dòng)(zustellbar)的嚙合配合體的齒 間隙中以很大程度上相應(yīng)于所設(shè)定的扭轉(zhuǎn)側(cè)面間隙的層厚度施加所述涂層，其中所述涂層 由5重量％至20重量％的聚合物材料，5重量％至20重量％的固體潤(rùn)滑劑和最高至約75 重量％的溶劑組成的混合物構(gòu)成。如實(shí)踐所示，迄今為止所述涂層僅僅可以借助于具有足夠粘附強(qiáng)度的粘附促進(jìn)劑 層而施加。不僅在WO 02/48575A而且在DE 102005013867A中在實(shí)施例中總是對(duì)磷化處理 的齒輪進(jìn)行涂覆。通過磷化處理使待涂層的表面達(dá)到較高的表面粗糙度，由此可以實(shí)現(xiàn)齒 表面與用于調(diào)節(jié)齒側(cè)間隙的涂層之間較好的結(jié)合。本發(fā)明的目的在于，提出一種更廉價(jià)地實(shí)施調(diào)節(jié)齒側(cè)間隙的方法的可能性。本發(fā)明的目的通過開篇提到的制造可磨掉的涂層的方法得以實(shí)現(xiàn)，根據(jù)該方法在 施加涂層之前，將待涂覆的表面在等離子體中處理，并且之后將涂層直接施加到所述表面上，而無需設(shè)置粘附促進(jìn)劑層例如磷化層；與該方法獨(dú)立地本發(fā)明通過金屬輪齒元件(在 該金屬輪齒元件上聚合物涂層直接施加在金屬表面上)以及通過具有至少一個(gè)根據(jù)本發(fā) 明形成的輪齒元件的相應(yīng)的傳動(dòng)裝置得以實(shí)現(xiàn)。而用于此目的的傳統(tǒng)涂覆方法需要將表面堿性脫脂、之后酸洗、施加磷酸錳層，將 所述層干燥以及隨后刷去，采用本發(fā)明的方法能夠以如下方式明顯減少該次序的單個(gè)方法 步驟僅僅實(shí)施表面的等離子體活化。以這種方式，可以縮短涂覆這類輪齒元件的循環(huán)工 作時(shí)間并由此也減少其制造成本。此外，沒有廢水產(chǎn)生，由此使得該過程還可以是環(huán)境友好 的。通過避開水性溶液，如堿性溶液，還可以更好地處理腐蝕問題。避開額外的粘附促進(jìn)劑 層同樣使該涂層的成本下降。采用等離子體活化，可以實(shí)現(xiàn)非常好的施加在其上的涂層的 結(jié)合質(zhì)量，也就是還使得可以次品的比例得以降低。該工藝流程通?？梢院?jiǎn)單地操作并且 可以更接近實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。除了更好的粘附能力之外，還實(shí)現(xiàn)了在其上施加的涂層的更高的 均一性。高過程穩(wěn)定性還使得簡(jiǎn)單的工藝監(jiān)控成為可能。通過提高金屬表面的表面張力， 還同時(shí)提高了與涂層的表面張力之差，并由此改善了金屬表面的可潤(rùn)濕性并從而由此改善 了涂層的粘附強(qiáng)度。通過避免磷化過程并與此相聯(lián)地避免由該磷化過程造成的表面粗糙度 的提高，可以實(shí)現(xiàn)層厚公差更低的涂層，其在所述現(xiàn)有技術(shù)中總是被描述為問題，因?yàn)橛纱?所述第二輪齒元件的定位變得不精確。出于完整性要說明的是，等離子體是指部分離子化的氣體。雖然在本發(fā)明的范圍內(nèi)不僅可以使用氧化性而且可以使用還原性等離子體，優(yōu)選 使用氧等離子體。這尤其是因?yàn)樵诖扛驳慕饘俦砻嫔戏浅＝?jīng)常地由于先前的輪齒元件的 制造過程粘附有油，例如切削油或類似物。通過使用氧等離子體，還可以同時(shí)進(jìn)行表面的凈 化，在此過程中可將所述輪齒元件放置到陰極上或者作為陰極連接，或者優(yōu)選使用微波等 離子體，從而使激發(fā)的氧或氧離子朝著所述輪齒元件的表面加速運(yùn)動(dòng)。在此過程中，所述離 子通過直接脈沖傳輸使原子或者分子從表面脫落并且由這些烴的碎片形成二氧化碳和水。在本發(fā)明的意義中，氧等離子體是指具有氧含量的等離子體。除此之外，還可以含 有其他氣體，例如氬。氧在該氣體混合物中的比例優(yōu)選選自下限為40體積％且上限為100 體積％的范圍，尤其是選自下限為80體積％且上限為100體積％的范圍。在此，另一方面有利的是表面的高清潔度例如高的脫脂度和已經(jīng)提到的過程穩(wěn)定 性。此外，在表面處理之后不需要干燥。在本發(fā)明的進(jìn)程中作為優(yōu)點(diǎn)提出，所述等離子體處理在這樣的溫度下實(shí)施，該溫 度選自下限為40°C且上限為100°C的范圍。