Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils das ein metallisches Substrat, insbesondere aus Messing oder Aluminium, und eine auf einer Oberfläche des Substrats vorgesehene Korrosionsschutzbeschichtung aufweist.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Herstellung einer Korrosions- schutzbeschichtung für Bauteile aus einem metallischen Substrat bekannt, um das Substrat vor Kontakt mit einem Korrosionsmedium, beispielsweise Wasser oder Wasserdampf, und somit vor Korrosion zu schützen. Bei Bauteilen für Fenster und Türen, beispielsweise Griffen oder Beschlägen, werden häufig Galvanisierungsverfahren oder sogenannte nasschemische Verfahren verwendet, um eine gleichmäßige Beschichtung der Bauteile mit einer Korrosionsschutzbe- Schichtung zu erzielen. Diese Verfahren sind aber sehr aufwändig. Zudem besteht der Wunsch, den Korrosionsschutz solcher Bauteile zu verbessern, um die Beständigkeit der Bauteile gegen Korrosionsmedien zu verbessern.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Bauteils mit ei- nem Korrosionsschutz bereitzustellen. Hauptmerkmale der Erfindung sind im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 angegeben. Ausgestaltungen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 14.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils, das ein metalli- sches Substrat, insbesondere aus Messing oder Aluminium, und eine auf einer Oberfläche des Substrats vorgesehene Korrosionsschutzbeschichtung aufweist. Die Korrosionsschutzbeschichtung weist eine Diffusionsschicht und eine Korrosionsschutzlage auf. Die Diffusionsschicht ist unmittelbar auf die Oberfläche des Substrats aufgebracht und umfasst zumindest bereichsweise ein Material, das bei Kontakt mit einem Korrosionsmedium ein raumforderndes Korrosions- produkt erzeugt. Die Korrosionsschutzlage weist zumindest eine erste Korrosionsschutzschicht und zumindest eine zweite Korrosionsschutzschicht auf. Die erste Korrosionsschutzschicht bildet eine Sperre für das Korrosionsmedium und die zweite Korrosionsschutzschicht weist ein Material auf, das bei Kontakt mit einem Korrosionsmedium ein raumforderndes Korrosionsprodukt erzeugt. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

a. Bereitstellen des metallischen Substrats, wobei die Oberfläche des Substrates chemisch und physikalisch gereinigt ist,

b. Aufbringen der Diffusionsschicht auf das Substrat,

c. Aufbringen einer ersten Korrosionsschutzschicht, und

d. Aufbringen der zweiten Korrosionsschutzschicht auf die erste Korrosionsschutzschicht.

Die Diffusionsschicht sowie die erste Korrosionsschutzschicht und die zweite Korrosionsschutzschicht werden jeweils mit einem physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren, insbesondere einem Lichtbogenverdampfungsverfahren oder einem Kathodenzerstäubungsverfahren, aufgebracht.

Der Schichtaufbau mit einer Diffusionsschicht, die unmittelbar auf das Substrat aufgebracht ist und mit mehreren Korrosionsschutzschichten, die unterschiedliche Eigenschaften aufweisen, stellt einen verbesserten Korrosionsschutz bereit. Die erste Korrosionsschutzschicht stellt eine Sperre für das Korrosionsmedium dar, die ein Eindringen des Korrosionsmediums in das Bau- teil bzw. in unter der ersten Korrosionsschutzschicht liegende Schichten verhindert. Weist die erste Korrosionsschutzschicht eine Fehlstelle oder Beschädigung auf, gelangt das Korrosionsmedium mit einer unter dieser liegenden zweiten Korrosionsschutzschicht in Kontakt, die durch Erzeugen des Korrosionsprodukts das Korrosionsmedium einschließen und die Fehlstelle schließen kann, so dass ein Ausbreiten des Korrosionsmediums verhindert ist. Sollte sich eine Beschädigung bis zum Substrat erstrecken kann ein eindringendes Korrosionsmedium durch die Diffusionsschicht eingeschlossen und durch das Korrosionsprodukt die Fehlstelle geschlossen werden, so dass das Substrat vor Kontakt mit dem Korrosionsmedium und somit vor Korrosion geschützt ist. Ein weiterer Vorteil des Schichtbaus bzw. des Verfahrens zu dessen Herstellung ist, dass die Herstellung einer chromfreien Beschichtung des Bauteils möglich ist.

