CH684575A5 - Verfahren zur Erniedrigung der Reibungskoeffizienten und Erhöhung des Verschleisswiderstandes eines auf festem Wasser gleitenden Körpers. - Google Patents
Verfahren zur Erniedrigung der Reibungskoeffizienten und Erhöhung des Verschleisswiderstandes eines auf festem Wasser gleitenden Körpers. Download PDFInfo
- Publication number
- CH684575A5 CH684575A5 CH378590A CH378590A CH684575A5 CH 684575 A5 CH684575 A5 CH 684575A5 CH 378590 A CH378590 A CH 378590A CH 378590 A CH378590 A CH 378590A CH 684575 A5 CH684575 A5 CH 684575A5
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- sliding
- surface layer
- wear
- carbon
- diamond
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 44
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 6
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims abstract description 4
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 20
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 17
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 17
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 4
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 claims description 2
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 abstract 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 abstract 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 18
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000975 Carbon steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010962 carbon steel Substances 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
- 229910000669 Chrome steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229920002430 Fibre-reinforced plastic Polymers 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000011151 fibre-reinforced plastic Substances 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000639 Spring steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 239000012300 argon atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000008275 binding mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000007376 cm-medium Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000003678 scratch resistant effect Effects 0.000 description 1
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 1
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001771 vacuum deposition Methods 0.000 description 1
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/26—Deposition of carbon only
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63C—SKATES; SKIS; ROLLER SKATES; DESIGN OR LAYOUT OF COURTS, RINKS OR THE LIKE
- A63C1/00—Skates
- A63C1/30—Skates with special blades
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63C—SKATES; SKIS; ROLLER SKATES; DESIGN OR LAYOUT OF COURTS, RINKS OR THE LIKE
- A63C5/00—Skis or snowboards
- A63C5/04—Structure of the surface thereof
- A63C5/044—Structure of the surface thereof of the running sole
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63C—SKATES; SKIS; ROLLER SKATES; DESIGN OR LAYOUT OF COURTS, RINKS OR THE LIKE
- A63C5/00—Skis or snowboards
- A63C5/04—Structure of the surface thereof
- A63C5/048—Structure of the surface thereof of the edges
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
- A63C—SKATES; SKIS; ROLLER SKATES; DESIGN OR LAYOUT OF COURTS, RINKS OR THE LIKE
- A63C5/00—Skis or snowboards
- A63C5/04—Structure of the surface thereof
- A63C5/056—Materials for the running sole
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62B—HAND-PROPELLED VEHICLES, e.g. HAND CARTS OR PERAMBULATORS; SLEDGES
- B62B13/00—Sledges with runners
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Description
1
CH 684 575 A5
2
Beschreibung
Technisches Gebiet:
Wintersportartikel wie Skis, Bob, Schlittschuhe und andere auf Schnee und Eis gleitende feste Gegenstände. Bei Rennen besteht die Tendenz, immer höhere Geschwindigkeiten zu erreichen.
Die Erfindung befasst sich mit der Bereitstellung von Wintersport-Geräten aller Art, die verbesserte Gleit- und Verschleisseigenschaften aufweisen und sich durch sehr harte Oberflächenschichten auszeichnen.
Im engeren Sinne bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Erniedrigung der Haft- und Gleitreibungskoeffizienten und zur Erhöhung des Verschleiss- und Abnützungswiderstandes sowie der Lebensdauer eines auf festem Wasser gleitenden Körpers.
Stand der Technik:
Moderne Skis, insbesondere Rennskis sind aus zahlreichen Bauelementen schichtweise aufgebaut. Die für diese Laminate und Leisten verwendeten Werkstoffe sind Kunststoffe mit und ohne Faserverstärkung, reine Metalle und Legierungen und teilweise auch Harz. Die Lauffläche besteht meist aus einem speziell harten Kunststoff mit kleinem Gleitwiderstand, der wahlweise durch Aufbringen von Wachs oder Lack weiter verringert werden kann. Der ganze Ski ist längsseitig auf der Laufflächenseite mit mehr oder weniger abrieb- und ver-schleissfesten Stahlkanten bewehrt.
Schlittenkufen bestehen meistens aus einem Grundkörper aus Holz oder Kunststoff und einer als Lauffläche dienenden Leiste mit halbrundem oder flachem Profil aus Stahl. Ähnliches gilt für Bobkonstruktionen.