在低于40°C的溫度下，等離子體的凈化效果不 充分或者所述表面的凈化過程可能要在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。在高于150°C的溫度下，在輪齒 元件中可能出現(xiàn)不期望的結(jié)構(gòu)變化，所述結(jié)構(gòu)變化可能對(duì)構(gòu)件特征，尤其是表面的硬度產(chǎn) 生不良影響。尤其是所述等離子體處理的溫度出自下限為45°C且上限為90°C的范圍，優(yōu)選選 自下限為50°C且上限為80°C的范圍。此外，已經(jīng)證明有利的是，如果所述等離子體處理在這樣的壓力下實(shí)施，該壓力選 自下限為0. 1毫巴且上限為200毫巴的范圍。雖然原則上在本發(fā)明的范圍內(nèi)除了低壓等離 子體之外還可以使用大氣壓等離子體，但是由于在陽極和陰極之間的加速區(qū)段內(nèi)的所述離 子或者原子相互間的碰撞，在處理室中較大數(shù)目的活化的、加速的氣體離子或者氣體原子造成能量的損失。也就是能量的一部分沒有傳送到輪齒元件的表面上而是以碰撞能的形式 在原子之間損失。尤其是所述用于等離子體處理的壓力選自下限為0. 1毫巴且上限為10毫巴的范 圍，優(yōu)選選自下限為0. 2毫巴且上限為0. 7毫巴的范圍。為了實(shí)現(xiàn)具有低層厚公差的盡可能均勻的涂層有利的是，如果輪齒元件的金屬表 面的表面張力相比處理之前的表面張力提高至少10%，或者如果表面張力為至少40mN/m。 在此，尤其是將表面張力提高至少20%，優(yōu)選提高至少30%或者表面張力為至少50mN/m， 優(yōu)選至少60mN/m。由此可改善在金屬表面上的涂層的粘附強(qiáng)度，使得可以采用一次施加實(shí) 現(xiàn)更高的涂層的層厚度。在此有利的是，如果在這樣的交變電壓下進(jìn)行所述等離子體處理，所述交變電壓 選自下限為IOkHz且上限為3GHz的范圍。在低于IOkHz的交變電壓下，觀察到明顯放慢的 輪齒元件表面的活化過程。高于3GHz無法觀察到所述方法，也就是等離子體處理的進(jìn)一步改善。尤其是采用這樣的頻率在交變電壓下進(jìn)行所述等離子體處理，所述頻率選自下限 為50kHz且上限為IOOMHz的范圍，優(yōu)選選自下限為IOOkHz且上限為50MHz的范圍，或者所 述交變電壓的頻率選自下限為0. 5GHz且上限為3GHz的范圍，優(yōu)選選自下限為1. 5GHz且上 限為2. 5GHz的范圍。還可能的是，在用等離子體處理之前，采用油溶性清洗劑對(duì)待涂覆的表面進(jìn)行至 少一次清洗，優(yōu)選多次清洗。由此可以獲得更高的表面清潔度，并且通過使用油溶性清洗劑 改善等離子體的凈化效果，因?yàn)檫@類清洗劑通常比油性殘留物具有在結(jié)構(gòu)上明顯更短的鏈 長(zhǎng)，并且由此明顯地改善了其在等離子體中的可分解性。所述清洗優(yōu)選部分情況下在減壓下進(jìn)行，由此可以實(shí)現(xiàn)所使用的油溶性清洗劑在 較低的溫度下已經(jīng)蒸發(fā)，而且所述蒸發(fā)進(jìn)行得更迅速，其中在蒸發(fā)期間在金屬表面上的油 性殘留物的一部分被溶劑，也就是清洗劑一起帶走。視所期望的清潔度或者氧等離子體或 氧化性等離子體的凈化作用的效能而定，該處理可多次進(jìn)行。為了清洗輪齒元件-優(yōu)選對(duì) 多個(gè)輪齒元件同時(shí)進(jìn)行處理-在提供有清洗劑的可抽真空的腔室中，例如用清洗劑澆注該 腔室，之后將所述清洗劑泵出并且通過施加真空去除清洗劑的殘留物，并且由此使輪齒元 件的表面再次干燥。作為清洗劑優(yōu)選使用四氯乙烯，因?yàn)樗穆纫蚁┚哂蟹浅６痰牟⒂纱嗽诘入x子體中 易于分解的分子鏈，此外四氯乙烯相比其他油溶性清洗劑具有非常低的沸點(diǎn)。由此，由于所 述低沸點(diǎn)，可去除性，也就是表面的干燥也是容易的并且可迅速進(jìn)行。采用本發(fā)明的方法更有利的是還可以不像迄今為止通常由熔融金屬冶金法生產(chǎn) 構(gòu)件那樣制造輪齒元件，而是由此還可以使用燒結(jié)構(gòu)件，也就是由燒結(jié)材料構(gòu)成的輪齒元 件，其已知具有特定的殘余多孔性，因?yàn)樗鶓?yīng)用的凈化過程，尤其是在應(yīng)用減壓時(shí)，具有較 高的深處到達(dá)作用并由于在減壓下蒸發(fā)清洗劑，尤其是四氯乙烯也可以對(duì)所述燒結(jié)材料的 細(xì)孔進(jìn)行清洗，尤其是進(jìn)行脫脂。