MENTES

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Gleitlagerelementes umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Substrates umfassend eine Trägerschicht, Abschei den einer Laufschicht auf dem Substrat mittels Magnetronsputtem.

Weiter betrifft die Erfindung ein Gleitlagerelement umfassend eine Trägerschicht und eine Laufschicht, die metallische Teilchen umfasst bzw. aus metallischen Teilchen besteht, und ge gebenenfalls zwischen der Trägerschicht und der Laufschicht eine Lagermetallschicht, um fasst.

Die Herstellung von Laufschichten für Gleitlager mittels PVD-Verfahren ist aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt beispielsweise die AT 414 128 B ein Verfahren zur Her stellung eines Gleitlagers aus zumindest einem Träger und einer darauf angeordneten Rand schicht aus einer Aluminiumlegierung. Die Randschicht wird gemäß einer Ausführungsvari ante mit einem Sputterverfahren, insbesondere einem Gleichstrommagnetronsputterverfahren, hergestellt werden.

Auch die AT 517 717 Bl beschreibt ein Verfahren zur Abscheidung einer Schicht auf einem Gleitlagerelementrohling aus der Gasphase in einem Prozessgas, nach dem die Schicht aus zu mindest einem Target, das eine Metallkombination mit einem metallischen Basiselement um fasst oder daraus besteht, durch zumindest teilweises Zerstäuben des Targets und anschließen des Niederschlagen der zerstäubten Targetbestandteile auf dem Gleitlagerelementrohling her gestellt wird.

Obwohl Sputterschichten an sich sehr gute Eigenschaften aufweisen, die damit hergestellten Gleitlager demnach sehr hochwertig sind, besteht ein Bedarf zur weiteren Verbesserung der artiger Gleitlager, insbesondere wenn diese unter sehr widrigen Bedingungen betrieben wer den.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, Gleitlagerelemente mit Sputterlauf- schichten bzw. deren Herstellung zu verbessern. Die Aufgabe der Erfindung wird mit dem eingangs genannten Verfahren gelöst, wonach vor gesehen ist, dass die Laufschicht mittels Hochleistungsimpulsmagnetronsputtem abgeschie den wird.

Weiter wird die Aufgabe bei dem eingangs genannte Gleitlagerelement dadurch gelöst, dass die Laufschicht eine Oberflächenrauigkeit Ra nach DIN EN ISO 4287:1984 von maximal 10 pm aufweist.

Von Vorteil ist dabei, dass das durch die mit dem Hochleistungsimpulsmagnetronsputtern aus dem zumindest einen Target erzeugten geladenen Teilchen eine sehr glatte Oberfläche erzeugt werden kann. In der Lolge kann damit die Reibung zwischen dem Gleitlagerelement und dem damit im tribologisch Bezug stehenden Bauteil bzw. dem vom Gleitlagerelement gelagerten Bauteil reduziert werden, sodas s das Gleitlagerelement über einen längeren Zeitraum einsetz- bar bleibt. Zudem können damit sehr dichte Laufschichten erzeugt werden. Dies wiederum reduziert das Eindiffundieren von korrosiven Medien in das Gleitlagerelement, sodass eine unterhalb der Laufschicht angeordnete Schicht des Gleitlagerelementes, wie beispielswiese eine Lagermetallschicht, besser vor korrosiven Angriffen geschützt ist, womit in weiterer Lolge die Verwendungsdauer des Gleitlagerelementes ebenfalls erhöht werden kann.

Gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Laufschicht direkt auf der Trägerschicht abgeschieden wird. Es kann damit ein vereinfachter Schichtauf bau erreicht werden. Zudem ist damit eine verbesserte Haftung der Laufschicht auf der Trä gerschicht erreichbar, da hochenergetische Teilchen des Targets in die Trägerschicht zumin dest teilweise eindringen, also in die Trägerschicht implantiert werden, womit eine Art Ver- krallung bzw. eine Art Lormschluss zwischen der Laufschicht und der Trägerschicht erreicht werden kann. Aus dem gleichen Grund kann gemäß einer Ausführungsvariante des Gleitla gerelementes vorgesehen sein, dass Teilchen der Laufschicht zumindest teilweise in das Sub strat eingedrungen angeordnet sind.

Nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Trä gerschicht während der Abscheidung der Laufschicht in-situ gereinigt wird. Der Begriff „während“ ist dabei nicht zwangsweise so zu verstehen, dass die Reinigung der Oberfläche des Substrats bzw. der Trägerschicht gleichzeitig mit der Abscheidung der Laufschicht er folgt. Die Abscheidung kann auch an die Reinigung (unmittelbar) anschließend durchgeführt werden. Bei dieser Ausführungsvariante wird das zu beschichtende Substrat, also insbeson dere die Trägerschicht, mit den vom Target verdampften Teilchen gereinigt. Ein Targetwech sel oder das Reinigung in einer anderen Anlage ist daher nicht notwendig, womit die Herstel lung des Gleitlagerelementes durch Einsparung von Prozessschritten vereinfacht werden kann.

Wie bereits voranstehend angedeutet, kann nach einer anderen Ausführungsvariante der Erfin dung vorgesehen sein, dass auf die Trägerschicht vor der Abscheidung der Laufschicht eine Lagermetallschicht aufgebracht wird. Das Mehrschichtgleitlagerelement weist damit entspre chende Notlaufeigenschaften auf, falls die Laufschicht beginnt zu verschleißen, wobei bis da hin die Laufschicht die darunter angeordnete Lagermetallschicht besser vor Korrosion schüt zen kann, wie dies voranstehend ausgeführt wurde.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen werden, dass das Substrat während der Abscheidung der Laufschicht bewegt, insbesondere gedreht, wird, wo mit eine gleichmäßigere Schichtdicke der Lauf Schicht erreicht werden kann.

Nach weiteren Ausführungsvarianten der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Lauf schicht aus mehreren Teillauf schichten mit unterschiedlicher Zusammensetzung aufgebaut wird und dass gegebenenfalls die mehreren Teillaufschichten alternierend abgeschieden wer den. Die Laufschicht ist damit besser an die Erfordernisse im Lauf des Gleitlagers anpassbar, insbesondere kann damit eine Teillaufschicht eine Haftungsvermittlungsrolle zwischen der ei gentlichen Laufschicht und der Trägerschicht haben, wobei diese Teillaufschicht Teilchen aufweisen kann, die besser in das darunter liegenden Substrat implantiert werden können. Mit der alternierenden Anordnung der Teillaufschichten können Diffusionswege weiter verringert werden, womit ein Verbesserung des Korrosionsschutzes des Substrates erreicht werden kann, also beispielsweise der Lagermetallschicht und/oder der Trägerschicht.

Zur weiteren Verbesserung der voranstehend genannten Effekte kann gemäß zumindest einer der folgenden Ausführungsvarianten der Erfindung vorgesehen sein: dass zur Erzeugung der Laufschicht zumindest ein Target verwendet wird, wobei das

Target mit einer Pulsfrequenz betrieben wird, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 100 Hz bis 1500 Hz oder aus einem Bereich von 500 Hz bis 2500Hz, und/oder dass für die Abscheidung Pulse mit einer Pulslänge zwischen 10 m8 und 100 m8 einge setzt werden, und/oder dass die Targets mit einer Leistung betrieben werden, die ausgewählt ist aus einem Bereich von 2 W/cm ² bis 50 W/cm ² ; und/oder dass ein Tastverhältnis zwischen 0,01 und 0,5 angewandt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Laufschicht eine kolumnare Struktur mit Säulen aufweist, wobei die Säulen einen Winkel zu einer Oberfläche des Substrates, auf der die Laufschicht angeordnet ist, einnehmen, der ausge wählt ist aus einem Bereich von 80 ⁰ bis 110 °. Durch die Längserstreckung der Säulen in Be lastungsrichtung kann die Tragfähigkeit der Laufschicht verbessert werden. Zudem können Belastungen unmittelbarer in die unter der Laufschicht angeordnete Schicht eingeleitet wer den, wenn sich zumindest einzelne der Säulen durchgehend durch die gesamte Dicke der Laufschicht erstrecken.

