Titel

Verschleißschutzbeschichtetes metallisches Bauteil insbesondere für ein Kugel ventil und Verfahren zum Aufbringen einer mehrschichtigen Verschleißschutz schicht zur Erzeugung eines solchen Bauteils

Die Erfindung betrifft ein verschleißschutzbeschichtetes metallisches Bauteil ins besondere für ein Kugelventil, dessen tribologisch beanspruchte Oberfläche zu mindest teilweise mit einer mehrschichtigen Verschleißschutzschicht versehen ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Aufbringen einer Verschleiß schutzschicht auf ein metallisches Substrat zur Erzeugung eines solchen Bau teils. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Kugelventil mit einem derartigen Bauteil.

Stand der Technik

Aus der DE 10 2008 040 766 Al geht eine Verschleißschutzschichtanordnung, insbesondere für hohen Drücken und Temperaturen ausgesetzten Bauelemente eines Kraftstoffeinspritzsystems hervor. Die Verschleißschutzschichtanordnung weist eine aus tetragonal gebundenem amorphen Kohlenstoff gebildeten oder ei nen Anteil an tetragonal gebundenem amorphen Kohlenstoff aufweisenden Schutzschicht auf. Ferner weist die Verschleißschutzschichtanordnung eine aus Chrom gebildete oder einen Chrom-Anteil aufweisende erste Haftvermittler schicht auf. Darüber hinaus weist die Verschleißschutzschichtanordnung mindes tens eine an die erste Haftvermittlerschicht angrenzende, einen Kohlenstoff-Anteil aufweisende zweite Haftvermittlerschicht auf.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorlie genden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verschleißschutzbeschichtetes me- tallisches Bauteil und ein Verfahren zum Aufbringen einer mehrschichtigen Ver schleißschutzschicht zur Erzeugung eines solchen Bauteils weiterzuentwickeln, und insbesondere eine Haftwirkung zwischen den einzelnen Schichten der Ver schleißschutzschicht zu verbessern, wobei ferner eine thermische und mechani sche Belastbarkeit des Bauteils erhöht werden soll. Die Aufgabe wird gelöst durch den Gegenstand der Patentansprüche 1, 5 und 8. Bevorzugte Ausfüh rungsformen sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.

Offenbarung der Erfindung

Ein erfindungsgemäßes verschleißschutzbeschichtetes metallisches Bauteil für ein Einspritzventil weist dessen tribologisch beanspruchte Oberfläche eine mehr schichtige Verschleißschutzschicht auf, wobei die Verschleißschutzschicht zu mindest eine metallische Haftschicht, eine Haftvermittlerschicht sowie mindes tens eine erste Deckschicht aufweist, wobei die Haftvermittlerschicht ein car- bidbildendes wasserstofffreies Metall oder ein boridbildendes Metall umfasst, und wobei die mindestens erste Deckschicht einen wasserstofffreien tetraedischen Kohlenstoff umfasst. Die Verschleißschutzschicht ist derart aufgebaut, dass eine thermisch stabile Haftung der einzelnen Schichten untereinander erzielt und so mit ein hoher Widerstand gegenüber tribologischen Belastungen erzeugt wird. Vorzugsweise weist die metallische Haftschicht eine Schichtdicke zwischen 10 nm und 1 pm auf, und besteht aus einem Metall, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Titan, Chrom, Molybdän, Wolfram, Vanadium, Hafnium, Tantal, Zirko nium oder Kombinationen hieraus. Auch weitere Metalle sowie weitere Kombina tionen daraus sind denkbar.