相比由此涂覆輪齒元件并且調(diào)節(jié)其齒側(cè)間隙，所述輪齒元 件在其制造方面不僅比熔融金屬冶金法制造的輪齒元件更廉價(jià)，而且還具有這樣的優(yōu)點(diǎn)， 這些輪齒元件可以更廉價(jià)地以更高的嚙合幾何精度制造。在此有利的是，如果輪齒元件具有基體，所述基體至少在表面區(qū)域內(nèi)具有多孔性，所述多孔性選自下限為0. 且上限為20%的范圍，因?yàn)樗銮逑春突罨^程可以更容易 地進(jìn)行并且具有這樣構(gòu)造的傳動(dòng)裝置具有更好的油保留能力，由此該傳動(dòng)裝置本身是更有 利的，并且由此根據(jù)本發(fā)明的方法還可以對(duì)這類燒結(jié)技術(shù)制造的輪齒元件在其齒側(cè)間隙例 如扭轉(zhuǎn)角的齒側(cè)間隙方面根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行調(diào)節(jié)。為了更好的理解本發(fā)明，依據(jù)如下附圖更詳盡地解釋本發(fā)明分別以強(qiáng)烈示意性簡(jiǎn)化的描繪表示

圖1具有兩個(gè)嚙合齒輪的傳動(dòng)裝置的截面圖；圖2在安裝齒輪之后兩個(gè)齒輪在咬合區(qū)域的細(xì)節(jié)；圖3在啟動(dòng)之后根據(jù)圖2的細(xì)節(jié)；圖4兩個(gè)嚙合齒輪的齒側(cè)間隙的調(diào)節(jié)，截面圖；圖5用于局部涂覆輪齒元件的涂覆裝置的俯視圖；圖6在所述輪齒元件的另一個(gè)角位置上的根據(jù)圖6的涂覆裝置；圖7根據(jù)圖6的涂覆裝置的側(cè)視圖；圖8根據(jù)圖6的涂覆裝置的具體實(shí)施變化方案；圖9根據(jù)圖9的涂覆裝置的側(cè)視圖；圖10經(jīng)涂覆的齒的表面區(qū)域的顯微圖。首先要指出的是，在不同地描述的具體實(shí)施方式
中相同的零件以相同的附圖標(biāo)記 表示或者以相同的部件名稱表示，其中在整個(gè)說明書中所包含的公開內(nèi)容按照意義可以轉(zhuǎn) 移到具有相同的附圖標(biāo)記或者相同的部件名稱的相同的零件上。還有在說明書中所選擇的 位置表述，例如，上面、下面、側(cè)面等基于直接描述的以及描繪的附圖并且在位置變化時(shí)按 照意義轉(zhuǎn)移到新的位置上。此外，來自所示的和所描述的不同的具體實(shí)施例的單個(gè)特征或 特征組合還可以表示自身獨(dú)立的，具有創(chuàng)造性的或根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案。數(shù)值范圍的整個(gè)表述在具體描述中應(yīng)如此理解，一并包括出自該范圍的這些任意 的和所有的部分范圍，例如表述1至10應(yīng)如此理解，整個(gè)部分范圍，一并包括從下限1和上 限10開始的所有部分范圍，也就是整個(gè)部分范圍從下限1或更大的值開始并結(jié)束于上限10 或更低的值，例如1至1.7，或3.2至8. 1，或5. 5至10。在圖1中以截面圖在這樣的區(qū)域描繪了傳動(dòng)裝置3的兩個(gè)輪齒元件1，2，在該區(qū) 域中所述輪齒元件1，2彼此嚙合。在此，這些輪齒元件1，2具有圓柱齒輪傳動(dòng)裝置的齒輪 形狀。例如可以為用于質(zhì)量平衡的平衡軸的傳動(dòng)裝置。但是，原則上所有具有輪齒元件1， 2的傳動(dòng)裝置均落入本發(fā)明范圍內(nèi)，例如油泵傳動(dòng)裝置或類似裝置，同樣一并包括如輪齒元 件1，2，例如齒輪，它們與螺桿傳動(dòng)裝置咬合。此外，所述齒輪或者輪齒元件1，2并非必須具 有如圖1所示那樣的直輪齒，而是它們還可以具有斜輪齒或者任意類型的輪齒，其中所述 齒形本身也具有任意的形狀，例如具有直齒面或者具有漸開線輪齒或球狀輪齒。也就是，本 發(fā)明不限于在附圖中所描繪類型的輪齒元件1，2或者傳動(dòng)裝置3。本發(fā)明尤其涉及所有類 型的嚙合輪齒元件1，2，為這些輪齒元件調(diào)節(jié)出齒側(cè)間隙4，如在圖3中所示的那樣，其中在 圖3中僅僅示意性表示所述齒側(cè)間隙。因?yàn)辇X側(cè)間隙4的形成原本屬于機(jī)械制造領(lǐng)域的本 領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識(shí)，不需要在該處進(jìn)行詳細(xì)描述。在圖2和3中描述了本發(fā)明的原理。因此，在輪齒元件1，2中的至少一個(gè)上施加 聚合物涂層5，使得這兩個(gè)輪齒元件1，2可以在它們安裝之后和傳動(dòng)裝置3開始運(yùn)轉(zhuǎn)之前，