Zur weiteren Verbesserung zumindest eines dieser Effekte kann gemäß einer Ausführungsva riante vorgesehen sein, dass die Säulen in Draufsicht auf die Laufschicht einen maximalen Durchmesser aufweisen, der ausgewählt ist aus einem Bereich von 0,5 nm bis 300 nm

Vorzugsweise kann nach einer weiteren Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass die Lauf schicht eine Schichtdicke zwischen 10 mhi bis 100 mhi aufweist.

Zur weiteren Verbesserung des Schutzes von einer unter der Laufschicht angeordneten Schicht des Gleitlagerelementes kann nach einer anderen Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass die Laufschicht eine Härte zwischen 10 HV 0,01 und 800 HV 0,1 aufweist.

Wie voranstehend ausgeführt, kann zur besseren Anpassbarkeit der Laufschicht an die Ein satzbedingungen und der Schutzfunktion der Laufschicht nach Ausführungsvarianten der Er findung vorgesehen sein, dass die Laufschicht als Gradientenschicht mit einem Konzentrati onsgradienten zumindest eines Bestandteils der Laufschicht ausgebildet ist, oder dass die Laufschicht als Abfolge von mehreren Teillauf schichten mit unterschiedlicher Zusammenset zung ausgebildet ist. Ein schnellerer Einlauf der Laufschicht kann erreicht werden, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen ist, dass die Laufschicht eine Schichtdicken toleranz zwischen ± 1 mhi und ± 10 mhi aufweist.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.

Es zeigen jeweils in vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 ein mehrschichtiges Gleitlagerelement in Seitenansicht;

Fig. 2 einen schematischen Aufbau einer Beschichtungsvorrichtung;

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einer Ausführungsvariante eines Gleitlagerelementes;

Fig. 4 einen Ausschnitt aus einer Laufschicht.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, un ten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

Angaben zu den Legierungszusammensetzungen sind so zu verstehen, dass diese übliche Ver unreinigungen, wie sie in großtechnisch eingesetzten Rohstoffen auftreten, mitumfassen. Es besteht aber im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass Rein- bzw. Reinstmetalle bzw. Rein- oder Reinststoffe eingesetzt werden.

Weiter sind Angaben zu Zusammensetzungen in Gew.-% zu verstehen, sofern nicht etwas an deres ausdrücklich angegeben ist.

Fig. 1 zeigt ein Gleitlagerelement 1 (auch als Mehrschichtgleitlagerelement bezeichenbar) in Form einer Gleitlagerhalb schale. Dargestellt ist eine zweischichtige Variante des Gleitla gerelements 1, bestehend aus einer Trägerschicht 2 (auch als Stützschicht bezeichenbar) und einer Laufschicht 3, die auf einer Vorderseite 4 (radial inneren Seite) des Gleitlagerelements 1, die einem zu lagernden Bauteil zuwendbar ist, angeordnet ist.

Gegebenenfalls kann eine Lagermetallschicht 5 zwischen der Laufschicht 3 und der Träger schicht 2 angeordnet sein, wie dies in Fig. 1 strichliert angedeutet ist.

Der prinzipielle Aufbau derartiger Gleitlagerelemente 1, wie sie z.B. in Verbrennungskraft maschinen Verwendung finden, ist aus dem Stand der Technik bekannt, sodass sich weitere Ausführungen hierzu erübrigen. Es sei jedoch erwähnt, dass weitere Schichten angeordnet werden können, also beispielsweise zwischen der Lagermetallschicht 5 und der Trägerschicht 1 eine Haftvermittlerschicht und/oder eine Diffusionssperrschicht, etc., wenngleich dies nicht notwendig ist, wie im Folgenden bzw. im Voranstehenden ausgeführt wird bzw. ist. Bevor zugt kann also vorgesehen sein, dass die Laufschicht 3 direkt auf der Trägerschicht 1 angeord net ist, oder gegebenenfalls die Lagermetallschicht 5 direkt auf der Trägerschicht 1 und die Laufschicht 3 direkt auf der Lagermetallschicht 5 angeordnet sind.