Mit einem physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren ist ein einfaches Aufbringen der unterschiedlichen Schichten auf das Substrat möglich, so dass eine schnelle und kostengünstige Herstellung des Bauteils möglich ist. Ein ausreichender Korrosionsschutz für das Substrat wird durch das Aufbringen einer ersten und einer zweiten Korrosionsschutzschicht bereitgestellt. Um den Korrosionsschutz zu verbessern, können auch mehrere erste Korrosionsschutzschichten und/oder mehrere zweite Korrosionsschutzschichten aufgebracht werden, wobei wechselweise erste Korrosionsschutzschichten und zweite Korrosionsschutzschichten aufgebracht werden. Ist eine Korrosionsschutzschicht beschädigt oder weist eine Fehlstelle auf, kann die darunterliegende Schicht eine Ausbreitung des Korrosionsmediums in Richtung zum Substrat verhindern. Insbesondere können die zweiten Korrosionsschutzschichten Fehlstellen oder Beschädigungen bei Kontakt mit dem Korrosionsmedium verschließen, so dass ein zuverlässiger Korrosionsschutz des Substrats bereitgestellt ist.

Die Diffusionsschicht wird vorzugsweise aus Niobium und/oder Tantalum hergestellt, wobei das Niobium und/oder das Tantalum in einer Stickstoffatmosphäre verdampft und zum Substrat geführt wird. Während des Aufbringens der Diffusionsschicht kann eine negative Spannung an das Substrat angelegt werden. Vorzugsweise wird eine Spannung von mehreren hundert Volt angelegt. Durch die angelegte Spannung werden die verdampften Metallionen in Richtung zum Substrat beschleunigt und diffundieren in das Substrat hinein. Die Spannung wird beispielsweise im zeitlichen Verlauf während des Aufbringens der Diffusionsschicht verringert, insbesondere auf wenige Volt. Dadurch nimmt die Diffusion der Metallionen in das Substrat ab und diese lagern sich vermehrt an der Oberfläche des Substrats an. Die Spannung kann schrittweise oder kontinuierlich reduziert werden, wodurch der Aufbau der Diffusionsschicht beeinflusst werden kann. Bei einer kontinuierlichen Spannungsreduzierung er- folgt beispielsweise ein gleichmäßiger Übergang zwischen Diffusion in das Substrat und Anlagerung an der Oberfläche des Substrats.

Durch die hohe Spannung zu Beginn des Verfahrens und die anschließende Reduzierung der Spannung diffundiert vermehrt Niobium und/oder Tantalum in das Substrat hinein während sich auf der Oberfläche des Substrats vermehrt Niobnitrid und/oder Tantalnitrid anlagert. In Richtung zur ersten Korrosionsschutzschicht nimmt also der Anteil an Niobium und/oder Tantalum ab bzw. der Anteil an Niobnitrid und/oder Tantalnitrid nimmt zu. Das Niobium kann mit Wasser reagieren, wobei ein raumforderndes Korrosionsprodukt entsteht, durch das Fehlstellen oder Beschädigungen in der Diffusionsschicht geschlossen werden können. Auch bei Beschädigungen des Bauteils, die sich bis zum Substrat erstrecken, ist ein Korrosionsschutz gewährleistet, da die Fehlstelle bzw. die Beschädigung durch das Aufquellen der Diffusionsschicht schnell geschlossen wird. Ein Kontakt des Substrats mit Wasser oder ei- nem anderen Korrosionsmedium ist so zuverlässig verhindert. Das Niobnitrid bzw. das Tantalnitrid im oberen, dem Substrat abgewandten Bereich der Diffusionsschicht reagiert nicht mit Wasser oder einem anderen Korrosionsmedium und stellt somit, wenn keine Fehlstelle oder Beschädigung der Diffusionsschicht vorliegt, einen Korrosionsschutz des Substrates her. Die ersten Korrosionsschutzschichten können aus Niobium und/oder Tantalum hergestellt werden, wobei das Niobium und/oder das Tantalum in einer Stickstoffatmosphäre verdampft und zum Substrat geführt wird, so dass eine Schicht aus Niobnitrid und/oder Tantalnitrid entsteht. Das Niobnitrid und/oder Tantalnitrid reagiert nicht mit Wasser, wodurch eine ideale Wassersperre bzw. Wasserdampfsperre gebildet ist. Die ersten Korrosionsschutzschichten können die glei- che Zusammensetzung aufweisen, wie die Diffusionsschicht im Übergang zur ersten Korrosionsschutzschicht, so dass eine an die Diffusionsschicht angrenzende erste Korrosionsschutzschicht eine Fortsetzung der Diffusionsschicht bildet. Es ist aber auch möglich, dass der Stickstoffanteil höher ist als in der Diffusionsschicht. Optional kann die erste Korrosionsschutzschicht geringe Beimengungen anderer Metalle und/oder Gase aufweisen, die die Funktion der ersten Korrosionsschutzschicht nicht verändern.

Die zweiten Korrosionsschutzschichten können jeweils aus einem Gemisch aus Niobium, Zirco- nium und/oder Molybdän und Stickstoff und/oder aus einem Gemisch aus Tantalum, Hafnium und/oder Wolfram und Stickstoff hergestellt werden, wobei ein Gemisch aus Niobium sowie Zirconium und/oder Molybdän und/oder ein Gemisch aus Tantalum sowie Hafnium und/oder Wolfram in einer Stickstoffatmosphäre verdampft und zum Substrat geführt wird.