6在彼此之間沒有間隙，也就是在彼此之間沒有距離的情況下安裝，例如通過軸向平行地向 輪齒元件1的方向移動(dòng)輪齒元件2。因?yàn)橥繉?是可磨掉的，在短時(shí)間后已經(jīng)產(chǎn)生齒側(cè)間隙 4，也就是齒間空間，如圖3中所示的那樣。聚合物涂層5本身可以具有相應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)成。因此所述聚合物涂層由在至 少一種填充物中分布的粘結(jié)劑構(gòu)成。所述粘結(jié)劑可以是有機(jī)的。所述填充物可以是常規(guī)填 充物，如碳酸鹽和硅酸鹽，其中在此也優(yōu)選還包含至少一種固體潤(rùn)滑劑作為填充物。作為聚合物材料原則上所有合成樹脂都是合適的，如例如在W002/48575A中所述 的那些。這些聚合物材料例如可以選自酚醛樹脂、氨基樹脂、醇酸樹脂、聚乙烯醇縮乙醛、環(huán) 氧樹脂、聚氨酯樹脂、聚酯樹脂、氯化聚丙烯、酮樹脂、丙烯酸酯樹脂、苯乙烯-丁二烯-共聚 物、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酯酰亞胺、聚醚酰亞胺和聚酰胺酰亞胺或他們的混合物。優(yōu)選作為 聚合物材料使用聚酰胺酰亞胺。同樣可以使用這些樹脂的前體，例如在聚酰胺酰亞胺的情 況下為聚(氨甲?；人?。所述固體潤(rùn)滑劑可選自無機(jī)固體潤(rùn)滑劑，如石墨、MoS2、三氧化二硼、六邊形BN、 WS2、一氧化鉛、堿性碳酸鉛、紅丹和玻璃。由于在鉛材料的毒性方面的環(huán)境問題優(yōu)選使用石 墨和/或MoS2。同樣作為固體潤(rùn)滑劑可使用顆粒狀聚四氟乙烯。所述聚合物材料可以溶解或分散于合適的溶劑中，并且所述填充物，尤其是固體 潤(rùn)滑劑，同樣分散于該溶液中或者分散體中。為了制備分散體可以使用商業(yè)上常規(guī)的分散 設(shè)備。作為溶劑，對(duì)于這類漆料或者溶液或分散體可以使用通常的溶劑，例如甲苯、二 甲苯或者其它有機(jī)烴類，以及溶劑混合物，例如在DE 102005013867A中所描述的由2-甲 基-2-戊醇-4-酮與二甲苯、甲苯和N-甲基-吡咯烷酮組成的溶劑混合物。在所述固體潤(rùn)滑劑的粒度方面證明有利的是，所述粒度可以為1μπι-60μπι， 其中尤其使用小片狀的MoS2,粒度選自下限為10 μ mX 10 μ mXO. 5 μ m且上限為 40μπιΧ40μπιΧ5μπι的范圍(平均長(zhǎng)度X平均寬度X平均高度)。這類涂層，如由現(xiàn)有技術(shù)已知的那樣，是可磨掉的，而且是在短時(shí)間內(nèi)。這是指，聚 合物涂層5由于輪齒元件1，2的嚙合咬合，和由此所產(chǎn)生的聚合物涂層5的力學(xué)負(fù)荷，在開 始運(yùn)轉(zhuǎn)之后240s，尤其是在60s內(nèi)磨掉。由此，尤其使用具有油相容性的聚合物材料或者固 體潤(rùn)滑劑，使得聚合物涂層5以顆粒狀磨掉之后，在潤(rùn)濕輪齒元件1，2的潤(rùn)滑油中不出現(xiàn)任 何問題。圖4顯示了在兩個(gè)彼此嚙合的輪齒元件1，2之間對(duì)齒側(cè)間隙4(圖3)進(jìn)行調(diào)節(jié)。 為此將配備有聚合物涂層5的第一輪齒元件1安裝在傳動(dòng)裝置3上，并隨后采用預(yù)先確定 的力(箭頭6)將第二輪齒元件2 (其在根據(jù)圖4的具體實(shí)施變化方案中不具有聚合物涂層 5)如此移向第一輪齒元件1，使得在這兩個(gè)輪齒元件1，2的齒7，8之間至少在齒側(cè)區(qū)域中 不形成縫隙，也就是齒7，8至少在輪齒元件1，2的齒側(cè)區(qū)域中彼此貼緊。 所述安裝相應(yīng)于如由開篇提到的現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)已知的那些。