Die Kufen der Schlittschuhe bestehen heute ausnahmslos aus metallischen Werkstoffen, meist Kohlenstoff- oder rostfreiem Chromstählen und weisen im Profil den bekannten Hohlschliff auf.
Die erwähnten Wintersportgeräte lassen bezüglich Gleiteigenschaften und Verschleisswiderstand noch zu wünschen übrig. Dies gilt sowohl für Rennen, wobei höhere Endgeschwindigkeiten bei allen Schneeverhältnissen erzielt werden sollen, wie ganz allgemein bezüglich Abnutzung, wobei die höchstmögliche Lebensdauer der Geräte angestrebt wird.
Amorphe diamantartige Kohlenstoffschichten (amorphous diamondlike carbon = ADLC) sind aus der Literatur bekannt. Sie zeichnen sich durch extrem hohe Härte (HV über 3000 kp/mm2) und Ver-schleissfestigkeit aus. Die Reibungskoeffizienten betragen je nach Gegenwerkstoff und Umgebungsatmosphäre 0.02 bis 0.5. Derartige Schichten sind bis 400°C beständig. Sie lassen sich in Dicken von einigen um durch plasmaaktivierte chemische Niederschlagsverfahren aus der Dampfphase (plasma activated chemical vapour déposition = PA-CVD) auf ein Substrat mit einer gewissen Härte und Steifigkeit aufbringen. Normalerweise wird unter Vakuum mit einem Restdruck von 10-6 bis 10-4 bar und mit H2 verdünnter Kohlenwasserstoffatmosphäre gearbeitet, nachdem das Substrat zuvor durch Kathodenzerstäubung (Sputtern) unter Argonatmosphäre einem Reinigungsprozess unterworfen wurde. Durch Dotieren der amorphen diamantartigen Kohlenstoffschichten mit Fremdelementen können bestimmte Eigenschaften der Schicht bezüglich des Einsatzzweckes noch optimiert werden.
Zum Stand der Technik werden folgende Druckschriften angegeben:
- Prospekt über modernen Ski der Firma Völkl.
- J. Franks, K. Enke and A. Richard, Diamond-like carbon - properties and applications, Hard Materials, November 1990, Seiten 695-700
- Prospekt der Firma Berna-Bernex AG, 4600 Ölten.
- R. S. Bonetti, Dr. M. Tobler «Erste Ergebnisse bei der Beschickung von Aluminium mit amorphem diamantartigem Kohlenstoff», Oberfläche Surface Nr. 6, 1989, S. 14-16.
Nach dem oben Gesagten besteht ein starkes Bedürfnis nach Verbesserung der Gleiteigenschaften und Erhöhung der Lebensdauer von Wintersportgeräten.
Darstelluno der Erfinduno
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Erniedrigung der Haft- und Gleitreibungskoeffizienten und zur Erhöhung des Ver-schleisswiderstandes sowie der Lebensdauer eines auf festem Wasser gleitenden Körpers anzugeben, das sich auf die verschiedensten Arten von Wintersportgeräten, insbesondere auf Skis anwenden lässt und eindeutig reproduzierbare Resultate für alle Schnee- und Eisverhältnisse garantiert. Das Verfahren soll in einfacher Weise an beliebig geformten Körpern durchführbar sein und - in Anbetracht der hohen, insbesondere bei Rennen zur Diskussion stehenden Preise - vergleichsweise kostengünstig durchgeführt werden können. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass im eingangs erwähnten Verfahren die für das Gleiten des Körpers verantwortliche Fläche mit der Oberflächenschicht aus amorphem, diamantartigem Kohlenstoff von bis 100 um Dicke als Gleitbelag versehen wird.
Weg zur Ausführung der Erfindung
Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden, durch Figuren näher erläuterten Ausführungsbeispiele beschrieben.
Dabei zeigt:
Fig. 1: Einen Querschnitt (schematisch vereinfacht) durch einen Ski mit einer verschleissfesten, gut gleitenden Oberflächenschicht.
Fig. 2: Einen Querschnitt (schematisch vereinfacht) durch einen Ski mit einer Zwischenschicht und verschleissfesten, gut gleitenden Oberflächenschicht.