Dadurch wird eine Schicht aus Niobnitrid, das mit Zirconium und/oder Molybdän dotiert ist, und/oder Tantalnitrid, das mit Hafnium und/oder Wolfram dotiert ist, gebildet. Dieses Dotieren ermöglicht aufgrund der geringen Stabilität der Verbindung des Niobiums mit Zirconium und/oder Molybdän bzw. des Tantalums mit Hafnium und/oder Wolfram eine Reaktion des enthaltenen Niobiums bzw. des Tantalums mit Wasser. Durch diese Reaktion des Niobiums bzw. des Tantalums mit Wasser entsteht ein raumforderndes Korrosionsprodukt, durch das Fehlstel- len oder Beschädigungen in der jeweiligen zweiten Korrosionsschutzschicht und/oder in einer angrenzenden Schicht geschlossen werden können. Durch das Schließen der Fehlstellen wird eine wasserdichte bzw.- wasserdampfdichte Schicht gebildet, die ein weiteres Eindringen von Wasser oder Wasserdampf verhindert. Optional kann die zweite Korrosionsschutzschicht geringe Beimengungen anderer Metalle und/oder Gase aufweisen, die die Funktion der zweiten Kor- rosionsschutzschicht nicht verändern.

Optional können eine Härteschicht und/oder eine Dekorschicht auf die Korrosionsschutzlage aufgebracht werden, wobei die Härteschicht und/oder die Dekorschicht mit einem physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren, insbesondere einem Lichtbogenverdampfungsver- fahren oder einem Kathodenzerstäubungsverfahren, aufgebracht werden.

Die Härteschicht weist eine größere Härte auf als das Substrat. Die Härteschicht ist hoch punkbelastbar und leitet den Druck flächig auf die darunterliegenden Schichten ab. Dadurch ist eine punktuelle Beschädigung der unter der Härteschicht liegenden Korrosionsschutzbeschichtung verhindert. Insbesondere werden punktuelle Belastungen derart flächig verteilt, dass ein Durchstoßen bis zum Substrat verhindert ist. Die Oberflächenhärte der Härteschicht ist hierzu vorzugsweise um ein Mehrfaches höher als die Oberflächenhärte des Substrats und plastisch verformbar. Die Dekorschicht stellt einen thermischen und/oder chemischen Schutz für die darunterliegenden Schichten dar. Des Weiteren kann durch die Dekorlage die Farbgebung des Bauteils beein- flusst werden. Da sowohl die Härteschicht wie auch die Dekorschicht mit dem gleichen Verfahren aufgebracht werden wie die Diffusionsschicht bzw. die Korrosionsschutzschicht, ist eine einfache Herstellung dieser Schichten möglich. Die Härteschicht kann aus einem Gemisch aus Metall, Kohlenstoff hergestellt werden, das in einer Stickstoff- oder Azetylenatmosphäre verdampft und auf das Substrat aufgebracht wird.

Die Dekorschicht wird beispielsweise aus einem Metall oder einem Metallnitrid hergestellt. Alternativ können andere Materialien verwendet werden, die eine hohe thermische oder chemi- sehe Beständigkeit aufweisen. Neben Salz- und metallartigen Nitriden können auch kovalente Nitride, beispielsweise Titannitride, Zirconnitride oder Siliciumnitride, verwendet werden. Durch Beimischungen von weiteren Stoffen kann die Farbe der Dekorschicht beeinflusst werden. Alternativ können auch reine metallische Oberflächen wie Chrom, Molybdän, Vanadium, Silizium oder Titan verwendet werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform diffundiert zumindest eine Schicht beim Aufbringen zumindest teilweise in die darunterliegende und/oder die benachbarte Schicht hinein, so dass die Schichten ineinander übergehen. Insbesondere können die Schichten kontinuierlich oder stufenweise ineinander übergehen. Der Übergang der Schichten ineinander verbessert die Haftung zwischen den einzelnen Schichten.

Das Substrat kann vor dem Aufbringen der Diffusionsschicht erwärmt werden, wobei die Temperatur während des Aufbringens der Korrosionsschutzschichten, der Härteschicht und/oder der Dekorschicht erhöht wird.

Die Oberfläche des Substrates wird beispielsweise vor dem Aufbringen der Diffusionsschicht vorbereitet, insbesondere durch chemisches oder mechanisches Reinigen und/oder durch Aussetzen eines Edelgas-Ionenstrahls.

Das Aufbringen der Diffusionsschicht, der ersten und der zweiten Korrosionsschutzschichten, der Härteschicht und der Dekorschicht erfolgt vorzugsweise bei Unterdruck, insbesondere im Vakuum.