Bevorzugt weist die Haftvermittlerschicht eine Schichtdicke zwischen 10 nm und 10 pm, vorzugsweise eine Schichtdicke kleiner als 1 pm auf, und besteht aus ei nem Metall, ausgewählt aus der Gruppe, umfassend Siliziumcarbid SiC, Wolf- ramcarbid WC, Vanadiumcarbid VC, Tantalcarbid TaC, Hafniumcarbid HfC, Zir- koniumcarbid ZrC, Molybdäncarbid MoC, Titancarbid TiC, Titanborid TiB, Titandi- borid TiB ₂ oder Kombinationen hieraus. Für den Fall, dass die Haftvermittler schicht ein wasserstofffreies carbidbildendes Metall umfasst, weist die Haftver mittlerschicht mit dem wasserstofffreien carbidbildenden Metall dann ein stöchi- ometrisches Verhältnis zwischen Metall und Kohlenstoff von 1:1 auf. Das Ver hältnis zwischen Metall und Kohlenstoff kann aber auch in einem Verhältnisbe reich zwischen 10:1 und 1:3 liegen. Wenn die Haftvermittlerschicht ein boridbil- dendes Metall umfasst, weist die Haftvermittlerschicht vorzugsweise Titan auf, um eine chemisch inerte, borhaltige Titanschicht oder eine Titanboridschicht aus zubilden. Die Haftvermittlerschicht mit dem boridbildenden Metall weist bevorzugt ein stöchiometrisches Verhältnis zwischen Metall und Bor von 1:2 auf, wobei in diesem Fall ein Titandiborid vorliegt. Das Verhältnis zwischen Metall und Bor kann aber auch in einem Verhältnisbereich zwischen 10:1 und 1:10 liegen. Vor teilhaft ist, dass die boridhaltige Haftvermittlerschicht als Diffusionsbarriere wirkt, wodurch eine Oxidation oder Verunreinigung durch thermische Diffusion des Substrates sowie der einzelnen Bestandteile der Beschichtung verhindert wird. Ferner besteht durch die chemische und strukturelle Ähnlichkeit von Titanborid und Titancarbid eine vergleichsweise stabile und haftfeste Anbindung der Haft vermittlerschicht an die erste Deckschicht.

Vorzugsweise weist die erste Deckschicht eine Schichtdicke zwischen 0,1 mhh und 10 mhh auf. Die erste Deckschicht der Verschleißschutzschicht ist bevorzugt eine wasserstofffreie tetraedische Kohlenstoffschicht (ta-C), die im Vergleich zu der metallischen Haftschicht und der Haftvermittlerschicht eine hohe thermische Stabilität auch bei Temperaturen oberhalb von 600°C aufweist. Die metallische Haftschicht sowie die Haftvermittlerschicht sind im Wesentlichen dazu vorgese hen, ein besseres Gefälle im E-Modul und/oder der Härte zwischen einem Sub strat, also dem Grundwerkstoff des zu beschichtenden Bauteils, und der ersten Deckschicht zu realisieren. Mithin wird durch die gut haftenden Schichten einem Eierschaleneffekt der Verschleißschutzschicht entgegengewirkt. Die Verschleiß schutzschicht, zumindest bestehend aus der Haftschicht, der Haftvermittler schicht sowie der ersten Deckschicht weist damit eine vergleichsweise hohe Haft fähigkeit auch bei hohen Betriebstemperaturen sowie aggressiven oxidierenden Gasatmosphären auf. Dies wirkt sich insbesondere positiv auf die Widerstands fähigkeit der Verschleißschutzschicht, und damit auf die Lebenszeit des ver schleißschutzbeschichteten metallischen Bauteils aus. Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Verschleißschutz schicht eine erste Gradientenschicht auf, die zwischen der metallischen Haft schicht und der Haftvermittlerschicht ausgebildet ist, um einen Konzentrations gradienten zwischen der metallischen Haftschicht und der Haftvermittlerschicht zu erzeugen, wobei die erste Gradientenschicht ein Metall umfasst und eine Schichtdicke zwischen 1 nm und 10 pm aufweist. Bevorzugt weist die erste Gra dientenschicht ein boridbildendes Metall auf, wobei das boridbildende Metall ins besondere ein Titanborid oder ein Titandiborid ist. Mit anderen Worten nimmt der Boranteil innerhalb der ersten Gradientenschicht mit zunehmender Schichtdicke vorzugsweise zu. Alternativ weist die erste Gradientenschicht ein carbidbildendes Metall auf, wobei das carbidbildende Metall ausgewählt ist aus der Gruppe, um fassend Siliziumcarbid, Wolframcarbid, Vanadiumcarbid, Tantalcarbid, Hafni- umcarbid, Zirkoniumcarbid, Molybdäncarbid, Titancarbid oder Kombinationen hie raus. Mit anderen Worten nimmt der Kolhenstoffanteil innerhalb der ersten Gradi entenschicht mit zunehmender Schichtdicke vorzugsweise zu.

Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Verschleiß schutzschicht eine zweite Gradientenschicht aufweist, die zwischen der Haftver mittlerschicht und der ersten Deckschicht ausgebildet ist, um einen Konzentrati onsgradienten zwischen der Haftvermittlerschicht und der ersten Deckschicht zu erzeugen, wobei die zweite Gradientenschicht einen wasserstofffreien tetraedi- schen Kohlenstoff umfasst. Mit anderen Worten nimmt der Kohlenstoffanteil in nerhalb der zweiten Gradientenschicht vorzugsweise zu. Es ist denkbar, entwe der die erste Gradientenschicht zwischen der metallischen Haftschicht und der Haftvermittlerschicht oder die zweite Gradientenschicht zwischen der Haftvermitt lerschicht und der ersten Deckschicht auszubilden. Mithin weist die Verschleiß schutzschicht dann vier einzeln aufgebrachte Schichten auf. Es ist aber auch möglich sowohl eine erste als auch eine zweite Gradientenschicht jeweils zwi schen der metallischen Haftschicht, der Haftvermittlerschicht und der ersten Deckschicht vorzugsehen. In diesem Fall weist die Verschleißschutzschicht fünf separat aufgebrachte Schichten auf. Durch die erste und/oder zweite Gradien tenschicht wird das Gefälle im E-Modul und/oder Härte gleichmäßiger realisiert und die Haftfähigkeit der Verschleißschutzschicht somit verbessert. Vorzugsweise weist die Verschleißschutzschicht ferner eine zweite Deckschicht auf, die einen amorphen wasserstoffhaltigen Kohlenstoff umfasst, wobei die zwei te Deckschicht zumindest teilweise auf der ersten Deckschicht angeordnet ist. Mit anderen Worten ist die zweite Deckschicht eine Einlaufschicht aus amorphem wasserstoffhaltigem Kohlenstoff (a-C:H)., die der Einglättung der technischen Oberfläche bei beginnendem tribologischem Kontakt dient.

Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufbringen einer Verschleiß schutzschicht auf ein metallisches Substrat zur Erzeugung eines

verschleißschutzbeschichteten metallischen Bauteils, insbesondere für ein Ein spritzventil, wird das Substrat zunächst bereitgestellt, eine metallische Haft schicht mittels eines Plasmabeschichtungsverfahrens, insbesondere mit einer Schichtdicke zwischen 10 nm und 1 pm, zumindest teilweise auf das Substrat aufgebracht wird, wobei eine Haftvermittlerschicht, umfassend ein wasserstoff freies carbidbildendes Metall oder ein boridbildendes Metall, mittels eines Plas mabeschichtungsverfahrens, insbesondere mit einer Schichtdicke zwischen 10 nm und 10 pm, vorzugsweise mit einer Schichtdicke kleiner als 1 pm, zumindest teilweise auf die metallische Haftschicht aufgebracht wird, und wobei eine erste Deckschicht, umfassend einen wasserstofffreien tetraedischen Kohlenstoff, mit tels eines Plasmabeschichtungsverfahrens, insbesondere mit einer Schichtdicke zwischen 0,1 pm und 10 pm, zumindest teilweise auf die Haftvermittlerschicht aufgebracht wird. Vorzugsweise werden die einzelnen Schichten der Verschleiß schutzschicht mittels eines physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahrens auf das Substrat des Bauteils aufgebracht. Durch das physikalische Gasphasen abscheidungsverfahren (im Englischen: Physical Vapour Deposition) wird mithilfe physikalischer Verfahren ein Ausgangsmaterial in die Gasphase überführt und anschließend zum zu beschichtenden Substrat geführt, wo es kondensiert und die jeweilige Schicht bildet.