Im Rahmen der Erfindung kann das Mehrschichtgleitlager 1 auch anders ausgeführt sein, bei spielsweise als Lagerbüchse, wie dies in Fig. 1 strichliert angedeutet ist. Ebenso sind andere Ausführungsformen von Mehrschichtgleitlagem 1 möglich.

Die Trägerschicht 2 ist aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. Insbesondere kann sie aus Stahl bestehen. Sie kann aber auch aus einem anderen Werkstoff, der dem Gleitlagerele ment 1 die erforderliche Strukturfestigkeit verleiht, bestehen. Derartige Werkstoffe sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise kann die Trägerschicht 2 aus einer Kupfer bronze bestehen.

Für die Lagermetallschicht 5 sowie die Zwischenschichten können (auch) die aus dem ein schlägigen Stand der Technik bekannten Legierungen bzw. Werkstoffe verwendet werden, und sei diesbezüglich darauf verwiesen. Beispielsweise kann die Lagermetallschicht 5 kann aus einer (bleifreien) Kupfer- oder Aluminium- oder Silber- oder Bismut- oder Zinnbasisle gierung bestehen. Beispiele hierfür sind:

1. Lagermetalle auf Aluminiumbasis (nach DIN ISO 4381 bzw. 4383):

Al-Sn-Legierungen, Al-Sn-Cu-Legierungen, Al-Sn-Ni-Mn-Legierungen, Al-Sn-Si-Legierun- gen, Al-Sn-Si-Cu-Legierungen, z.B. AlBil5Mo2, Al-BillCu0,5Ni0,5, AlBi25Cu, AlSn25Si7,5, AlSn20, AlSn20Cu, AlSn20Sbl0; AlSnöCuNi, AlSn20Cu, AlSi4Cd, AlCd3CuNi, AlSillCu, AlSnöCu, AlSn40, AlSn25CuMn, AlSillCuMgNi;

2. Lagermetalle auf Kupferbasis (nach DIN ISO 4383):

CuSn8-10, CuA110Fe5Ni5, CuZn31Sil, CuPb24Sn2, CuSn8Bil0, CuBi40, CuBi20,

CuAg20;

3. Lagermetalle auf Zinnbasis:

SnSb8Cu4, SnSbl2Cu6Pb, SnCulO, SnAg20, SnSb20Cu5;

4. Lagermetalle auf Silberbasis:

AgSnl0-40, AgCuSn, AgSn20, AgBil5, AgCu20;

5. Lagermetalle auf Bismustbasis:

BiCu0,l-10Sn0,5-10, BiAg20, BiCu20.

Für den Fall, dass eine Lagermetallschicht 5 angeordnet wird, kann diese mit üblichen Metho den auf der Trägerschicht 2 angeordnet bzw. abgeschieden werden. Beispielsweise kann sie walzplattiert oder schmelzmetallurgisch oder galvanisch abgeschieden werden.

Die Laufschicht 3 besteht vorzugsweise aus einer Basislegierung die als Hauptlegierungsele ment ein Element aus einer Al, Cu, Ag, Sn, Bi, Sb umfassenden Elementgruppe aufweist. Das Basiselement stellt dabei (wie auch generell in der Beschreibung) - verglichen mit den weite ren Legierungselementen - mengenmäßig den größten Anteil dar. Die Laufschicht 3 kann ebenfalls aus den voranstehend genannten Legierungen ausgewählt sein, beispielsweise durch AlSn20Cul oder AlSn40 oder eine Legierung auf Zinnbasis oder auf Bismutbasis oder auf Silberbasis oder durch eine Schicht aus Reinsilber mit den erschmelzungs- und/oder abschei- dungsbedingten Verunreinigungen oder aus Reinkupfer oder aus CuSn oder CuAl gebildet sein. Die Zusammensetzung der Laufschicht 3 ist aber jedenfalls unterschiedlich zu jener der Lagermetallschicht 5, falls diese vorhanden ist. Die Diffusionssperrschicht und/oder Bindeschicht kann z.B. durch Al, Mn, Ni, Fe, Cr, Co,