Die Schichtdicke der einzelnen Schichten kann zwischen wenigen Nanometern und einigen Mikrometern betragen. Vorzugsweise beträgt die Dicke der Dekorschicht bis zu 250 Nanometer. Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 einen Ausschnitt aus erfindungsgemäßen Bauteil,

Fig. 2 den Ausschnitt des Bauteil aus Figur 1 mit einer Fehlstelle in der Dekorschicht sowie der Härteschicht,

Fig. 3 den Ausschnitt des Bauteil aus Figur 1 mit einer Fehlstelle in einer ersten Korrosionsschutzschicht,

Fig. 4 den Ausschnitt des Bauteil aus Figur 1 mit einer bis auf das Substrat reichenden Fehl- stelle, und

Fig. 5a bis 5g Verfahrensschritte des Herstellungsverfahrens zur Herstellung des Bauteils aus Figur 1 . In Figur 1 ist ein Ausschnitt eines Bauteils 10 gezeigt, beispielsweise eines Beschlages oder einer Betätigungshandhabe wie eines Griffes für ein Fenster oder eine Tür. Das Bauteil 10 hat einen Grundkörper 12, der aus einem Substrat 14 besteht sowie eine Korrosionsschutzbe- schichtung 16, die auf die Oberfläche 18 des Substrats 14 aufgebracht ist. Die Korrosionsschutzbeschichtung umfasst eine Diffusionsschicht 20, mehrere erste Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c, mehrere zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b, eine Härteschicht 26 und eine Dekorschicht 28.

Die Diffusionsschicht 20 ist unmittelbar auf Substrat 14 aufgebracht bzw. teilweise in das Sub- strat hinein diffundiert. Die Diffusionsschicht 20 weist in einem Bereich, der an das Substrat angrenzt bzw. in diesen hinein diffundiert ist, zumindest teilweise ein Material auf, das bei Kontakt mit einem Korrosionsmedium, beispielsweise Wasser oder Wasserdampf, volumenvergrößernde Eigenschaften hat, beispielsweise, indem das Material oder ein Bestandteil des Material mit dem Korrosionsmedium reagiert und ein raumforderndes Korrosionsprodukt bildet. In einem vom Substrat abgewandten Bereich der Diffusionsschicht 20 weist die Diffusionsschicht 20 zu- mindest teilweise ein nicht mit dem Korrosionsmedium reagierendes Material bzw. ein Material, das wasser- bzw. wasserdampfsperrende Eigenschaften hat, auf. In Richtung vom Substrat weg kann der Anteil des mit Wasser reagierenden Materials kontinuierlich oder stufenweise abnehmen bzw. der Anteil des nicht mit Wasser reagierenden Materials kontinuierlich oder stu- fenweise zunehmen. Das mit Wasser reagierende Material kann beispielsweise Niobium, Tantalum oder einem Gemisch dieser beiden Stoffe aufweisen oder vollständig aus diesen bestehen. Das wassersperrende Material kann Niobnitrid und/oder Tantalnitrid enthalten oder vollständig aus diesen bestehen.

Die Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c haben jeweils eine wassersperrende und/oder wasserdampfsperrende Funktion. Die ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c weisen jeweils ein Gemisch aus Niobium, Tantalum oder eine Mischung dieser beiden Stoffe und Stickstoff auf oder sind vollständig aus diesen gebildet. Das Material bildet eine kolumnare Struktur, die das Durchdringen von Wasser oder Wasserdampf nahezu vollständig verhindert. Die ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c sind jeweils in die darunter liegenden Schichten 20, 24a, 24b hinein diffundiert.

Die Zusammensetzung der ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c kann der Zusammensetzung der Diffusionsschicht 20 im vom Substrat abgewandten, also an die erste Korrosionsschutzschicht 22a angrenzenden Bereich der Diffusionsschicht 20 entsprechen. In einer solchen Ausführungsform geht die Diffusionsschutzschicht 20 in die erste Korrosionsschutzschicht 22a über. Alternativ kann die Zusammensetzung der ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c auch von der Zusammensetzung der Diffusionsschicht 20 abweichen. Beispielsweise können die ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c einen höheren Stickstoffanteil aufweisen. Die Zusammensetzung der verschiedenen ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c kann ebenfalls untereinander variieren.

Die zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b weisen ein Material auf, das bei Kontakt mit einem Korrosionsmedium volumenvergrößernde Eigenschaften hat. Die zweiten Korrosions- Schutzschichten 24a, 24b weisen beispielsweise ein mit Zirconium und/oder Molybdän dotiertes Niobnitrid und/oder ein mit Hafnium und/oder Wolfram dotiertes Tantalnitrid auf oder bestehen vollständig aus diesen. Das Material der zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b bildet eine amorphe Struktur mit Fehlstellen, die in der Lage ist, ein Korrosionsmedium aufzunehmen und zu speichern. Die Bindungsstärke zwischen Zirconium oder Molybdän und Niobnitrid bzw. zwischen Hafnium oder Wolfram und Tantalnitrid ist sehr gering. Eindringendes Wasser kann somit mit dem in der jeweiligen zweiten Korrosionsschutzschichte 24a, 24b enthaltenen Niobium bzw. Tantalum reagieren. Bei dieser Reaktion entsteht ein raumforderndes Korrosionsprodukt, durch das das Korrosionsmedium gebunden und die Fehlstellen geschlossen werden können.