Das Aufbringen der metallischen Haftschicht auf das Substrat erfolgt bevorzugt mittels Magnetronsputtern, wobei das jeweilige Schichtmaterial in einer Edelgas atmosphäre, beispielsweise in einer Argon-, Neon-, Krypton oder Xenonat- mopsähre direkt von einem Targetmaterial gesputtert wird. Ferner bevorzugt er folgt das Sputtern des Schichtmaterials zur Erzeugung der metallischen Haft- Schicht vorzugsweise mittels Hochenergieimpulsmagnetronsputtern (HiPIMS) in Kombination mit einer Biasspannung, wodurch eine vergleichsweise dichte metal lische Haftschicht aus den gesputterten Ionen entsteht. Für das Aufbringen der Haftvermittlerschicht können sowohl DC-Spannungen als auch gepulste

Biasspannungen verwendet werden, wobei die Haftvermittlerschicht vorzugswei se direkt in stöchiometrischer Zusammensetzung vom jeweiligen Targetmaterial abgeschiedenen werden. Die Biasspannung liegt im Bereich bis zu 10 kV, vor zugsweise zwischen 0,1 und 2 kV. Im Fall einer carbidhaltigen Haftvermittler schicht kann eine reaktive Abscheidung alternativ auch durch Zugabe von koh lenstoffhaltigen Gasen erfolgen.

Die erste Deckschicht, bestehend aus dem amorphen tedraedischen Kohlenstoff (ta-C), wird vorzugsweise mittels Vakuumbogenverdampfung eines Kohlen stofftargets erzeugt. Die dabei entstehenden Kohlenstoff- Ionen werden mittels ei ner bevorzugt gepulsten Biasspannung zum Bauteil beschleunigt und bilden dort die erste Deckschicht mit der jeweiligen Schichtdicke aus. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Biasspannung derart gewählt, dass die mittlere lo- nenenergie der Kohlenstoff- Ionen zwischen 40 und 100 eV liegt.

Die Erfindung schließt die Lehre mit ein, dass zwischen der metallischen Haft schicht und der Haftvermittlerschicht und/oder zwischen der Haftvermittlerschicht und der ersten Deckschicht eine erste und/oder zweite Gradientenschicht ausge bildet wird, um einen Konzentrationsgradienten zwischen der metallischen Haftschicht und der Haftvermittlerschicht und/oder zwischen der

Haftvermittlerschicht und der ersten Deckschicht zu erzeugen, wobei die erste und/oder zweite Gradientenschicht ebenfalls mittels eines Plasmabeschichtungs verfahrens und einer Schichtdicke zwischen 1 nm und 10 pm ausgebildet wird.

Die erste und/oder zweite Gradientenschicht wird vorzugsweise mittels PVD- Verfahren, besonders bevorzugt mittels Vakuumbogenverdampfung auf die me tallische Haftschicht und/oder die Haftvermittlerschicht aufgebracht.

Vorzugsweise wird auf der ersten Deckschicht zumindest teilweise eine zweite Deckschicht mittels eines PECVD-Verfahrens und einer Schichtdicke zwischen 0,1 pm und 10 pm aufgebracht, wobei die zweite Deckschicht einen amorphen wasserstoffhaltigen Kohlenstoff umfasst. Bei der plasmaunterstützten chemi schen Gasphasenabscheidung (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition, PECVD) erfolgt die Abscheidung der zweiten Deckschicht mittels einer Plasma entladung in einem kohlenwasserstoffhaltigen Gas, welches überwiegend Ionen und nur eine geringe Menge Radikale bildet und dem bevorzugt ein Edelgas, wie beispielsweise Argon, Neon, Krypton hinzugefügt ist. Die mittels des kohlenwas serstoffhaltigen Gases, beispielsweise mittels Isobutan, Isobuten oder Methan erzeugten Ionen werden anschließend mittels einer gepulsten Biasspannung zu der zu beschichtenden Oberfläche des Bauteils beschleunigt und bilden dort eine a-C:H-Schicht aus.

Die vorstehend angegebenen Schichtdicken werden vorzugsweise durch Plas mabeschichtung derart hergestellt, dass das Aufbringen des Materials solange erfolgt, bis die jeweils gewünschte Schichtdicke erreicht ist. Während oder nach der Plasmabeschichtung wird die aufgebrachte Schichtdicke durch eine Schicht dickenprüfung überwacht.