Fig. 3: Einen Querschnitt (schematisch vereinfacht) durch einen Ski mit Stahlkanten und einer
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
2
3
CH 684 57*5 A5
4
auf ihnen aufgebrachten verschleissfesten, gut gleitenden Oberflächenschicht.
Fig. 4: Einen Querschnitt (schematisch) durch eine Schlittenkufe mit einer auf ihr aufgebrachten verschleissfesten, gut gleitenden Oberflächenschicht.
Fig. 5: Einen Querschnitt (schematisch) durch eine Schlittschuhkufe mit einer auf ihr aufgebrachten verschleissfesten, gut gleitenden Oberflächenschicht.
In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch einen Ski mit einer verschleissfesten, gut gleitenden Oberflächenschicht schematisch und stark vereinfacht dargestellt. 1 ist der aus verschiedenen Schichten (Laminate, Bänder, Leisten) aufgebaute Kunststoffkörper des Skis. Es werden darin meist verschiedene Kunststoffe mit oder ohne Faserverstärkung verwendet, was jedoch in diesem Zusammenhang nicht erfindungswesentlich ist. Wichtig ist jedoch, dass die unterste, als Lauffläche und Substrat für die harte Oberflächenschicht dienende Lage eine genügend hohe Härte, Steifigkeit und Formbeständigkeit besitzt, um das Eindringen eines Fremdkörpers (Verursachung von Kratzern und Einbuchtungen) möglichst zu verhindern. 2 stellt die harte ver-schleissfeste, gut gleitende Oberflächenschicht aus amorphem, diamantartigem Kohlenstoff dar.
Fig. 2 zeigt einen schematischen, vereinfachten Querschnitt durch einen Ski mit einer Zwischenschicht und einer verschleissfesten, gut gleitenden Oberflächenschicht. 1 ist der aus mehreren Leisten angefertigte Kunststoffkörper des Skis, 2 die harte verschleissfeste, gut gleitende Oberflächenschicht aus amorphem, diamantartigem Kohlenstoff. Dazwischen befindet sich die Zwischenschicht 3, die vorzugsweise aus einem Metallband (Stahl, Titanlegierung, hochfeste federnde Aluminiumlegierung) besteht. Die an sich schon harte Zwischenschicht 3 verhindert das Eindringen von Fremdkörpern, das Zerkratzen, Einbeulen und Einknicken, ferner die Entstehung von Dellen und Wellen etc. und bildet einen festen, unnachgiebigen Untergrund für die Oberflächenschicht 2. Ferner dient sie der letzteren als Haftvermittler zur besseren - nicht nur mechanischen - sondern auch metallurgischen Verankerung.
Fig. 3 stellt einen schematischen, vereinfachten Querschnitt durch einen Ski mit Stahlkanten und einer auf ihnen aufgebrachten verschleissfesten, gut gleitenden Oberflächenschicht dar. 1 ist der aus mehreren Elementen zusammengesetzte Kunststoffkörper des Skis, 4 ist je eine auf der unteren Längsseite in der Ecke des Kunststoffprofils eingelassene Kante. Die Stahlkante 4 trägt sowohl auf der unteren als auch auf der seitlichen Fläche eine harte verschleissfeste, gut gleitende Oberflächenschicht aus amorphem, diamantartigem Kohlenstoff. Es versteht sich von selbst, dass die Stahlkante 4 in Abweichung von ihrem in der Fig. 3 dargestellten L-Profil jeden beliebigen anders geeigneten Querschnitt (Rechteck, Quadrat, Dreieck etc.) aufweisen kann.
In Fig. 4 ist ein Querschnitt durch eine Schlittenkufe mit einer verschleissfesten, gut gleitenden
Oberflächenschicht dargestellt (schematisch). 5 ist der Holzkörper des Schlittens oder Bobs, 6 die im vorliegenden Fall den Querschnitt eines Kreissegments aufweisende Stahlkufe, deren zylindrische Manteloberflächen die harte verschleissfeste, gut gleitende Oberflächenschicht 2 aus amorphem, diamantartigem Kohlenstoff trägt. Selbstverständlich kann die Stahlkufe 6 des Schlittens auch ein anderes als ein kreisförmiges Profil haben.
Fig. 5 bezieht sich auf einen schematischen Querschnitt durch eine Schlittschuhkufe mit einer verschleissfesten, gut gleitenden Oberflächenschicht. 7 ist die Stahlkufe des Schlittschuhs (C-Stahl oder Chromstahl), 2 die den Hohlschliff der Lauffläche umfassende Oberflächenschicht.