Cu, Ag, Mo, Pd sowie NiSn- bzw. NiCr- bzw. CuSn-Legierungen gebildet sein. Andere be kannte Metalle und metallische Legierungen sind ebenfalls denkbar.

Es besteht weiter die Möglichkeit, dass auf der Laufschicht 3 eine Schicht angeordnet ist bzw. wird. Diese weitere Schicht kann die Funktion einer Einlauf Schicht haben. Beispielsweise kann diese weitere Schicht Zinn oder eine Gleitlackschicht bzw. generell Polymerschicht mit Festschmierstoffpartikeln sein.

Es ist vorgesehen, dass die Laufschicht 3 mittels Hochleistungsimpulsmagnetronsputtern (Hi- PIMS) auf dem Substrat, also gemäß Ausführungsvarianten der Erfindung insbesondere ent weder direkt auf der Trägerschicht 2 oder der Lagermetallschicht 5, abgeschieden wird. Dabei lässt man während des Sputtervorgangs kurze Spannungsimpulse auf das Target (Kathode) einwirken und erhält mit einer hohen Plasma- Elektronendichte hohe Elektronenstoß-Ionisie- rungsraten, die zu einem hohen Ionisierungsanteil der gesputterten Spezies führt.

Fig. 2 zeigt einen schematischen Aufbau einer Sputteranlage 6.

Beim angewandten Verfahren werden geladene metallische Teilchen 7 in einem Feld einer entsprechenden magnetischen Quelle 3 beschleunigt und auf eine Zielelektrode bzw. zumin dest ein Target 9 gelenkt. Das Target 9 ist zugleich die Kathode.

Als Quelle der Teilchen 7 dient ein ionisiertes Edelgas bzw. ein Plasma 10. Die beschleunig ten Teilchen 7 schlagen beim Auftreffen auf das Target 9 Atome 11 aus der Oberfläche des Targetmaterials heraus. Weiter kommt es durch den hohen Ionisierungsgrad in der Abscheide kammer der Sputteranlage 6 ebenfalls zur Ionisierung von Metallteilchen (Atomen 11). Die Atome 11 bewegen sich mit hoher Geschwindigkeit und Energiedichte in Richtung auf das Substrat 12 und schlagen sich dort als Laufschicht 3 nieder.

Das Target 9 wird während des Verfahrens mit hoch energetischen Impulsen beaufschlagt.

Das Substrat 12 soll nicht auf die in Fig. 2 dargestellte Plattenform beschränkt sein, sondern können erfindungsgemäß auch davon abweichende Formen, beispielsweise Lagerhalbschalen, verwendet werden. Das Prozessgas, also insbesondere das Inertgas, wie beispielweise Argon, kann über zumin dest einen Einlass 13 zugeführt werden.

Das Target 9 kann die gewünschte Zusammensetzung der Laufschicht 3 aufweisen. Es ist aber auch möglich mehrere Targets 9 einzusetzen, die jeweils unterschiedlich zusammengesetzt sind, und die Zusammensetzung der Laufschicht 3 aus diesen mehreren Targets 9 herzustel len. Dazu können die Abdampfraten der Targets 9 der gewünschten Zusammensetzung der Laufschicht 3 entsprechend unterschiedlich gestaltet werden.

Lür die Abscheidung der Laufschicht 3 auf dem Substrat 12 können folgende Parameter ange wandt werden:

Prozessdruck: 30xl0 ² mbar bis lxlO ³ mbar Prozesstemperatur: 50 °C bis 200 °C Puls ström: 10 A und 100 A Pulsfrequenz: 500 Hz und 2500 Hz Pulslänge: 10ps - 100 ps.

Targetleistung: 2 W/cm ² - 50W/cm ²

Gemäß einer Ausführungsvariante des Verfahrens kann vorgesehen sein, dass die Träger schicht 2 als Substrat 12 zur Direktbeschichtung mit der Laufschicht 3 während der Abschei dung der Laufschicht 3 in-situ gereinigt wird. Dazu wird die Trägerschicht 2, die gegebenen falls vorgereinigt worden ist, in der Beschichtungskammer 14 angeordnet, beispielsweise auf einem geeigneten Substratträger (wie auch bei voranstehend angeführter Verfahrensvariante), und nach Herstellung der geeigneten Atmosphäre in-situ gereinigt. Hierfür können die folgen den Parameter angewandt werden:

Prozessdruck: 90xl0 ² mbar bis lxlO ³ mbar Prozesstemperatur: 25 °C bis 150 °C Spitzenstrom: 50 A bis 1000 A Pulsfrequenz: 100 Hz und 1000 Hz Pulslänge: 10 ps bis 100 ps Targetleistung: 0,1 W/cm ² bis 10 W/cm ² Unterstützend zum Target 9 kann das Substrat 12 mit einer Bias-Spannung zwischen 100 V bis 1500 V beaufschlagt werden.

Danach kann die Abscheidung der Laufschicht 3 unmittelbar an diese Reinigung anschließend mit den voranstehend genannten Parametern erfolgen.

Es wird also bei dieser Ausführungsvariante der Prozessschritt „Abscheidung der Laufschicht 2“ auf mehrere Teilschritte aufgeteilt. Die Angabe „während der Abscheidung der Lauf schicht 3“ ist in diesem Sinne zu verstehen.

Der Substratträger kann während der Behandlung bzw. Abscheidung stillstehend verbleiben. Nach einer Ausführungsvariante des Verfahrens kann aber auch vorgesehen sein, das Substrat bewegt, insbesondere gedreht, wird. Der Substrathalter kann also beispielsweise ein Drehtel ler sein. Andere Bewegungsabläufe während der Abscheidung der Laufschicht 3 sind eben falls denkbar.

In Lig. 3 ist ein Ausschnitt aus einer Au sführungs Variante des Gleitlagerelementes 1 darge stellt. Bei dieser Ausführungsvariante weist die Laufschicht 3 ein Aufbau aus mehreren Teil laufschichten 15, 16 auf. Die Teillaufschicht 15 weist dabei eine zur Zusammensetzung der Teillaufschicht 16 unterschiedliche Zusammensetzung auf. Beispielsweise kann die Teillauf schicht 15 aus einer Kupferbasislegierung oder einer Aluminiumbasislegierung oder aus Sil ber bestehen, und die Teillauf Schicht 16 aus einem der Elemente Nickel, Kobalt, Chrom, Mo lybdän, Titan, Edelstahl, Kupfer, Aluminium oder deren Legierungen, wobei das genannten Element das Basiselement (Element mit dem höchsten Anteil) bildet, gebildet sein.

Im einfachsten Lall ist die Laufschicht 3 nur aus einer Teillaufschicht 15 und einer Teillauf schicht 16 gebildet. Nach einer anderen Ausführungsvariante des Verfahrens kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die mehreren Teillaufschichten 15, 16 alternierend abgeschieden werden, sodass eine vielschichtige Laufschicht 3 entsteht, wie diese aus Lig. 3 zu ersehen ist.

Es sei dazu angemerkt, des weder die Anzahl der einzelnen Teillaufschichten 15, 16 noch de ren konkrete in Lig. 3 dargestellte Anordnung beschränkend zu verstehen ist. Die Lig. 3 soll lediglich das Prinzip verdeutlichen.