Die Härteschicht 26 schützt die darunterliegenden Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c, 24a, 24b sowie das Substrat 16 vor mechanischen Belastungen, beispielsweise Abrieb. Die Härteschicht 26 weist beispielsweise ein mit Kohlenstoff versetzten Metallnitrid auf oder besteht vollständig aus diesem. Alternativ kann die Härteschicht 26 aus einem reinen Metall oder Me- tallkarbon oder einer beliebigen Kombination aus einem Metall, Nitrid und Karbon bestehen. Auch sogenannte DLC-Schichten (diamond-like-carbon-Schichten) sind möglich. Vorzugsweise wird zur Herstellung ein Zirkoncarbonnitrid verwendet. In jedem Fall ist die Härteschicht um ein mehrfaches härter als das Substrat 16. Insbesondere ist die Härteschicht 26 hoch punktbelastbar, d.h. die Härteschicht kann punktuellen Druck standhalten und den Druck flächig auf die darunterliegende erste Korrosionsschutzschicht 22c weiterleiten, wobei die Härteschicht plastisch verformbar ist.

Durch das Material der Dekorschicht 28 wird zum einen das optische Erscheinungsbild des Bauteils 10 festgelegt. Darüber hinaus kann die Dekorschicht 28 einen Schutz gegen thermi- sehe oder chemische Beanspruchungen bereitstellen. Beispielsweise weist die Dekorschicht ein Metallnitrid, also einer Verbindung aus Stickstoff mit zumindest einem Metall, auf oder besthet vollständig aus diesem. Diese Verbindungen weisen eine hohe Thermostabilität sowie eine gute chemische Beständigkeit auf. Alternativ können auch salzartige Nitride, oder kovalente Nitride wie Titannitrid, Zirconnitrid oder Siliciumnitrid verwendet werden. Durch Beimischungen von weiteren Stoffen kann die Farbe der Dekorschicht beeinflusst werden. Beispielsweise kann durch Beimischung von Kohlenstoff Farben wie Anthrazit, Schwarz oder Braun erzeugt werden. Alternativ können auch reine metallische Oberflächen wie Chrom, Molybdän, Vanadium, Silizium oder Titan verwendet werden. Die ersten und die zweiten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c, 24a, 24b bilden gemeinsam eine Korrosionsschutzlage 30, die zusammen mit der Diffusionsschicht 20 das Substrat vor Kontakt mit einem Korrosionsmedium 32 (siehe Figur 2), insbesondere mit Wasser oder Wasserdampf, und somit vor Korrosion schützt. In der hier gezeigten Ausführungsform sind drei erste Korrosionsschutzlagen 22a, 22b, 22c und zwei zweite Korrosionsschutzlagen 24a, 24b vorgesehen. Die Anzahl der ersten Korrosionsschutzlagen 22a, 22b, 22c und der zweiten Korrosionsschutzlagen 24a, 24b kann beliebig gewählt werden, abhängig von der gewünschten Qualität des Korrosionsschutzes.

Dringt ein Korrosionsmedium 32, beispielsweise Wasser, durch eine Fehlstelle 34 der Dekorschicht 28 und der Härteschicht 26, trifft das Korrosionsmedium 32 auf die darunterliegende erste Korrosionsschutzschicht 22c (siehe Figur 2). Durch den kolumnaren Aufbau der ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c hat die ersten Korrosionsschutzschicht 22c wasser- sperrende Eigenschaften, durch die das Korrosionsmedium 32 nicht in die darunterliegende zweite Korrosionsschutzschicht 24b eindringen kann.

Lediglich wenn Fehlstellen 36 oder Beschädigungen in der ersten Korrosionsschutzschicht 22c vorhanden sind (siehe Figur 3), kann das Korrosionsmedium 32 durch die erste Korrosionsschutzschicht 22c dringen und auf die darunterliegende zweite Korrosionsschutzschicht 24b treffen. Eine solche Fehlstelle 36 kann durch Fehler im kolumnaren Aufbau oder durch mechanische Beschädigung entstehen. Liegt eine solche Fehlstelle 36 vor, reagiert das Korrosionsmedium 32 mit dem Niobium und/oder dem Tantalum der zweite Korrosionsschutzschicht 24b, wobei ein raumforderndes Korrosionsprodukt 38 entsteht. Durch diese Volumenvergrößerung wird die Fehlstelle 38 in der zweiten Korrosionsschutzschicht 22c geschlossen, so dass ein weiteres Eindringen des Korrosionsmediums 32 verhindert ist. Sind alle Fehlstellen 40 der zweiten Korrosionsschutzschicht 24b geschlossen, ist die zweite Korrosionsschutzschicht 24b ebenfalls für das Korrosionsmedium 32 undurchdringlich.