In allen Figuren ist die bis 100 um dicke Oberflächenschicht 2 in stark übertriebener Dicke dargestellt.
Ausführungsbeispiel 1:
Siehe Fig. 1. Es lag ein aus verschiedenen Bauelementen zusammengesetzter Kunststoffski von 190 cm Länge und 7,5 cm mittlerer Breite vor. Die mit Längsrillen versehene Lauffläche des Kunststoffkörpers 1, welche aus einem vergleichsweise harten faserverstärkten Kunststoff bestand, wurde direkt mit einer verschleissfesten, gut gleitenden Oberflächenschicht 2 aus amorphem, diamantartigem Kohlenstoff versehen. Die Lauffläche wurde zunächst geschliffen und auf Hochglanz poliert, um eine maximal mögliche Oberflächengüte zu erreichen. Dann wurde der Ski in eine Vakuumbeschich-tungsanlage gebracht, deren Behälter evakuiert, mit Argongas ein Partialdruck von 10~5 bar eingestellt. Nun wurde das Werkstück durch Hochfrequenzbe-schlagung mittels Kathodenzerstäubung (Sputtern) unter Argon gereinigt. Dann wurde das Argon durch eine Mischung aus C2H2 und H2 ersetzt und der Druck auf 10-6 bar eingestellt. Der Beschichtungs-vorgang dauerte 6 Stunden, wobei eine Dicke der Oberflächenschicht von 4 um erzielt wurde. Der Laufversuch mit einer Druckbelastung von 8000 Pa und Geschwindigkeiten bis 10 m/s auf Schnee bei einer Temperatur von -5°C ergab Gleitreibungskoeffizienten von besser als 0.04.
Ausführungsbeispiel 2:
Siehe Fig. 2. Der Kunststoffkörper 1 eines Skis von 180 cm Länge und 7 cm mittlerer Breite, der auf der Lauffläche eine zentrale Rille aufwies, wurde zunächst mit einer Zwischenschicht 3 in Form eines 0.3 mm dicken Bandes aus einem hochglanzpolierten vergüteten Kohlenstoffstahl (Federstahl) versehen. Diese Zwischenschicht 3 hat eine Masse von 340 g. Nun wurde genau gleich vorgegangen wie unter Beispiel 1 beschrieben. Die Beschich-tungsprozedur dauerte 3 Stunden, wobei die Dicke der aus amorphem diamantartigem Kohlenstoff bestehende Oberflächenschicht 2 auf ca. 2 um eingestellt wurde. Der Laufversuch unter den gleichen Bedingungen wie in Beispiel 1 ergab einen Gleitreibungskoeffizient von besser als 0.03. Die Oberflächenschicht 2 war sehr hart und dank der ebenfalls
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
3
5
CH 684 575 A5
6
vergleichsweise harten und elastischen Zwischen-SCfliCflt 5 SUS Feçierstahl kratzfest und lies sich weder mit einem Nagel noch einer Nadel örtlich eindrücken.
Ausführungsbeispiel 3:
Siehe Fig. 2. Ein leichter Kunststoffski hatte eine Länge von 100 cm und eine Breite von durchschnittlich 6 cm. Die Lauffläche des Kunststoffkörpers 1 wurde mit einer Zwischenschicht 3 aus einem hochglanzpolierten 0.25 mm dicken Band aus einer ausgehärteten Titanlegierung Ti7AI4Mo (7 Gew.-% AI + 4 Gew.-% Mo) mit einer Vickershärte HV von 450 und einer Streckgrenze von 1150 MPa abgedeckt. Die Masse der Zwischenschicht betrug 110 g. Ähnlich Beispiel 1 wurde nun eine aus amorphem, diamantartigem Kohlenstoff bestehende Oberflächenschicht 2 aufgetragen. Der Gasdruck im Vakuumbehälter betrug unter einer C2H2/H2 Atmosphäre 10~6 bar. Nach ca. 3 Stunden war der Beschichtungsprozess beendet. Die Oberflächenschicht wies eine durchschnittliche Dicke von 2 um auf. Ein Laufversuch unter den in Beispiel 1 angegebenen Bedingungen zeigte Gleitreibungskoeffizienten von besser als 0.28. Die Oberflächenschicht 2 war ausserordentlich hart und derart fest mit der Zwischenschicht 3 verankert, dass sie sich auf keine Art und Weise mit einem scharfen spitzen Gegenstand ablösen lies. Dies ist offenbar auf die Bildung einer karbidischen Zwischenphase an der Grenzfläche amorpher, diamantartiger Kohlenstoff/ Titan zurückzuführen, die einen hervorragenden Bindungsmechanismus gewährleistet. Titan ist ein Karbidbildner und Titankarbid hat eine sehr hohe Härte.