在這些具體實(shí)施變化方案中，僅僅輪齒元件1配備有聚合物涂層5，其中在該具體 實(shí)施變化方案中根據(jù)圖4整個(gè)齒，也就是，不僅兩個(gè)齒側(cè)面(也就是前齒側(cè)面和后齒側(cè)面)， 而且齒頂和齒根也配備有聚合物涂層5。然而，在本發(fā)明的范圍內(nèi)還可能的是，僅僅輪齒元 件1的齒側(cè)面或者例如僅僅前齒側(cè)面或僅僅后齒側(cè)面配備有聚合物涂層。同樣可能的是，兩個(gè)輪齒元件1，2，也就是它們的齒7，8，在整個(gè)面上，也就是不僅沿著前齒側(cè)面而且沿著 后齒側(cè)面，同樣在齒頂上和在齒根上均配備有聚合物涂層5，或者兩個(gè)輪齒元件1，2僅僅在 前齒側(cè)面或后齒側(cè)面上或在輪齒元件1，2中的一個(gè)上在前齒側(cè)面上而第二個(gè)輪齒元件在 后齒側(cè)面上配備有聚合物涂層5。通過這種第二輪齒元件2與第一輪齒元件1的定位，以及通過可磨掉的聚合物涂 層5(其在傳動(dòng)裝置3啟動(dòng)之后或者在傳動(dòng)裝置3啟動(dòng)期間在短時(shí)間內(nèi)由于嚙合齒7，8造 成的力學(xué)負(fù)荷而磨掉)，由此達(dá)到所期望的齒側(cè)間隙4(圖3)。為了制備聚合物涂層5，現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)借助等離子體，尤其是借助氧等離子 體進(jìn)行預(yù)處理。在此，這種預(yù)處理，也就是，齒7，8的表面(將聚合物涂層5施加到該表面 上)的活化在1分鐘至30分鐘的時(shí)間段內(nèi)，尤其是在40°C至70°C的溫度下并且在0. 2毫 巴至0.7毫巴的壓力下進(jìn)行。在此有利的是，與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的磷化相比，通過所述活化沒 有出現(xiàn)表面粗糙度的提高，使得存在已經(jīng)非常平的表面，尤其是齒7,8具有選自0. 2 μ m至 3 μ m范圍的根據(jù)DIN EN ISO 4287的算術(shù)平均粗糙度系數(shù)Ra，由此不必通過聚合物涂層5 補(bǔ)償高表面粗糙度(如由現(xiàn)有技術(shù)已知的那種)，以至于可以施加具有低層厚公差的非常 均勻的聚合物涂層5的層。由此齒側(cè)間隙4的調(diào)節(jié)更加精確。在此尤其有利的是，在磨掉 聚合物涂層5之后，不是磷化的粗糙表面與每種情況下另外的輪齒元件1，2相互作用(由 此可能出現(xiàn)在該啟動(dòng)階段相應(yīng)增加的磨損)，而是存在已經(jīng)非常平的表面并且由此還改善 了在傳動(dòng)裝置3的啟動(dòng)階段中的摩擦性。任選地可以借助溶劑進(jìn)行深度清洗，尤其是當(dāng)輪齒元件1，2由燒結(jié)材料制得時(shí) (例如由燒結(jié)鋼或鐵基燒結(jié)材料制得)。由此，還可以相應(yīng)地清洗通常存在于燒結(jié)材料中的 細(xì)孔，并由此去除來自輪齒元件1，2的預(yù)處理過程的油或者潤(rùn)滑劑殘留物，如通常在制造 輪齒元件1，2時(shí)所使用的那些，例如防止輪齒元件1，2在各自的模具或模型中卡住的潤(rùn)滑 劑。為此，將輪齒元件1，2送入到優(yōu)選可抽真空的腔室中，該腔室被各種溶劑，例如四氯乙 烯澆注，之后將該溶劑泵出并將該腔室抽真空，使得溶劑蒸發(fā)并在此過程中將附著的污染 物，例如在輪齒元件1，2上的含油或者含潤(rùn)滑劑的殘留物一起帶走。為了提高清洗效果，可 以多次進(jìn)行該過程。除此之外或者作為對(duì)此的補(bǔ)充，可以采用表面的等離子體活化以提高 輪齒元件1，2的表面張力，這也用于凈化表面或者用于深度凈化輪齒元件1，2，其中使用氧 等離子體或者氧化性等離子體，因?yàn)閬碜灶A(yù)處理過程的含油或者含潤(rùn)滑劑的殘留物通常是 烴，采用所述等離子體將它們裂解并轉(zhuǎn)化成CO2和水。在根據(jù)本發(fā)明的預(yù)處理之后，在預(yù)定的表面區(qū)域，也就是，尤其是齒7，8的表面上 對(duì)輪齒元件1，2進(jìn)行涂覆?？上鄳?yīng)于現(xiàn)有技術(shù)施加聚合物涂層5或者采用傳統(tǒng)方法(如由 涂料或漆料領(lǐng)域已知的那些)實(shí)施。也就是例如不含溶劑的、靜電粉末涂層是可能的，同樣 可以將粘結(jié)劑，尤其是聚合物材料溶解于溶劑中或者分散于溶劑中并且向該溶液或者該分 散體中添加填充物(即尤其是固體潤(rùn)滑劑)。