Das Korrosionsprodukt 38 bildet sich in der zweiten Korrosionsschutzschicht 24b und bindet dabei das Korrosionsmedium 32. Das Korrosionsmedium 32 kann nicht in die darunterliegenden Schichten 22b, 24a, 22a, 20 eindringen, so dass eine Ausbreitung des Korrosionsmediums 32 verhindert ist. Das Korrosionsprodukt 38 verbleibt in der zweiten Korrosionsschutzschicht 24b, so dass keine optische Beeinträchtigung des Bauteils 10 durch das Korrosionsprodukt 38 erfolgt.

Der wiederholte Wechsel zwischen ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c und zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b verbessert die Qualität des Korrosionsschutzes. Kann beispielsweise die Fehlstelle 36 in der ersten Korrosionsschutzschicht 22c nicht durch die da- runterliegende zweite Korrosionsschutzschicht 24b geschlossen werden oder weist diese eben- falls eine Fehlstelle auf, wird durch die Korrosionsschutzschicht 22b ein weiteres Eindringen des Korrosionsmediums 32 verhindert. Analog zur zweiten Korrosionsschutzschicht 24b kann die zweite Korrosionsschutzschicht 24a Fehlstellen in der ersten Korrosionsschutzschicht 22b schließen.

Erstreckt sich eine Fehlstelle 40, beispielsweise eine mechanische Beschädigung, bis auf das Substrat 14, bildet die Diffusionsschicht 20 einen zusätzlichen Korrosionsschutz. Das Niobium bzw. das Tantalum in der Diffusionsschutzschicht kann ebenfalls mit dem Korrosionsmedium 32 unter Bildung eines raumfordernden Korrosionsproduktes 42 reagieren, wodurch die Fehlstelle 40 geschlossen werden kann (Figur 4).

Da die Diffusionsschicht 20 zumindest teilweise in das Substrat 14 eindiffundiert ist, ist kann das Korrosionsmedium 32 zudem nicht zwischen die Diffusionsschicht 20 bzw. die Korrosions- schutzbeschichtung 16 und das Substrat gelangen. Eine Unterwanderung der Korrosionsbe- Schichtung 16 durch das Korrosionsmedium 32, die zu einem Abplatzen der Korrosionsbe- schichtung 16 führen könnte, ist somit verhindert.

Da die Korrosionsschutzschichten 22a, 24a, 22b, 24b, 22c jeweils in die darunterliegenden Schichten 20, 22a, 24a, 22b, 24b hinein diffundiert sind, ist auch ein Unterwandern dieser Kor- rosionsschutzschichten 22a, 24a, 22b, 24b, 22c verhindert sowie die Haftung zwischen den Schichten 20, 22a, 24a, 22b, 24b, 22c verbessert.

Die Diffusionsschicht 20, die ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c, die zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b, die Härteschicht 26 sowie die Dekorschicht 28 sind jeweils mit einem physikalischen Gasphasenabscheidungsverfahren, insbesondere mit einem Lichtbogenverdampfungsverfahren oder einem Kathodenzerstäubungsverfahren auf das Substrat 14 bzw. auf das Bauteil 10 aufgebracht. Bei diesen Verfahren wird das Beschichtungsmaterial mit Hilfe physikalischer Verfahren in die Gasphase überführt und anschließend zum zu beschichtenden Substrat geführt. Auf dem Substrat kondensiert das Beschichtungsmaterial und bildet eine Schicht aus.

Nachfolgend wird das Verfahren zur Herstellung des Bauteils 10 anhand der Figuren 5a bis 5g beschrieben. ln einem ersten Verfahrensschritt (Figur 5a) wird das Substrat bereitgestellt, in eine Bearbeitungskammer 44 eingebracht und chemisch sowie physikalisch gereinigt, also von Fetten, Ölen und andere Verunreinigungen befreit. Anschließend wird die Oberfläche 18 des Substrates 16 in einem Vakuum einem Edelgas-Ionenstrahl, beispielsweise Argon, und Wasserstoff ausge- setzt, wodurch Kohlenstoffverbindungen und Sauerstoff an der Oberfläche 18 des Substrats 14 reduziert werden (Figur 5b). Nach diesem Verfahrensschritt ist die Oberfläche 18 metallisch rein und für die Bindung mit Metallionen oder Metallatomen aktiviert.