Ausführungsbeispiel 4:
Siehe Fig. 3. Ein Kunststoffski von 190 cm Länge und 7 cm durchschnittlicher Breite wurde mit Stahlkanten 4 aus Kohlenstoffstahl versehen. Die Lauffläche des Kunststoffkörpers besteht aus hochfestem, faserverstärktem Kunststoff und war geschliffen. Die Stahlkanten 4 wurden mit einer harten verschleissfesten, gut gleitenden Oberflächenschicht 2 aus amorphem, diamantartigem Kohlenstoff versehen, welche die Aussenseiten der L-förmigen Stahlkante umfasste. Es wurde prinzipiell ähnlich wie in den vorangegangenen Beispielen vorgegangen. Die C2H2/H2 Mischung stand unter einem Restdruck von 10~e bar. Es wurde 5 Stunden beschichtet, bis die Oberflächenschicht eine Dicke von durchschnittlich 4 um aufwies. Bei einem Abrieb-und Verschleissversuch in feuchter Luft (100% rei. Feuchtigkeit) gegen Stahl wurde ein Gleitreibungskoeffizient von besser als 0.15 gemessen. Die Oberflächenschicht erwies sich als kratz- und abriebfest.
Ausführunqsbeispiel 5:
Siehe Fig. 4. Ein Schlitten (Bob) bestand aus einem Holzkörper 5, auf den als Lauffläche eine Stahlkufe 6 befestigt war, die als Querschnitt ein
Kreissegment aufwies. Die aus Kohlenstoffstahl bestehende Kufe 6 wurde gemäss Beispiel 4 mit einer 3 jim dicken Oberflächenschicht aus amorphem, diamantartigem Kohlenstoff versehen. Der Laufversuch ergab Gleitreibungskoeffizienten von besser als 0.025. Die als Gleitbelag dienende Oberflächenschicht 2 erwies sich als abrieb- und verschleiss-fest, derart dass auch eine Stahlfeile hoher Härte keine Beschädigung verursachte.
Ausführungsbeispiel 6:
Siehe Fig. 5. Ein Stahlkufe 7 eines Schlittschuhs besteht aus gehärtetem Chromstahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt. Sie wurde gemäss Beispiel 3 mit einer Oberflächenschicht 2 aus amorphem, diamantartigem Kohlenstoff versehen, welcher die ganze Partie der Lauffläche (Hohlschliff) abdeckte. Die Oberflächenschicht hatte eine Dicke von 2.5 um und haftete derart fest auf dem metallischen Substrat, dass sie sich mechanisch nicht mehr lösen liess. Praktische Laufversuche ergaben ausgezeichnete Resultate mit Gleitreibungskoeffizienten besser als 0.04 unter Bedingungen, die ungefähr den praktischen Verhältnissen entsprechen. Eine der hervorragenden Eigenschaften der Oberflächenschicht 2 ist, dass das Wiederanfrieren von Wassertröpfchen an der Schlittenkufe praktisch unterbunden wurde, was auf einen sehr geringen Haftreibungskoeffizienten für festes Wasser auf amorphem, diamantartigem Kohlenstoff schliessen lässt. Künstlich festgefrorene Wassertröpfchen konnten nur durch umdrehen der Kufe, also durch ihr Eigengewicht abgelöst werden.
Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt.