Das verschleißschutzbeschichtete metallische Bauteil wird vorzugsweise in der Einspritztechnik an Einspritzventilen eingesetzt, insbesondere für Hochdruckan wendungen von Hydraulikventilen oder pneumatischen Ventilen. Besonders be vorzugt wird das verschleißschutzbeschichtete metallische Bauteil in einem Ku gelventil eingesetzt, wobei das Kugelventil einen kugelförmigen Gegenkörper um fasst, der dazu vorgesehen ist, am verschleißschutzbeschichteten metallischen Bauteil dichtend zur Anlage zu kommen. Das verschleißschutzbeschichtete metallische Bauteil weist insbesondere einen innenkegelförmigen Sitz zur zumin dest teilweisen Aufnahme des Gegenkörpers auf, wobei zumindest der innenke gelförmige Sitz eine Verschleißschutzschicht aufweist. Der innenkegelförmige Sitz weist vorteilhafterweise einen Öffnungswinkel von kleiner als 90° auf, vor zugsweise von 60°. Alternativ können auch andere metallische Bauteile eine der artige Verschleißschutzschicht aufweisen, wobei diese metallischen Bauteile ins besondere tribologischen Verschleißbeanspruchungen ausgesetzt sind. Dem nach können beispielsweise Düsennadeln, Pumpenkolben, Ventilstücke oder Gleitlagerschalen verschleißschutzbeschichtete Bauteile aufweisen. Im Folgenden werden drei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung an hand der vier Figuren näher erläutert. Hierbei zeigt

Fig. 1 eine Detailschnittdarstellung eines erfindungsgemäßen metallischen Bauteils zur Veranschaulichung eines Schichtaufbaus einer Verschleißschutz schicht gemäß einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Detailschnittdarstellung des metallischen Bauteils zur Veran schaulichung des Schichtaufbaus der Verschleißschutzschicht gemäß einer zwei ten Ausführungsform,

Fig. 3 eine Detailschnittdarstellung des metallischen Bauteils zur Veran schaulichung des Schichtaufbaus der Verschleißschutzschicht gemäß einer drit ten Ausführungsform, und

Fig. 4 eine vereinfachte schematische Schnittdarstellung eines Kugelventils mit dem erfindungsgemäßen verschleißschutzbeschichteten metallischen Bauteil gemäß Figur 3.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Gemäß den Figuren 1 bis 3 sind drei Ausführungsbeispiele eines verschleiß schutzbeschichteten metallischen Bauteils 1 dargestellt. Das mit einer Ver schleißschutzschicht 2 versehene metallische Bauteil 1 wird vorliegend in einem in Figur 4 näher dargestellten Kugelventil 6 eingesetzt, wobei durch Verschleiß schutzschicht 2 insbesondere der Verschleiß des tribologisch beanspruchten Bauteils 1 gesenkt wird.

Nach Figur 1 weist die Verschleißschutzschicht 2 gemäß der ersten Ausführungs form eine metallische Haftschicht 3a, eine Haftvermittlerschicht 3b sowie eine erste Deckschicht 3c auf, wobei die Haftvermittlerschicht 3b ein carbidbildendes wasserstofffreies Metall umfasst, und wobei die erste Deckschicht 3c einen was serstofffreien tetraedischen Kohlenstoff umfasst. Vorliegend sind die metallische Haftschicht 3a, die Haftvermittlerschicht 3b sowie die erste Deckschicht 3c je mit- tels eines PVD-Verfahrens, beispielsweise mitels Magnetronsputern oder Vaku umbogenverdampfung hergestellt. Die metallische Haftschicht 3a ist vollflächig auf einem Substrat 9 des Bauteils 1 aufgebracht. Anschließend wird die Haftver mitlerschicht 3b vollflächig auf die metallische Haftschicht 3a aufgebracht und abschließend vollflächig mit der ersten Deckschicht 3c beschichtet, wobei die ers te Deckschicht eine Schichtdicke von 1 pm aufweist.

Die metallische Haftschicht 3a weist Titan als Schichtmaterial auf und hat eine Schichtdicke von 100 nm. Die Haftvermitlerschicht 3b, oder auch carbidische Hartstoffschicht, weist eine Schichtdicke von 200 nm auf und umfasst in der ers ten Ausführungsform ein Titancarbid, wobei das stöchiometrische Verhältnis des Titancarbids zwischen Kohlenstoff und Metall bei 1:1 liegt, sodass eine stabile und vergleichsweise gut haftende Haftvermitlerschicht 3b gebildet wird. Alterna tiv kann auch ein stöchiometrische Verhältnis des Titancarbids zwischen Kohlen stoff und Metall in einem Bereich zwischen 3:1 und 1:10 gewählt werden. Die ers te Deckschicht 3c schützt das Bauteil 1 vor Verschleiß und senkt insbesondere den Reibwert zwischen dem Bauteil 1 und einem das Bauteil tribologisch bean spruchenden Gegenkörpers.

Die Verschleißschutzschicht 2 der in Figur 2 dargestellten zweiten Ausführungs form weist eine metallische Haftschicht 3a, eine Haftvermitlerschicht 3b, sowie eine erste Deckschicht 3c auf, wobei zwischen der metallischen Haftschicht 3a und der Haftvermitlerschicht 3b eine erste Gradientenschicht 4 angeordnet ist, um einen Konzentrationsgradienten zwischen der metallischen Haftschicht 3a und der Haftvermitlerschicht 3b zu erzeugen. Vorliegend umfasst die Haftvermit lerschicht 3b ein boridbildendes Metall und die erste Deckschicht 3c einen was serstofffreien tetraedischen Kohlenstoff. Die metallische Haftschicht 3a, die erste Gradientenschicht 4, die Haftvermitlerschicht 3b sowie die erste Deckschicht 3c werden je mitels eines PVD-Verfahrens, beispielsweise mitels Magnetronsput tern oder Vakuumbogenverdampfung hergestellt. Die metallische Haftschicht 3a ist vollflächig auf einem Substrat 9 des Bauteils 1 aufgebracht. Nachfolgend wird die erste Gradientenschicht 4 auf die metallische Haftschicht 3a aufgebracht. In einem weiteren Schrit wird die Haftvermitlerschicht 3b vollflächig auf die erste Gradientenschicht 4 aufgebracht und abschließend vollflächig mit der ersten Deckschicht 3c beschichtet, wobei die erste Deckschicht eine Schichtdicke von 1 mhh aufweist.

Die metallische Haftschicht 3a umfasst vorliegend Titan als Schichtmaterial und hat eine Schichtdicke von 100 nm. Die Haftvermittlerschicht 3b weist eine Schichtdicke von 200 nm auf und umfasst in der zweiten Ausführungsform ein Titanborid, wobei das stöchiometrische Verhältnis des Titanborids zwischen Me tall und Bor bei 1:2 liegt, sodass eine stabile und vergleichsweise gut haftende Haftvermittlerschicht 3b gebildet wird. Alternativ kann auch ein stöchiometrische Verhältnis des Titanborids zwischen Titan und Bor in einem Bereich

zwischen 10:1 und 1:10 gewählt werden. Die erste Gradientenschicht 4 umfasst ebenfalls Titanborid als Schichtmaterial, wobei die Konzentration des Boranteils mit zunehmender Schichtdicke der ersten Gradientenschicht 4 von der metalli schen Haftschicht 3a zur Haftvermittlerschicht 3b linear zunimmt. Vorliegend weist die ersten Gradientenschicht 4 eine Schichtdicke von 50 nm auf. Die erste Deckschicht 3c schützt das Bauteil 1 vor Verschleiß und senkt insbesondere den Reibwert zwischen dem Bauteil 1 und einem das Bauteil tribologisch

beanspruchenden Gegenkörpers. Mithin wird durch die chemische und strukturel le Ähnlichkeit der Schichten eine gute Anbindung der ersten Deckschicht 3c an das Substrat 9 realisiert.