Anschließend wird die Diffusionsschicht 20 aufgebracht (Figur 5c). Hierzu wird in der Bearbei- tungskammer 44 unter Unterdruck eine reine Stickstoffatmosphäre erzeugt, in der Niobium und/oder Tantalum verdampft und anschließend auf dem Substrat 14 abgeschieden wird. Das Niobium und/oder Tantalum liegt in fester Form vor und wird beispielsweise mit einem Lichtbogen verdampft. Das Verhältnis von Niobium zu Tantalum kann beliebig variiert werden. Das Substrat 14 wird vor dem Aufbringen der Diffusionsschicht auf ca. 120°C erwärmt, beispielsweise durch Infrarotstrahlung. Des Weiteren wird mit einer Spannungsquelle 46 eine negative Spannung von mehreren hundert Volt an das Substrat 14 angelegt. Durch die angelegte Spannung werden die verdampften Metallionen in Richtung zum Substrat 14 beschleunigt und diffundieren in das Substrat 14 hinein. Im weiteren Verlauf wird die Spannung reduziert, wodurch sich die Diffusion der Metallionen in das Substrat 14 abnimmt und sich diese vermehrt an der Oberfläche des Substrats 14 anlagern. Die Spannung kann schrittweise oder kontinuierlich reduziert werden, wodurch der Aufbau der Diffusionsschicht 20 beeinflusst werden kann. Bei einer kontinuierlichen Spannungsreduzierung erfolgt beispielsweise ein gleichmäßiger Übergang zwischen Diffusion in das Substrat 14 und Anlagerung an der Oberfläche des Sub- strats 14. Durch die niedrige Restspannung erfolgt weiterhin eine Beschleunigung der Metallionen in Richtung zum Substrat 14.

Das Verfahren wird fortgesetzt, bis die gewünschte Schichtdicke der Diffusionsschicht 20 erreicht ist.

Durch dieses Verfahren diffundiert vermehrt Niobium und/oder Tantalum in das Substrat 14 hinein während sich auf der Oberfläche des Substrats 14 vermehrt Niobnitrid und/oder Tantalnitrid anlagert. Es entsteht eine Diffusionsschicht 20, die in einem unteren, in das Substrat 14 eindiffundierten bzw. an das Substrat angrenzenden Bereich vermehrt Niobium und Tantalum aufweist und in einem oberen, vom Substrat abgewandten Bereich vermehrt Niobnitrid und Tan- talnitrid aufweist. In Richtung vom Substrat 14 weg bzw. zur ersten Korrosionsschutzschicht 22a hin nimmt also der Anteil an Niobium und/oder Tantalum ab bzw. der Anteil an Niobnitrid und/oder Tantalnitrid nimmt zu. Anschließend wird die erste Korrosionsschutzschicht 22a aufgebracht, indem in der reinen Stickstoffatmosphäre durch den Lichtbogen Niobium und/oder Tantalum verdampf werden, wodurch sich Niobnitrid und Tantalnitrid auf dem Substrat 14 bzw. auf der Diffusionsschicht 20 anlagert (Figur 5d). Die Zusammensetzung der ersten Korrosionsschutzschicht 22a kann im Wesentlichen mit der Zusammensetzung der Diffusionsschicht 20 im an die erste Korrosions- Schutzschicht angrenzenden Bereich übereinstimmen. Es ist aber auch eine davon abweichende Zusammensetzung möglich.

Um den Verbund zwischen der Diffusionsschicht 20 und der ersten Korrosionsschutzschicht zu verbessern, kann der Übergang zwischen der Herstellung der Diffusionsschicht 20 und der ers- ten Korrosionsschutzschicht 22a fließend erfolgen, d.h. die Herstellung der Diffusionsschicht 20 wird kontinuierlich oder stufenweise reduziert während die Herstellung der ersten Korrosionsschutzschicht 22a kontinuierlich oder stufenweise gesteigert wird. Dadurch kann die erste Korrosionsschutzschicht 22a in die Diffusionsschicht 20 hinein diffundieren. Das Verfahren wird fortgesetzt, bis die gewünschte Schichtdicke der ersten Korrosionsschutzschicht 22a erreicht ist.

Nachfolgend wird die zweite Korrosionsschutzschicht 24a aufgebracht, indem in der reinen Stickstoffatmosphäre durch den Lichtbogen Niobium mit Zirkonium und/oder Molybdän und/oder Tantalum mit Hafnium und/oder Wolfram verdampf wird (Figur 5e). Das Verhältnis zwischen den Niobiumverbindungen und den Tantalumverbindungen kann ebenso beliebig an- gepasst werden wie das Verhältnis von Zirkonium und Wolfram bzw. das Verhältnis von Hafnium und Wolfram. Analog zur Herstellung der Diffusionsschicht 20 und der ersten Korrosionsschutzschicht 22a kann der Übergang zwischen der Herstellung der ersten Korrosionsschutzschicht 22a und der zweiten Korrosionsschutzschicht 24a fließend erfolgen, so dass diese Schichten kontinuierlich oder stufenweise ineinander übergehen bzw. die zweite Korrosionsschutzschicht 24a in die erste Korrosionsschutzschicht 22a hinein diffundiert. Anschließend werden die ersten Korrosionsschutzschichten 22b, 22c sowie die zweite Korrosionsschutzschicht 24b analog zur ersten Korrosionsschutzschicht 22a bzw. zur zweiten Korrosionsschutzschicht 24b aufgebracht, wobei die Schichten 22b, 24b, 22c ebenfalls ineinander übergehen.

Der Druck bei der Herstellung der Diffusionsschicht 20, der ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c und der zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b liegt vorzugsweise zwischen weniger als einem Zehntel Pascal und mehreren Pascal. Die Schichtdicken der Diffusionsschicht 20, der ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c und der zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b liegen üblicherweise zwischen wenigen Nanometer bis zu einigen Mikrometer.

Es sei angemerkt, dass geringe Beimengungen anderer Metalle in der Diffusionsschicht 20, den ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c oder den zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b deren grundlegenden Eigenschaften nicht bzw. nur geringfügig verändern.

Nach dem Aufbringen der ersten Korrosionsschutzschicht 22c wird die Härteschicht 26 aufgebracht, indem in einer Stickstoff- oder Azetylenatmosphäre das Material der Härteschicht 26 verdampf und auf das Bauteil 10 abgeschieden wird (Figur 5f). Auch der Übergang von der Herstellung der letzten ersten Korrosionsschutzschicht 22c zur Herstellung der Härteschicht kann fließend oder stufenweise erfolgen, so dass die erste Korrosionsschutzschicht 22c und die Härteschicht 26 ineinander übergehen. Abschließend wird die Dekorschicht 28 auf die Härteschicht 26 aufgebracht, wobei das Material der Dekorschicht 28 ebenfalls durch den Lichtbogen verdampft und auf der Oberfläche des Bauteils 10 abgeschieden wird (Figur 5g). Abhängig von der Zusammensetzung der Dekorschicht 28 kann die Atmosphäre, in der das Verdampfen des Materials erfolgt, angepasst werden. Metalle wie Chrom, Molybdän, Vanadium, Silizium, Titan oder Zirkon oder Halbmetalle werden beispielsweise unter Ausschluss von Stickstoff in einer Edelgasatmosphäre verdampf um eine Reaktion der Metalle oder Halbmetalle mit den Bestandteilen der Atmosphäre zu verhindern. Die Dicke der Dekorschicht 28 beträgt vorzugsweise maximal 250nm.

Die Temperatur des Substrates 14 wird während des Beschichtungsprozesses kontinuierlich gesteigert, wobei beispielsweise nach Beendigung des Beschichtungsprozesses eine Tempera- tur von ca. 340°C erreicht wird. Das Erwärmen des Substrates 14 kann beispielsweise mittels Infrarotstrahlung erfolgen. Nach Beendigung des Beschichtungsprozesses kann die Temperatur des Substrates 14 bzw. des Bauteils 10 kontinuierlich oder schrittweise gesenkt werden. Beispielsweise wird die Bearbeitungskammer 44 nach Beendigung des Beschichtungsprozesses mit Stickstoff bis auf 800mBar geflutet und auf 200°C abkühlen gelassen. Anschließend wird der Stickstoff abgepumpt und die Bearbeitungskammer 44 mit Umgebungsluft belüftet.

In der beschriebenen Ausführungsform gehen die Diffusionsschicht 20, die ersten Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c oder die zweiten Korrosionsschutzschichten 24a, 24b, die Härte- schicht 26 und die Dekorschicht ineinander über, wodurch die Haftung zwischen den Schichten 20, 22a, 22b, 22c, 24, 24b, 26, 28 verbessert wird. Unabhängig davon ist es auch möglich, dass einzelne Schichten 20, 22a, 22b, 22c, 24, 24b, 26, 28 gegeneinander abgegrenzt sind oder die Übergänge zwischen den Schichten 20, 22a, 22b, 22c, 24, 24b, 26, 28 unterschiedlich ausgebildet sind.

Es sind auch Ausführungsformen ohne Härteschicht 26 und/oder ohne Dekorschicht 28 denkbar, falls ein Schutz der Korrosionsschutzschichten 22a, 22b, 22c, 24a, 24b und/oder eine optische Gestaltung des Bauteils nicht gewünscht oder benötigt wird. Die Erfindung ist nicht auf eine der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger weise abwandelbar.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Ver- fahrenssch ritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bezu gszei c he n l iste

10 Bauteil

12 Grundkörper

5 14 Substrat

16 Korrosionsschutzbeschichtung

18 Oberfläche des Substrates

20 Diffusionsschicht

22a, 22b, 22c erste Korrosionsschutzschichten

10 24a, 24b zweite Korrosionsschutzschichten

26 Härteschicht

28 Dekorschicht

30 Korrosionsschutzlage

32 Korrosionsmedium

15 34 Fehlstelle der Dekorschicht und der Härteschicht

36 Fehlstelle der ersten Korrosionsschutzschicht

38 Korrosionsprodukt

40 Fehlstelle der zweiten Korrosionsschutzschicht

42 Korrosionsprodukt

20 44 Bearbeitungskammer

46 Spannungsquelle

25

30