Das Verfahren zur Erniedrigung der Haft- und Gleitreibungskoeffizienten und zur Erhöhung des Verschleiss- und Abnützungswiderstandes sowie der Lebensdauer eines auf festem Wasser gleitenden Körpers 1; 5; 7 wird durchgeführt, indem die für das Gleiten des Körpers 1; 5; 7 vorgesehene Fläche mit einer Oberflächenschicht 2 aus amorphem, diamantartigem Kohlenstoff von bis 100 (im Dicke als Gleitbelag versehen wird, wobei die Oberflächenschicht 2 durch plasmaaktivierten chemischen Niederschlag aus der Dampfphase PA-CVD aus einer Atmosphäre von C2H2 oder CH4 oder einer Mischung der vorgenannten Gase oder eines Kohlenwasserstoffes, mit oder ohne Zusatz von H2 unter einem Vakuum mit einem Restdruck von 10~6 bis 10-4 bar auf den gleitenden Körper 1 ; 5; 7 aufgebracht wird. In vorteilhafter Weise wird der gleitende Körper 1 vor dem Aufbringen der Oberflächenschicht 2 wenigstens teilweise mit einer Zwischenschicht 3 vergleichsweise hoher Härte und/ oder hoher Verschleissfestigkeit, bestehend aus einem metallischen oder keramischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung versehen. Die Zwischenschicht 3 besteht vorzugsweise aus einem harten, Karbide hoher Härte bildenden Metall oder Nichtmetall und liegt in Form eines Bandes oder einer Platte von 0.25 bis 3 mm Dicke oder in Form einer Leiste oder Kante oder eines beliebigen Profils vor. Der nach dem Verfahren
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
4
7
CH 684 575 A5
hergestellte gleitende Körper 1; 5; 7 hat vorzugsweise die Form eines Skis 1 oder einer Schlittenkufe 5 beliebiger Art und Ausführung oder eines Schlittschuhs.
Claims (6)
1. Verfahren zur Erniedrigung der Haft- und Gleitreibungskoeffizienten und zur Erhöhung des Verschleiss- und Abnützungswiderstandes sowie der Lebensdauer eines auf festem Wasser gleitenden Körpers (1; 5; 7) dadurch gekennzeichnet, dass die für das Gleiten des Körpers (1; 5; 7) vorgesehene Fläche mit einer Oberflächenschicht (2) aus amorphem, diamantartigem Kohlenstoff von bis 100 um Dicke als Gleitbelag versehen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenschicht (2) durch plasmaaktivierten chemischen Niederschlag aus der Dampfphase PA-CVD aus einer Atmosphäre von C2H2 oder CH4 oder einer Mischung der vorgenannten Gase oder eines Kohlenwasserstoffes, mit oder ohne Zusatz von H2, unter einem Vakuum mit einem Restdruck von 10-6 bis "IO-4 bar auf den gleitenden Körper (1 ; 5; 7) aufgebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gleitende Körper (1) vor dem Aufbringen der Oberflächenschicht (2) wenigstens teilweise mit einer Zwischenschicht (3) vergleichsweise hoher Härte und/oder hoher Verschleissfe-stigkeit, bestehend aus einem metallischen oder keramischen Werkstoff oder aus einem Kunststoff mit oder ohne Faserverstärkung, versehen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht (3) aus einem harten, Karbide hoher Härte bildenden Metall besteht und in Form eines Bandes oder einer Platte von 0.25 bis 3 mm Dicke oder in Form einer Leiste oder Kante oder eines beliebigen Profils vorliegt.