Die Teillauf schichten 15, 16 stehen bevorzugt in direkten Kontakt miteinander. Es besteht weiter die Möglichkeit, dass die Laufschicht 3 aus mehr als zwei unterschiedlichen Teillaufschichten 15, 16 aufgebaut wird.

Zur Herstellung des mehrschichtigen Lauf schichtaufb aus kann eine der Anzahl der unter schiedlichen Teillaufschichten 15, 16 entsprechende Anzahl an unterschiedlichen Targets 9 eingesetzt werden. Es besteht aber auch die Möglichkeit, die unterschiedliche Zusammenset zung über die Abdampfrate(n) an Targetmaterial aus einem Target 9 oder mehreren Targets 9 zu erhalten.

Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Lauf schicht 3 so abgeschieden wird, dass Teilchen der Laufschicht 3 zumindest teilweise in das Substrat 12, also beispielsweise die Trägerschicht 2 oder die Lagermetallschicht 5, eindrin- gen, also implantiert werden. Lür diese Ausführungsvariante können folgende Prozessparame ter angewandt werden:

Prozessdruck: 30xl0 ² mbar bis lxlO ³ mbar Prozesstemperatur: 50 °C bis 150 °C Pulsstrom: 10 A bis 500 A Pulsfrequenz: 100 Hz bis 1500 Hz Pulslänge: 10 ps bis 100 ps Targetleistung: 2 W/cm ² bis 20 W/cm ²

Unterstützend zum Target 9 kann das Substrat mit einer Bias-Spannung zwischen 10 V bis 500 V beaufschlagt werden.

Bei sämtlichen Ausführungsvarianten des Verfahrens kann es von Vorteil sein, wenn gemäß einer weiteren Ausführungsvariante ein Tastverhältnis zwischen 0,01 und 0,5 angewandt wird. Das Tastverhältnis beschreibt dabei das Ein- Aus-Verhältnis der Pulse.

Mit dem beschriebenen Verfahren kann ein Gleitlagerelement 1 mit einer Laufschicht 3 her gestellt werden, die eine Oberfläche 17 mit einer Oberflächenrauigkeit Ra nach DIN EN ISO 4287:1984 von maximal 8 pm aufweist. Insbesondere kann die Oberflächenrauigkeit Ra zwi schen 1 pm und 8 pm betragen.

Weiter kann die gemittelte Rauhtiefe Rz nach DIN EN ISO 4287:1984 zwischen 1 pm und 10 pm betragen. Die Laufschicht 3 kann dabei gemäß einer Ausführungsvariante eine Schichtdickentoleranz zwischen 10 pm und 100 p m aufweisen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante, die in Fig, 4 dargestellt ist, kann vorgesehen sein, dass die Laufschicht 3 eine kolumnare Struktur mit Säulen 18 aufweist, wobei die Säulen 18 einen Winkel zu einer Oberfläche 19 des Substrates, also beispielsweise der Trägerschicht 3, auf der die Laufschicht 3 angeordnet ist, einnehmen, der ausgewählt ist aus einem Bereich von 80 ⁰ bis 110 °. Beispielsweise können die Säulen 18 zumindest annähernd rechtwinkelig zu dieser Oberfläche 19 angeordnet sein.

Der Winkel wird dabei zwischen der Höhe der Säulen 18 und der Oberfläche 19 ausgebildet. Die Höher der Säulen 18 ist bevorzugt (deutlich) größer, als ein Durchmesser 20 der Säulen 18. Dieser Durchmesser 20 der Säulen 18 kann nach einer weiteren Ausführungsvariante ei nen Wert aufweisen, der ausgewählt ist aus einem Bereich von 0,5 nm bis 300 nm. Der Durchmesser 20 ist dabei der maximale Durchmesser, als der Durchmesser eines Hüllkreises, der die jeweilige Säule 18 an der Oberfläche 19 gerade umgibt.

Die Laufschicht 3 kann generell eine Schichtdicke 21 zwischen 10 pm bis 100 pm aufweisen.

Weiter kann die Laufschicht 3 gemäß einer anderen Ausführungsvariante eine Härte zwischen 10 HV 0,01 und 800 HV 0,1 aufweisen.

Wie bereits voranstehend ausgeführt, kann vorgesehen sein, dass die Laufschicht 3 als Ab folge von mehreren Teillaufschichten 15, 16 mit unterschiedlicher Zusammensetzung ausge bildet ist. Gemäß einer Ausführungsvariante dazu kann vorgesehen sein, dass die Laufschicht 3 als Gradientenschicht mit einem Konzentrationsgradienten zumindest eines Bestandteils der Laufschicht 3 ausgebildet ist. Die Konzentration dieses Bestandteils kann dabei in Richtung auf die Trägerschicht 2 zunehmen oder abnehmen. Die Teillaufschicht 15 kann aus einer Kup ferbasislegierung oder einer Aluminiumbasislegierung oder aus Silber bestehen, und die Teil laufschicht 16 aus einem der Elemente Nickel, Kobalt, Chrom, Molybdän, Titan, Edelstahl, Kupfer, Aluminium oder deren Legierungen, wobei das genannten Element das Basiselement (Element mit dem höchsten Anteil) bildet, bestehen.

Beispiele: Auf konventionellen Bleibronzen Trägerschicht 2 in Form von Lagerschalen mit und ohne Lagermetallschicht 5 als Substrat 12 wurde nach der Formgebung, Reinigung, etc., eine Lauf schicht 3 aus AlSn20Cul so abgeschieden, dass Teilchen der Laufschicht 3 zumindest teil weise in das Substrat 12, also die Trägerschicht 2 oder eine Lagermetallschicht 5, eindringen, also implantiert werden. Für diese Ausführungsvariante wurden folgende Prozessparameter angewandt:

Prozessdruck: 1,5x10-2 mbar bis 9,5x10-3 mbar Prozesstemperatur: 25 °C bis 80 °C Pulsstrom: 50 A bis 70 A Pulsfrequenz: 1200 Hz bis 1500 Hz Pulslänge: 25 ps bis 35 ps Targetleistung: 3 W/cm ² bis 4 W/cm ²

Unterstützend dazu wurde das Substrat 12 mit einer Bias-Spannung zwischen 600 V bis 700 V beaufschlagt.

Anschließend wurde nach etwa 15 Minuten die Bias-Spannung vom Substrat 12 abgeschaltet und der Pulsstrom auf 40 A bis 50 A sowie die Pulsfrequenz auf 600 Hz bis 800 Hz reduziert um eine gute Beschichtungsrate mit erhöhter Targetleistung, welche zw. 8 W/cm ² bis 12 W/cm ² lag, zu erreichen.

Im Querschliff sind bei dem erfindungsgemäßen Gleitlagerelement 1 im Unterschied zu mit einem konventionellen Sputterverfahren AT 414 128 B auf einer Bleibronze abgeschiedenen Laufschicht 3 nahezu keine Fehlstellen zwischen der Laufschicht 3 und dem Substrat 12 er kennbar.

Die beschichteten Lagerschalen wurden einem Korrosionstest unterzogen, um die Dichtheit der Laufschicht 3 prüfen zu können. Auch hier zeigten die erfindungsgemäßen Gleitlagerele mente 1 bessere Werte als herkömmlich mittels einem konventionellen Sputterverfahren ge mäß AT 414 128 B beschichtete Gleitlagerelemente.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle be merkt sei, dass auch Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander mög lich sind. Der Ordnung halber sei abschließend daraufhingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus das Gleitlagerelement 1 und die Sputteranlage 6 nicht notwendigerweise maßstäblich dargestellt sind.

Bezugszeichenaufstellung Gleitlagerelement Trägerschicht Lauf Schicht Vorderseite Lagermetallschicht Sputteranlage Teilchen Quelle Target Plasma Atom Substrat Einlass Beschichtungskammer Teillauf Schicht Teillauf Schicht Oberfläche Säule Oberfläche Durchmesser Schichtdicke