隨后，可以在浸漬法中將輪齒元件1，2浸入到 該混合物中并且因此涂覆所述表面或者也可以實(shí)施離心法或噴霧法。在施加該溶液或者分 散體之后，使所述溶劑例如通過加熱汽化，使得溶解于其中的固體留在表面上。如果需要， 還可以使所施加的具有填充物的由聚合物材料構(gòu)成的混合物進(jìn)一步硬化，例如通過UV輻 射硬化或電子輻射硬化或通過升溫。還可能的是，如果這是需要的，構(gòu)造由多個(gè)單個(gè)層組成的聚合物涂層5，也就是反復(fù)進(jìn)行所述涂覆過程。任選地可以在這些涂覆過程之間進(jìn)行單個(gè)子層的(徹底)硬化。其 中對(duì)于聚合物涂層5更好的粘著性而言有利的是，如果所述硬化未進(jìn)行完全，而是表面仍 然呈膠狀。通過該用于去除溶劑的溫度(其例如可以為180°C -240°C )，還可以控制在硬化 期間所述聚合物材料的交聯(lián)度或者鏈長(zhǎng)。加熱溫度越低，則所述硬化越不完全，并且由此可 以更容易地在啟動(dòng)時(shí)，也就是在傳動(dòng)裝置3的試運(yùn)行過程中去除所述聚合物涂層。優(yōu)選以噴霧法施加聚合物涂層5，如在圖5至9中對(duì)于兩個(gè)具體實(shí)施變化方案所描 述的那樣。在此，圖5至7顯示了涂覆裝置9，其設(shè)計(jì)用于實(shí)施輪齒元件1，2的齒7，8的局 部涂覆。局部是指，使所述輪齒元件1，2并非在整個(gè)360°上而是僅僅在0° -270°的角度 范圍內(nèi)配備聚合物涂層5。該角度范圍當(dāng)然是不受限的，而是視對(duì)輪齒元件1，2的要求而定 可以自由選擇的。在此，單個(gè)輪齒元件1，2設(shè)置于固定裝置10上。固定裝置10例如可以 具有軸狀構(gòu)造并且穿過輪齒元件1，2的孔(所述孔設(shè)計(jì)用于在傳動(dòng)裝置3的相應(yīng)的軸上安 裝輪齒元件1，2)，使得多個(gè)輪齒元件1，2以塔狀彼此重疊地布置在該固定裝置10上。但是要提到的是，在本發(fā)明的范圍內(nèi)還可以進(jìn)行單個(gè)涂覆，也就是在涂覆過程中 分別對(duì)輪齒元件1，2進(jìn)行涂覆。為了實(shí)現(xiàn)局部涂覆，將輪齒元件1，2的一部分，也就是將其表面用遮蓋板11遮蓋， 該遮蓋板具有相應(yīng)于不要涂覆的區(qū)域的寬度范圍。固定裝置10以能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝在涂覆裝置9中并且在涂覆期間相應(yīng)于箭頭 12旋轉(zhuǎn)。根據(jù)該具體實(shí)施變化方案的涂覆以噴霧法進(jìn)行，為此在固定裝置10也就是輪齒 元件1，2附近設(shè)置有至少一個(gè)噴嘴13，并且由噴嘴13噴出噴霧14，所述噴霧在朝輪齒元件 1，2表面的方向上釋放出上述分散體或者溶液。如在圖5和6的俯視圖中所見，由于輪齒元 件1，2在固定裝置10上旋轉(zhuǎn)，將相應(yīng)于圖6的遮蓋板11帶到噴霧14的區(qū)域中，使得在該 區(qū)域中用所述噴霧涂覆遮蓋板11，并因此使得位于其下方的輪齒元件1，2的表面不具有涂 層。遮蓋板11同樣可以固定在固定裝置10上，如在圖5和6中所示的那樣。由圖7可見，所述噴霧裝置，尤其是噴嘴13可垂直地，相應(yīng)于雙箭頭15在涂覆裝 置9中移動(dòng)。通過該垂直的可移動(dòng)性可以以有利的方式將較大數(shù)目的輪齒元件1，2塔狀地 布置在固定裝置10上(如由圖7可見的那樣)并同時(shí)進(jìn)行涂覆，由此可以降低用于涂覆的 成本或者使更高的成品產(chǎn)量成為可能。圖8和9的涂覆裝置9基本上相應(yīng)于圖5至7的具體實(shí)施變化方案，除了在圖8 和9的涂覆裝置9中未設(shè)置遮蓋板11并因此在輪齒元件1，2的齒7，8上在360°范圍內(nèi)產(chǎn) 生聚合物涂層5。在該具體實(shí)施變化方案中也設(shè)計(jì)將輪齒元件1，2旋轉(zhuǎn)地固定在固定裝置10上，并 設(shè)有具有噴嘴13的可垂直移動(dòng)噴霧裝置。所述噴霧裝置的垂直可移動(dòng)性在本發(fā)明的范圍內(nèi)不是強(qiáng)制要求的。例如可以僅僅 設(shè)計(jì)用于涂覆的旋轉(zhuǎn)固定裝置10。在這兩個(gè)具體實(shí)施變化方案中用于輪齒元件1，2的固定裝置10的旋轉(zhuǎn)速度可以 選自這樣的范圍，該范圍的下限為60轉(zhuǎn)/分鐘，上限為120轉(zhuǎn)/分鐘，例如為90轉(zhuǎn)/分鐘。相比部分涂覆，360°涂覆具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，在輪齒元件1，2上不必設(shè)置定位標(biāo)記并由此在傳動(dòng)裝置3的裝配期間，也就是，在輪齒元件1，2的定位期間不必注意所述定位標(biāo) 記，而是可以將輪齒元件1，2在各個(gè)任意的位置上彼此相對(duì)地進(jìn)行安裝。由此一方面為安 裝工人簡(jiǎn)化了安裝或者由此還實(shí)現(xiàn)了沒有特定的定位識(shí)別設(shè)備的更高程度的自動(dòng)化。
實(shí)施例作為原材料，由燒結(jié)鋼制造齒輪，所述齒輪具有6. 8g/cm3-7. 6g/cm3的芯密度并且 額外地對(duì)所述齒輪進(jìn)行表面壓實(shí)，其中鄰近表面的區(qū)域具有比芯密度更高的密度。在該情 況下，輪齒元件1的孔隙率為5%。隨后，在約105°C的溫度下用四氯乙烯對(duì)該齒輪進(jìn)行清洗并在真空室中在4毫巴 的壓力下蒸發(fā)掉溶劑。深度清洗重復(fù)進(jìn)行5次并且之后將干燥的齒輪轉(zhuǎn)移到等離子體處理設(shè)備中。在該 設(shè)備中使用氧等離子體，其中在等離子體氣體中的氧比例為99. 99%。等離子體處理的溫度 為60°C，壓力為0. 4毫巴，并且在此使用頻率為2. 45GHz的交變電壓。所述等離子體處理在5分鐘時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。之后，相應(yīng)于圖8和9的具體實(shí)施變化方案，以噴霧法施加含有作為固體潤(rùn)滑劑的 MoS2的由聚酰胺酰亞胺構(gòu)成的涂層，其中在這種情況下只給僅僅一個(gè)齒輪施加單涂層。在 此，聚酰胺酰亞胺在聚合物涂層5中的比例為30重量％ -70重量％，固體潤(rùn)滑劑的比例為 70重量％ -30重量％。作為溶劑使用N-甲基吡咯烷酮，其中溶劑的比例為60體積％，基于 固體物質(zhì)計(jì)。在將聚合物涂層5的溶劑蒸發(fā)，也就是汽化之后，使聚合物涂層5在70°C -90°C的 溫度下干燥或者硬化。在圖10中所描繪的是在齒7區(qū)域中所述齒輪的經(jīng)涂覆表面的截面圖。該截面是 放大系數(shù)為500 1的顯微照片。如圖10非常明顯可見的那樣，層厚為18μπι-21μπι，也就 是具有比在現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)中所述的明顯更低的層厚公差。此外，由圖10明顯可見的是，聚合物涂層5是直接施加到齒7的表面上的，也就是 無需在中間設(shè)置粘附促進(jìn)劑層，尤其是磷化層。采用本發(fā)明的方法可以制得1 μ m-300 μ m范圍內(nèi)的層厚，取決于為了制備所期望 的齒側(cè)間隙4需要什么樣的聚合物涂層5的層厚。所述實(shí)施例描述了所述涂覆方法的可能的具體實(shí)施變化方案，其中在這些地方可 以看出，本發(fā)明不限于這些特別描述的具體實(shí)施變化方案，而更確切地說，這些單個(gè)的具體 實(shí)施變化方案彼此之間的各種組合也是可能的，并且這些可能的變化方案由于本發(fā)明直至 技術(shù)操作的教導(dǎo)處于本領(lǐng)于技術(shù)人員的能力范圍之內(nèi)。還將所有可想象的具體實(shí)施變化方 案一并包括在保護(hù)范圍之內(nèi)，所述具體實(shí)施變化方案可以通過所描繪的和所描述的具體實(shí) 施變化方案的單個(gè)細(xì)節(jié)組合而成。出于順序最后要指出的是，為了更好地理解涂覆裝置10和輪齒元件1，2的構(gòu)造， 部分不按比例地和/或放大地描繪它們或者它們的構(gòu)件。特別是，單個(gè)的在圖1、2、3 ；4 ；5、6、7 ；8、9 ；10中所示的具體實(shí)施方案可以形成獨(dú) 立的、本發(fā)明的技術(shù)方案。與此相關(guān)的、本發(fā)明的目的和技術(shù)方案可以從對(duì)這些圖的詳細(xì)描 述中獲得。
附圖標(biāo)記
1輪齒元件
2輪齒元件
3傳動(dòng)裝置
4齒側(cè)間隙
5聚合物涂層
6箭頭
7齒
8齒
9涂覆裝置
10固定裝置
11遮蓋板
12環(huán)狀箭頭
13噴嘴
14噴霧
15雙箭頭
權(quán)利要求
制備任選地含有至少一種固體潤(rùn)滑劑的、可磨掉的聚合物涂層(5)的方法，該聚合物涂層在金屬輪齒元件(1，2)的齒(7，8)的表面上，該聚合物涂層用于調(diào)節(jié)兩個(gè)嚙合輪齒元件(7，8)的齒(7，8)之間的齒側(cè)間隙(4)，根據(jù)該方法在至少一個(gè)輪齒元件(7，8)的齒(7)的表面的至少一部分上施加可磨掉的聚合物涂層(5)，其特征在于，在施加聚合物涂層(5)之前，將待涂覆的表面在等離子體中進(jìn)行處理，并且之后將聚合物涂層(5)直接施加到所述表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，作為等離子體使用氧等離子體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，所述等離子體處理在這樣的溫度下實(shí)施， 該溫度選自下限為40°C且上限為100°C的的范圍。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述等離子體處理在這樣的壓力 下實(shí)施，該壓力選自下限為0. 01毫巴且上限為200毫巴的范圍。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，輪齒元件(1，2)的金屬表面的表 面張力相比在所述處理之前的表面張力提高至少30%，或者，使用這樣的輪齒元件，在待涂 覆的區(qū)域中其表面張力為至少40mN/m。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，所述等離子體處理在具有這樣的 頻率的交變電壓下實(shí)施，該頻率選自下限為IOkHz且上限為3GHz的范圍。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，在采用等離子體進(jìn)行處理之前，采 用至少一種油溶性清洗劑對(duì)待涂覆的表面進(jìn)行至少一次清洗。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，所述清洗部分情況下在減壓下進(jìn)行。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的方法，其特征在于，作為清洗劑使用四氯乙烯。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法，其特征在于，將所述涂層涂覆在按照燒結(jié)法制 造的輪齒元件(1，2)上。
11.具有基體的金屬輪齒元件(1)，所述基體沿著其圓周線具有齒(7)，所述齒至少部 分地在表面上具有可磨掉的聚合物涂層(5)，其特征在于，所述聚合物涂層(5)直接施加在 金屬表面上。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的輪齒元件(1)，其特征在于，所述基體為燒結(jié)構(gòu)件。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的輪齒元件，其特征在于，所述基體至少在鄰近表面的區(qū)域中具 有這樣的孔隙率，該孔隙率選自下限為0. 且上限為20%的范圍。
14.具有至少兩個(gè)嚙合輪齒元件(1，2)的傳動(dòng)裝置(3)，其特征在于，至少一個(gè)輪齒元 件(1，2)的構(gòu)成相應(yīng)于權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備任選地含有至少一種固體潤(rùn)滑劑的、可磨掉的聚合物涂層(5)的方法，該聚合物涂層在金屬輪齒元件(1，2)的齒(7，8)的表面上，該聚合物涂層用于調(diào)節(jié)兩個(gè)嚙合輪齒元件(7，8)的齒(7，8)之間的齒側(cè)間隙(4)，根據(jù)該方法在至少一個(gè)輪齒元件(7，8)的齒(7)的表面的至少一部分上施加可磨掉的聚合物涂層(5)。在施加聚合物涂層(5)之前，將待涂覆的表面在等離子體中處理，并且之后將聚合物涂層(5)直接施加到所述表面上。
文檔編號(hào)B05D5/08GK101896740SQ200880120519
公開日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日
發(fā)明者G·埃特辛格 申請(qǐng)人:高科涂層有限公司