5. Nach dem Verfahren gemäss Anspruch 1 bis 4 hergestellte gleitende Körper (1; 5; 7).
6. Gleitender Körper (1; 5; 7) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass er die Form eines Skis (1) oder einer Schlittenkufe (5) beliebiger Art und Ausführung oder eines Schlittschuhs hat.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
5
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH378590A CH684575A5 (de) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Verfahren zur Erniedrigung der Reibungskoeffizienten und Erhöhung des Verschleisswiderstandes eines auf festem Wasser gleitenden Körpers. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CH378590A CH684575A5 (de) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Verfahren zur Erniedrigung der Reibungskoeffizienten und Erhöhung des Verschleisswiderstandes eines auf festem Wasser gleitenden Körpers. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CH684575A5 true CH684575A5 (de) | 1994-10-31 |
Family
ID=4263428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CH378590A CH684575A5 (de) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | Verfahren zur Erniedrigung der Reibungskoeffizienten und Erhöhung des Verschleisswiderstandes eines auf festem Wasser gleitenden Körpers. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CH (1) | CH684575A5 (de) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997049600A1 (de) * | 1996-06-21 | 1997-12-31 | Walter Hunger | Kupplungsvorrichtung zum verbinden eines zugfahrzeuges mit einem auflieger-anhänger und verfahren zum umbauen von kupplungsvorrichtungen |
| WO2008098795A1 (de) * | 2007-02-16 | 2008-08-21 | Onyx-Systems Patentmanagement Gmbh | Wintersportgerät mit kufen |
| WO2012040856A3 (en) * | 2010-09-30 | 2012-06-21 | Technique Surface Lab Inc. | Ice skate blades and method for improving performances thereof |
| ITVE20110016A1 (it) * | 2011-03-15 | 2012-09-16 | Marco Maggiolo | Sistema di velocizzazione per attrezzi degli sport invernali |
-
1990
- 1990-11-30 CH CH378590A patent/CH684575A5/de not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997049600A1 (de) * | 1996-06-21 | 1997-12-31 | Walter Hunger | Kupplungsvorrichtung zum verbinden eines zugfahrzeuges mit einem auflieger-anhänger und verfahren zum umbauen von kupplungsvorrichtungen |
| WO2008098795A1 (de) * | 2007-02-16 | 2008-08-21 | Onyx-Systems Patentmanagement Gmbh | Wintersportgerät mit kufen |
| RU2457885C2 (ru) * | 2007-02-16 | 2012-08-10 | Оникс-Системз Патентменеджмент Гмбх | Зимний спортивный снаряд с полозьями |
| WO2012040856A3 (en) * | 2010-09-30 | 2012-06-21 | Technique Surface Lab Inc. | Ice skate blades and method for improving performances thereof |
| US8646784B2 (en) | 2010-09-30 | 2014-02-11 | Technique Surface Lab Inc. | Ice skate blades and method for improving performances thereof |
| ITVE20110016A1 (it) * | 2011-03-15 | 2012-09-16 | Marco Maggiolo | Sistema di velocizzazione per attrezzi degli sport invernali |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE3933717A1 (de) | Schi mit relativ zum kern verstellbaren tragschichtteil | |
| DE69417073T2 (de) | Hockeyschläger | |
| CH684575A5 (de) | Verfahren zur Erniedrigung der Reibungskoeffizienten und Erhöhung des Verschleisswiderstandes eines auf festem Wasser gleitenden Körpers. | |
| DE2804159A1 (de) | Langlaufschi | |
| DE102008062132A1 (de) | Verfahren zur Beschichtung von Bremsflächen von Bremsscheiben oder anderen Reibelementen von Bremsen sowie Reibelement für eine Bremse, insbesondere aus CFK | |
| DE19625329A1 (de) | Stoffverbund und Verfahren zu dessen Herstellung | |
| AT394679B (de) | Hartstoffbeschichtung an kufen von wintersportgeraeten | |
| AT504217A1 (de) | Gleitbelag für skier | |
| AT231323B (de) | Mehrschichtenschi | |
| EP1381707B1 (de) | Verfahren zur herstellung einer beschichtung auf einem spanenden werkzeug und zerspanungswerkzeug | |
| DE2007435A1 (de) | ||
| EP0249894A2 (de) | Ski | |
| DE202017003752U1 (de) | Ski-Kern aus faserstabilisiertem Steinmaterial | |
| DE8807938U1 (de) | Einrichtungselement, insbesondere Tisch | |
| AT413796B (de) | Gleitflächen, beläge, kanten und kufen von wintersportartikeln | |
| AT412068B (de) | Laufsohle für wintersportgeräte | |
| AT236263B (de) | Mehrschichtenschi | |
| DE102008034399A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Beschichtungen aus MMC und derartig beschichtete Bauteile | |
| DE2954134C2 (de) | Räumleiste für einen Räumschild eines Schneepfluges | |
| WO2012048864A1 (de) | Laufkatze aus carbonfaserverstärktem kunststoff | |
| CH700590B1 (de) | Skihaftfell. | |
| AT523041B1 (de) | Ski oder Snowboard sowie Verfahren zu dessen Herstellung | |
| DE102013014040B4 (de) | Folienlaminat zum Aufbringen auf eine Scheibe oder ein Visier | |
| DE102012007787B4 (de) | Wintersportausrüstung, Verfahren zu deren Herstellung und Verwendung einer Beschichtung | |
| DE7405074U (de) | Ski in Verbundbauweise |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased |