DE102007047082A1 - Production of metal coatings on workpieces comprises applying sol to workpiece and drying it to form oxide coating which is reduced to form metal coating - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer metallischen Schicht auf einem Werkstück.The The invention relates to a method for producing a metallic Layer on a workpiece.
Derzeit werden metallische Oberflächenschichten, die z. B. auf mit Oberflächenverschleiß belastete Bauteile, oder als Korrosionsschutz aufgebracht werden, im Allgemeinen durch galvanische Verfahren auf der Oberfläche des Bauteils abgeschieden. Bauteile, die zum Schutz von Oberflächenverschleiß mit einer metallischen Oberflächenschicht versehen werden, sind z. B. Bauteile von Kraftstoffinjektoren. Hierbei ist die Belastung besonders hoch bei Kraftstoffinjektoren, die in Hochdruckspeicher-Einspritzsystemen eingesetzt werden. Als Verschleißschutzschicht wird in diesem Fall eine metallische Hartchromschicht aufgebracht. Diese ist insbesondere stabil gegen schlagende Belastung, die beispielsweise bei bewegten Bauteilen in einem Ventil auftritt.Currently become metallic surface layers, the z. B. burdened with surface wear Components, or applied as corrosion protection, in general deposited by galvanic processes on the surface of the component. Components that protect against surface wear with a provided metallic surface layer are, z. B. components of fuel injectors. Here is the load is particularly high in fuel injectors used in high-pressure accumulator injection systems be used. As wear protection layer is in this Case applied a metallic hard chrome layer. This one is special stable against beating stress, for example, when moving Components in a valve occurs.
Bei galvanischen Prozessen werden im Allgemeinen aus Metallionen enthaltenden Flüssigkeiten metallische Schichten durch Anlegen einer äußeren Stromquelle an der Kathode erzeugt. Durch das äußere Feld werden die positiv geladenen Metallionen in der Flüssigkeit zur Kathode gezogen und dort durch Aufnahme von Elektronen zum Metall reduziert. Für diesen Prozess ist es notwendig, dass zu beschichtende Bauteil als Kathode zu schalten. Aus diesem Grund können nur elektrisch leitende Werkstoffe beschichtet werden. Zudem ist es notwendig, dass die Oberfläche oxid- und verunreinigungsfrei ist, da Oxidschichten und Verunreinigungen als Isolatoren wirken, sodass an diesen Stellen keine Metallionen auf der Oberfläche abgeschieden werden. Auch ist es mit dem galvanischen Verfahren nicht möglich, kleine Innenbohrungen zu beschichten, da das elektrische Feld dort nicht hinreicht.at Galvanic processes are generally composed of metal ions liquids Metallic layers by applying an external power source to the cathode generated. Through the outer field become the positively charged metal ions in the liquid pulled to the cathode and there by receiving electrons to the metal reduced. For this process, it is necessary that to be coated component as To switch cathode. For this reason, only electrically conductive Materials are coated. Moreover, it is necessary that the surface oxide and contamination-free, since oxide layers and impurities act as insulators, so that in these places no metal ions on the surface be deposited. It is also with the galvanic process not possible, small To coat inner holes, since the electric field is not there sufficient.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer metallischen Schicht auf einem Werkstück umfasst folgende Schritte:
- (a) Aufbringen eines Sols auf das Werkstück und anschließende Trocknung zur Ausbildung einer Metalloxidschicht,
- (b) Reduktion der Metalloxidschicht zur Überführung der Metalloxidschicht in eine metallische Schicht.
- (a) applying a sol to the workpiece and then drying to form a metal oxide layer,
- (b) reduction of the metal oxide layer for transferring the metal oxide layer into a metallic layer.
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass durch das Aufbringen des Sols nicht nur elektrisch leitende Werkstücke beschichtet werden können, sondern auch solche, die nicht elektrisch leitfähig sind. Aus diesem Grund ist es auch nicht notwendig, dass die Oberfläche des zu beschichtenden Werkstückes oxidfrei ist. Das Sol, mit dem das Werkstück beschichtet wird, bildet auch auf Oxidschichten und isolierenden Teilen des Werkstückes eine Schicht aus.advantage the method of the invention it is that by applying the sol not only electrically conductive workpieces can be coated but also those that are not electrically conductive. For this reason It is also not necessary that the surface of the workpiece to be coated oxide-free is. The sol with which the workpiece is coated, also forms on oxide layers and insulating Parts of the workpiece a layer off.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass die damit hergestellte metallische Schicht eine hohe Festigkeit und Zähigkeit aufweist. Dies ist auf die Feinkörnigkeit der Kristallite, die die Metallschicht ausbilden, zurückzuführen. Die Größe der einzelnen Kristallite liegt dabei im Nanometerbereich.One Another advantage of the method according to the invention is that the metallic layer produced therewith a high strength and toughness having. This is due to the fine grain the crystallites that form the metal layer, due. The size of each Crystallite is in the nanometer range.
Das Sol zur Ausbildung der Metalloxidschicht in Schritt (a) wird vorzugsweise durch ein Tauchverfahren oder ein Sprühverfahren aufgebracht. Das Aufbringen kann jedoch auch durch jedes beliebige Andere, dem Fachmann bekannte Verfahren erfolgen. Vorteil des Tauchverfahrens zum Aufbringen des Sols ist, dass das Sol auch in Innenräume eindringt und so auch die Innenräume beschichtet werden können. Dies ist z. B. mit den aus dem Stand der Technik bekannten galvanischen Prozessen auf Grund des elektrischen Feldes, das hierfür notwendig ist, nicht möglich.The Sol for forming the metal oxide layer in step (a) is preferably applied by a dipping method or a spraying method. The However, application by any other, the expert known methods take place. Advantage of the dipping method for application the sol is that the sol also penetrates into interiors and so does the inside rooms can be coated. This is z. B. with the known from the prior art galvanic Processes due to the electric field necessary for this can not.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird zur Herstellung des Sols, das zur Ausbildung der Metalloxidschicht in Schritt (a) auf das Werkstück aufgebracht wird, eine organometallische Verbindung oder ein Metallsalz in einem Lösungsmittel gelöst. Zur Bildung des Sols liegt die organometallische Verbindung beziehungsweise das Metallsalz im Lösungsmittel in Form von feindispergierten Partikeln vor. Bevorzugt werden als Partikel Nanopartikel eingesetzt. Unter Nanopartikeln werden in diesem Zusammenhang Partikel verstanden, die eine mittlere Teilchengröße von weniger als einem Mikrometer aufweisen. Es können jedoch auch Partikel eingesetzt werden, deren mittlere Teilchengröße größer als ein Mikrometer ist.In a preferred embodiment is used to prepare the sol, which is used to form the metal oxide layer in step (a) on the workpiece is applied, an organometallic compound or a metal salt in a solvent solved. To form the sol is the organometallic compound or the metal salt in the solvent in Form of finely dispersed particles. Preference is given as particles Used nanoparticles. Nanoparticles are used in this context Particles understood that have an average particle size of less as a micrometer. However, particles can also be used whose average particle size is greater than one micrometer.
Geeignete Lösungsmittel, in denen die organometallischen Verbindungen oder das Metallsalz gelöst werden, sind z. B. organische Lösungsmittel. Vorzugsweise werden als organische Lösungsmittel Ethanol, Aceton, Propanol oder Butanol eingesetzt. Weiterhin geeignet als Lösungsmittel ist neben dem organischen Lösungsmittel auch Wasser. Bei Einsatz von organischen Lösungsmitteln ist es auch möglich, dass zusätzlich Wasser zugefügt wird. Die Lösungsmittel können sowohl einzeln als auch in Kombination in beliebigen Mischungsverhältnissen eingesetzt werden. Die Auswahl des geeigneten Lösungsmittels erfolgt anhand der eingesetzten metallorganischen Verbindung oder des verwendeten Metalls. Neben dem vorstehend genannten Lösungsmittel kann auch jedes beliebige andere, dem Fachmann bekannte Lösungsmittel eingesetzt werden, in dem die organometallische Verbindung oder das Metallsalz ein Sol bildet.Suitable solvents in which the organometallic compounds or the metal salt are dissolved, z. As organic solvents. The organic solvents used are preferably ethanol, acetone, propanol or butanol. Also suitable as a solvent in addition to the organic solvent and water. When using organic solvents, it is also possible that additional water is added. The solvents can be used either individually or in combination in any mixing ratios. The selection of the appropriate solvent is based on the organometallic compound or the metal used. Next The solvent mentioned above may also be any other solvent known to those skilled in the art in which the organometallic compound or metal salt forms a sol.
Der Anteil der organometallischen Verbindung beziehungsweise des Metallsalzes im Sol liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen 1 und 20 Gew.-%. Insbesondere liegt der Anteil der organometallischen Verbindung beziehungsweise des Metallsalzes in einem Bereich zwischen 2 und 10 Gew.-%.Of the Proportion of organometallic compound or metal salt in the sol is preferably in a range between 1 and 20 wt .-%. In particular, the proportion of organometallic compound is or the metal salt in a range between 2 and 10% by weight.
Der Anteil der organometallischen Verbindung beziehungsweise des Metallsalzes im Sol hängt dabei von der eingesetzten Verbindung und der einzustellenden Schichtdicke auf dem Werkstück ab. Für eine geringere Schichtdicke wird ein geringerer Anteil der organometallischen Verbindung oder des Metallsalzes im Sol eingesetzt. Die maximal mögliche Menge der organometallischen Verbindung oder des Metallsalzes hängt von der Löslichkeit der eingesetzten Verbindung im verwendeten Lösungsmittel ab.Of the Proportion of organometallic compound or metal salt hanging in the sol in this case of the compound used and the layer thickness to be set on the workpiece. For one smaller layer thickness becomes a lesser proportion of the organometallic Compound or the metal salt used in the sol. The maximum possible amount The organometallic compound or metal salt depends on the solubility the compound used in the solvent used.
Das Metall der organometallischen Verbindung oder des Metallsalzes ist vorzugsweise Wolfram, Nickel, Molybdän oder Eisen. Wenn eine Legierung als metallische Schicht hergestellt werden soll, ist es auch möglich, dass organometallische Verbindungen oder Metallsalze von zwei oder mehr der vorstehend genannten Metalle eingesetzt werden. Auch ist es möglich, zunächst die organometallische Verbindung beziehungsweise das Metallsalz eines erstens Metalls in Form eines Sols auf dem Werkstück abzuscheiden und daran anschließend das Metall einer zweiten organometallischen Verbindung oder eines zweiten Metallsalzes.The Metal of organometallic compound or metal salt is preferably tungsten, nickel, molybdenum or iron. If an alloy As a metallic layer to be produced, it is also possible that organometallic compounds or metal salts of two or more the above metals are used. It is too possible, first the organometallic compound or the metal salt a first metal in the form of a sol to deposit on the workpiece and afterwards the metal of a second organometallic compound or a second metal salt.
Geeignete organometallische Verbindungen, die zur Herstellung der erfindungsgemäßen metallischen Schicht verwendet werden können, sind z. B. Wolframethoxid W(OC2H5)6, Molybdänpropoxid Mo(OC3H7)4, Nickelacetat Ni(CH3COO)2 und Eisenethoxid Fe(OC2H5)3. Ein geeignetes Metallsalz ist z. B. Nickelchlorid.Suitable organometallic compounds which can be used for the preparation of the metallic layer according to the invention are, for. Tungsten ethoxide W (OC 2 H 5 ) 6 , molybdenum propoxide Mo (OC 3 H 7 ) 4 , nickel acetate Ni (CH 3 COO) 2 and iron ethoxide Fe (OC 2 H 5 ) 3 . A suitable metal salt is z. B. nickel chloride.
Nach dem Aufbringen des Sols, z. B. durch ein Tauchverfahren oder ein Sprühverfahren auf das Werkstück, erfolgt vorzugsweise eine Trocknung. Diese wird im Allgemeinen bei einer Temperatur im Bereich von 20 bis 400°C durchgeführt. Die Dauer der Trocknung liegt im Allgemeinen im Bereich zwischen 1 und 120 min. Die Trocknung kann z. B. mit Warmluft, in einem Ofen oder Induktiv erfolgen. Während der Trocknung findet im Sol eine Hydrolyse-Kondensationsreaktion statt. Durch die Hydrolyse-Kondensationsreaktion wird aus der im Sol gelösten metallorganischen Verbindung oder dem im Sol gelösten Metallsalz ein oxidisches, poröses Netzwerk gebildet. Hierbei entstehen Oxidkristallite, die im Allgemeinen eine Größe im Bereich zwischen 1 und 200 nm aufweisen. Das oxidische, poröse Netzwerk, das durch die Hydrolyse-Kondensationsreaktion gebildet wird, ist im Allgemeinen offenporig. Dies führt dazu, dass die Metalloxidschicht, die auf das Werkstück aufgebracht wird, offenporös ist.To the application of the sol, z. B. by a dipping method or a spraying on the workpiece, preferably a drying takes place. This is generally included a temperature in the range of 20 to 400 ° C. The duration of drying is generally in the range between 1 and 120 min. The drying can z. B. with hot air, done in an oven or inductive. During the Drying takes place in the sol a hydrolysis-condensation reaction. By the hydrolysis-condensation reaction is from the dissolved in the sol organometallic Connection or solving in the sol Metal salt an oxidic, porous Network formed. This produces oxide crystallites, which in general a size in the range between 1 and 200 nm. The oxidic, porous network, which is formed by the hydrolysis-condensation reaction is generally open-pored. This results in the metal oxide layer, the on the workpiece is applied, openly porous is.
Für den Verlauf der anschließenden, in Schritt (b) durchgeführten Reduktion ist es von großer Bedeutung, dass die Metalloxidschicht offenporös ist, da hierdurch die Reaktion beschleunigt wird. Die Porosität der Metalloxidschicht kann durch Optimierung der Trocknungsparameter, das heißt der Temperatur, der Dauer der Trocknung und der Luftfeuchte, bei der die Trocknung durchgeführt wird, eingestellt werden. Die Trocknungsparameter sind dabei abhängig von der eingesetzten organometallischen Verbindung beziehungsweise dem eingesetzten Metallsalz und der Konzentration der organometallischen Verbindung beziehungsweise des Metallsalzes im Sol.For the course the subsequent, performed in step (b) Reduction is great Significance that the metal oxide layer is open-porous, since this is the reaction is accelerated. The porosity the metal oxide layer can be obtained by optimizing the drying parameters, this means the temperature, the duration of drying and the humidity at which carried out the drying will be set. The drying parameters are dependent on the organometallic compound used or the used metal salt and the concentration of organometallic Compound or the metal salt in the sol.
Die bei der Hydrolyse-Kondensationsreaktion erzeugten Metalloxide, die die Metalloxidschicht ausbilden, sind z. B. bei einem Einsatz von Wolframethoxid als organometallische Verbindung WO3, beim Einsatz von Molybdänpropoxid als organometallische Verbindung MoO3, beim Einsatz von Nickelacetat als organometallische Verbindung oder von Nickelchlorid als Metallsalz NiO und bei Eisenethoxid als organometallische Verbindung Fe2O3.The metal oxides generated in the hydrolysis-condensation reaction, which form the metal oxide layer, are e.g. Example, when using tungsten ethoxide as organometallic compound WO 3 , when using molybdenum propoxide as the organometallic compound MoO 3 , when using nickel acetate as the organometallic compound or nickel chloride as the metal salt NiO and iron ethoxide as the organometallic compound Fe 2 O 3 .
Nach dem Ausbilden der Metalloxidschicht wird diese in Schritt (b) durch Reduktion in eine metallische Schicht überführt. Die Metalloxidschicht, die in Schritt (a) aufgebracht wurde, enthält im Allgemeinen kovalent-ionische Bindungen, wo hingegen die metallische Schicht, die in Schritt (b) erzeugt wird, einen metallischen Bindungscharakter aufweist.To In the case of forming the metal oxide layer, it is carried out in step (b) Reduction transferred to a metallic layer. The metal oxide layer, which has been applied in step (a) generally contains covalent-ionic Bonds, where, however, the metallic layer formed in step (b) is generated, has a metallic binding character.
Zur Reduktion wird die Metalloxidschicht einem reduzierenden Medium ausgesetzt, durch das das Metalloxid in das Metall umgewandelt wird. Als reduzierendes Medium wird z. B. Wasserstoff oder ein Gemisch aus Wasserstoff und Kohlenmonoxid oder ein Gemisch aus Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Stickstoff eingesetzt. Der Anteil an Wasserstoff im Gemisch liegt dabei vorzugsweise im Bereich von 30 bis 100 Vol.-%, bevorzugt im Bereich von 50 bis 100 Vol.-%, insbesondere im Bereich von 60 bis 80 Vol.-%.to Reduction, the metal oxide layer is a reducing medium exposed, by which the metal oxide is converted into the metal. As a reducing medium is z. As hydrogen or a mixture hydrogen and carbon monoxide or a mixture of hydrogen, Carbon monoxide and nitrogen used. The proportion of hydrogen in the Mixture is preferably in the range of 30 to 100 vol .-%, preferably in the range from 50 to 100% by volume, in particular in the range from 60 to 80% by volume.
Die Reduktion der Metalloxidschicht zur Ausbildung der metallischen Schicht wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 300°C bis 900°C durchgeführt. Die Reduktionszeit liegt im Allgemeinen im Bereich von 1 bis 36 h. Die Temperatur und die Reaktionszeit sind dabei abhängig vom Metalloxid und der Schichtdicke.The Reduction of the metal oxide layer to form the metallic Layer is preferably carried out at a temperature in the range of 300 ° C to 900 ° C. The Reduction time is generally in the range of 1 to 36 hours. The Temperature and the reaction time are dependent on the metal oxide and the Layer thickness.
Bei einer Metalloxidschicht aus Wolframoxid wird die Reduktion vorzugsweise unter Wasserstoff-Atmosphäre durchgeführt. Hierbei wird das Wolframoxid unter Bildung von Wasser zu Wolfram reduziert. Die Reduktion wird dabei vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von 700°C bis 900°C durchgeführt. Bei einer Metalloxidschicht aus Nickeloxid erfolgt die Reduktion vorzugsweise in Gegenwart eines Gemisches aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff. Hierbei wird durch chemische Reaktion das Nickeloxid unter Abspaltung von Wasser und Kohlendioxid zu Nickel reduziert. Die Temperatur, bei der diese Reaktion stattfindet, liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 300°C und 500°C. Wenn das Metalloxid der Metalloxidschicht Eisenoxid ist, wird die Reduktion ebenfalls vorzugsweise unter Wasserstoff-Atmosphäre durchgeführt. Hierbei wird das Eisenoxid unter Abspaltung von Wasser zu Eisen reduziert. Die Temperatur, bei der die Reaktion durchgeführt wird, liegt im Bereich zwischen 400°C und 700°C. Molybdänpropoxid als Metalloxid der Metalloxidschicht wird ebenfalls vorzugsweise unter Wasserstoff-Atmosphäre unter Abspaltung von Wasser zu Molybdän reduziert. Die Temperatur liegt dabei vorzugsweise im Bereich zwischen 700°C und 900°C.at For a metal oxide layer of tungsten oxide, the reduction is preferred under hydrogen atmosphere carried out. In this case, the tungsten oxide is reduced to tungsten to form water. The reduction is preferably at a temperature in the range from 700 ° C carried out to 900 ° C. at a metal oxide layer of nickel oxide, the reduction is preferably carried out in the presence of a mixture of carbon monoxide and hydrogen. This is due to chemical reaction, the nickel oxide with elimination reduced from water and carbon dioxide to nickel. The temperature, in which this reaction takes place, is preferably in the range between 300 ° C and 500 ° C. When the metal oxide of the metal oxide layer is iron oxide, the reduction becomes also preferably carried out under a hydrogen atmosphere. This is the iron oxide reduced with the elimination of water to iron. The temperature, at which the reaction was carried out is in the range between 400 ° C and 700 ° C. Molybdenum propoxide as the metal oxide of Metal oxide layer is also preferably under hydrogen atmosphere under Cleavage of water to molybdenum reduced. The temperature is preferably in the range between 700 ° C and 900 ° C.
Die Dauer der Reduktion ist abhängig von der Dicke und der Porosität der Schicht. Je poröser die Schicht ist, umso niedriger kann die Reduktionszeit gewählt werden. Eine größere Schichtdicke führt demgegenüber zu einer Erhöhung der Reduktionszeit.The Duration of reduction is dependent thickness and porosity the layer. The more porous the Layer is, the lower the reduction time can be selected. A larger layer thickness leads to a contrast increase the reduction time.
Auf Grund der Porosität der Metalloxidschicht ist auch die bei der Reduktion der Metalloxidschicht erzeugte metallische Schicht porös. Zur Reduzierung der Porosität ist es in einem weiteren Schritt bevorzugt, die metallische Schicht zu verdichten. Das Verdichten kann dabei mechanisch oder thermisch erfolgen. Geeignete Verfahren zur mechanischen Verdichtung der metallischen Schicht sind z. B. Pressen oder Prägen. Eine thermische Verdichtung kann z. B. durch Sintern erfolgen.On Reason of porosity the metal oxide layer is also the one in the reduction of the metal oxide layer produced metallic layer porous. To reduce porosity it is preferred in a further step, the metallic layer to condense. The compression can be mechanical or thermal respectively. Suitable methods for mechanical compaction of the metallic Layer are z. As pressing or embossing. A thermal compression can z. B. done by sintering.
Das mechanische oder thermische Verdichten kann jedoch auch nach jedem beliebigen anderen, dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen.The However, mechanical or thermal compression can also after each any other, known in the art methods.
Neben einem rein mechanischen Verdichten oder rein thermischen Verdichten ist es selbstverständlich auch möglich, die metallische Schicht sowohl durch ein mechanisches als auch durch ein thermisches Verfahren zu verdichten.Next a purely mechanical compression or purely thermal compression it goes without saying also possible, the metallic layer both by a mechanical and by to compress a thermal process.
Geeignete Verfahren zum Verdichten sind zum Beispiel hydrostatisches Pressen und Autofrettage.suitable Methods of compaction include, for example, hydrostatic pressing and autofrettage.
Da erfindungsgemäß auf das Werkstück ein Sol aufgebracht wird, das durch anschließende Trocknung zu einer Metalloxidschicht umgeformt wird, die anschließend durch Reduktion in eine metallische Schicht überführt wird, ist es möglich, neben elektrisch leitenden, metallischen Werkstoffen auch nichtleitende Werkstoffe zu beschichten. Nichtleitende Werkstoffe, die durch das erfindungsgemäße Verfahren mit einer Metallschicht beschichtet werden können, sind z. B. keramische Werkstoffe. Auch alle anderen Werkstoffe, die gegenüber den bei der Reduktion auftretenden Temperaturen beständig sind, können beschichtet werden.There according to the invention on the workpiece a sol is applied, which is then dried to a metal oxide layer is transformed, which subsequently is transferred by reduction in a metallic layer, it is possible, in addition to electrical conductive, metallic materials also non-conductive materials to coat. Non-conductive materials produced by the method according to the invention can be coated with a metal layer, z. B. ceramic Materials. Also all other materials that are compared to the can be resistant to reduction occurring temperatures can be coated become.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, dass die zu beschichtende Oberfläche nicht oxidfrei sein muss sondern auch Oxidreste aufweisen kann. Während des Reduktionsprozesses, bei dem die Metalloxidschicht in die metallische Schicht überführt wird, werden auch die Oxidreste der Oberfläche des Werkstückes in das entsprechende Metall umgewandelt. Somit sind diese Oxidreste an der Oberfläche des Werkstückes nicht schädlich für die Haftung der metallischen Schicht auf dem Werkstück.One Another advantage of the method according to the invention is that the surface to be coated does not have to be oxide-free but can also have oxide radicals. While the reduction process, in which the metal oxide layer is transferred into the metallic layer, Also, the oxide residues of the surface of the workpiece are in converted the corresponding metal. Thus, these oxide radicals are on the surface of the workpiece not harmful to liability the metallic layer on the workpiece.
Im Unterschied zu elektrogalvanischen Prozessen ist das erfindungsgemäße Verfahren nicht auf ein elektrisches Feld angewiesen. Hierdurch ist es möglich, auch kleine Innenbohrungen, die durch ein elektrisches Feld nicht erreicht werden, metallisch zu beschichten. Um die metallische Beschichtung der kleinen Innenbohrungen zu ermöglichen, ist es jedoch erforderlich, dass das Sol in Schritt (a) in die Innenbohrungen eindringen kann. Ein Sol, das eine zu hohe Oberflächenspannung oder eine zu große Viskosität aufweist und aus diesem Grund nicht in die kleinen Innenbohrungen eindringen kann, führt dazu, dass diese ebenfalls nicht beschichtet werden. Durch Erhöhung der Temperatur des aufzubringenden Sols bei der Beschichtung ist es jedoch möglich, z. B. die Viskosität des Sols zu erniedrigen und so ein Eindringen in die kleinen Innenbohrungen zu ermöglichen. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass die Temperatur nicht so hoch gewählt wird, dass das Lösungsmittel des Sols verdampft. Alternativ kann auch die Konzentration der organometallischen Verbindung beziehungsweise des Metallsalzes im Sol reduziert werden, um so die Viskosität zu verringern und ein Eindringen in die kleinen Innenbohrungen zu ermöglichen.in the Difference to electro-galvanic processes is the inventive method not dependent on an electric field. This makes it possible, too small internal holes that can not be reached by an electric field be to coat metallic. To the metallic coating However, it is necessary to allow small internal bores that the sol in step (a) can penetrate into the inner holes. A sol that has too high a surface tension or too big viscosity and therefore not in the small inner holes can penetrate leads to prevent them from being coated as well. By increasing the It is the temperature of the applied sol in the coating however possible, z. As the viscosity of the sol and thus penetrate into the small inner holes to enable. in this connection but make sure that the temperature is not so high, that the solvent of the sol evaporates. Alternatively, the concentration of the organometallic Compound or the metal salt in the sol are reduced, so the viscosity reduce and penetration into the small inner holes too enable.
Durch die Herstellung der Metalloxidschicht durch das Sol-Gel-Verfahren besteht die Möglichkeit, die Kongröße der Oxidkristallite in der Metalloxidschicht im Nanometerbereich einzustellen. Hierdurch lässt sich durch die Reduktion eine metallische Schicht erzeugen, die ein sehr feinkörniges, nanokristallines Gefüge aufweist, das eine hohe Festigkeit und Härte bei gleichzeitig hoher Zähigkeit besitzt. Hierdurch können die Verschleißschutzeigenschaften für den schlagenden und für den reibenden Verschleiß optimiert werden.The production of the metal oxide layer by the sol-gel method makes it possible to adjust the size of the oxide crystallites in the metal oxide layer in the nanometer range. As a result of the reduction, a metallic layer can be produced which has a very fine-grained, nanocrystalline structure which has high strength and hardness combined with high toughness. This allows the wear protection properties be optimized for beating and rubbing wear.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich z. B. zur Beschichtung von Schließelementen oder Ventilstücken in Ventilen, insbesondere in Einspritzventilen für Verbrennungskraftmaschinen. Besonders bevorzugt wird das Verfahren eingesetzt zur Beschichtung von Komponenten von Einspritzventilen für selbstzündende Verbrennungskraftmaschinen mit Hochdruckspeichereinspritzsystem.The inventive method is suitable for. B. for coating of closing elements or valve pieces in Valves, in particular in injection valves for internal combustion engines. The process is particularly preferably used for coating of components of injection valves for self-igniting internal combustion engines with High-pressure accumulator injection system.
Weiterhin eignet sich das Verfahren zum Beispiel auch zur Herstellung dünner Reineisenschichten, die als magnetische Funktionswerkstoffe eingesetzt werden können, z. B. für magnetische Speichermedien.Farther For example, the method is also suitable for the production of thin pure iron layers. which can be used as magnetic functional materials, eg. For example magnetic storage media.
Generell eignet sich das Verfahren zur Herstellung von Beschichtungen auf Bauteilen, die schlagenden oder reibenden Belastungen ausgesetzt sind.As a general rule the process is suitable for the production of coatings Components exposed to beating or rubbing loads are.
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