In Figur 3 ist die dritte Ausführungsform des metallischen Bauteils 1 dargestellt, wobei die Verschleißschutzschicht 2 eine metallische Haftschicht 3a, eine Haft vermittlerschicht 3b, sowie eine erste Deckschicht 3c aufweist. Zwischen der Haftvermittlerschicht 3b und der ersten Deckschicht 3c ist eine zweite Gradien tenschicht 5 angeordnet, um einen Konzentrationsgradienten zwischen der Haft vermittlerschicht 3b und der ersten Deckschicht zu erzeugen. Vorliegend umfasst die Haftvermittlerschicht 3b ein carbidbildendes Metall und die erste Deckschicht 3c einen wasserstofffreien tetraedischen Kohlenstoff. Alternativ oder ergänzend kann die Haftvermittlerschicht 3b auch ein boridbildendes Metall aufweisen. Die metallische Haftschicht 3a, die Haftvermittlerschicht 3b, die zweite Gradienten schicht 5, sowie die erste Deckschicht 3c werden je mittels eines PVD- Verfahrens, beispielsweise mittels Magnetronsputtern oder Vakuumbogenver dampfung hergestellt. Die metallische Haftschicht 3a ist vollflächig auf einem Substrat 9 des Bauteils 1 aufgebracht. In einem weiteren Schritt wird die Haft vermittlerschicht 3b vollflächig auf die metallische Haftschicht 3a aufgebracht. Nachfolgend wird die zweite Gradientenschicht 5 auf die Haftvermittlerschicht 3b aufgebracht und abschließend vollflächig mit der ersten Deckschicht 3c beschich tet, wobei die erste Deckschicht eine Schichtdicke von 1 mhh aufweist. Darüber hinaus weist die Verschleißschutzschicht 2 ferner eine zweite Deckschicht 3d auf, die auf der ersten Deckschicht 3c aufgebracht wird und vorliegend eine Schicht dicke von ebenfalls 1 mhh aufweist. Die zweite Deckschicht wird vorliegend mittels eines PECVD-Verfahrens erzeugt.

Die metallische Haftschicht 3a umfasst vorliegend Titan als Schichtmaterial und hat eine Schichtdicke von 100 nm. Die Haftvermittlerschicht 3b weist eine

Schichtdicke von 200 nm auf und umfasst in der dritten Ausführungsform ein Titancarbid und bildet eine stabile und vergleichsweise gut haftende

Haftvermittlerschicht 3b aus. Alternativ kann auch ein Titanborid als

Haftvermittlerschicht 3b vorgesehen sein. Die zweite Gradientenschicht 5 um fasst einen wasserstofffreien tetraedischen Kohlenstoff als Schichtmaterial, wobei die Konzentration des Kohlenstoffanteils mit zunehmender Schichtdicke der zweiten Gradientenschicht 5 von der Haftvermittlerschicht 3b zur ersten Deck schicht 3c linear zunimmt. Vorliegend weist die zweite Gradientenschicht 5 eine Schichtdicke von 50 nm auf. Die zweite Deckschicht 3d umfasst einen amorphen wasserstoffhaltigen Kohlenstoff als Schichtmaterial. Die erste und zweite Deck schicht 3c, 3d schützen das Bauteil 1 vor Verschleiß und senkt insbesondere den Reibwert zwischen dem Bauteil 1 und einem das Bauteil 1 tribologisch

beanspruchenden Gegenkörpers 7. Mithin wird durch die chemische und struktu relle Ähnlichkeit der Schichten eine fest sitzende und gut haftende Anbindung der ersten und zweiten Deckschicht 3c, 3d an das Substrat 9 realisiert.

Gemäß Figur 4 umfasst ein Kugelventil 6 ein verschleißschutzbeschichtetes metallisches Bauteil 1 nach Figur 3 sowie einen kugelförmigen Gegenkörper 7. Der Gegenkörper 7 ist dazu vorgesehen, am verschleißschutzbeschichteten metallischen Bauteil 1 dichtend zur Anlage zu kommen, wobei eine Oberfläche 10 des Bauteils 1 insbesondere an einem innenkegelförmigen Sitz 8 durch den Gegenkörper 7 tribologisch beansprucht wird. Der innenkegelförmige Sitz 8 dient zur teilweisen Aufnahme des Gegenkörpers 7 und weist vorliegend einen Öff nungswinkel 11 von 60° auf. Das verschleißschutzbeschichtete metallische Bauteil 1 weist an der Oberfläche 10 eine auf einem Substrat 9 des Bauteils 1 aufgebrachte Verschleißschutzschicht 2 gemäß Figur 3 auf, um den Verschleiß im Dichtbereich zwischen dem Gegenkörper 7 und dem innenkegelförmigen Sitz

8 durch die stabile und gut haftende Verschleißschutzschicht 2 zu reduzieren und damit die Lebensdauer des Kugelventils zu erhöhen.