特許 7177778 多層滑り軸受要素を形成する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-15

(45)【発行日】2022-11-24

(54)【発明の名称】多層滑り軸受要素を形成する方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 14/02 20060101AFI20221116BHJP

   C23C 14/34 20060101ALI20221116BHJP

   F16C 17/00 20060101ALI20221116BHJP

   F16C 33/14 20060101ALI20221116BHJP

【ＦＩ】

C23C14/02 Z

C23C14/34 Z

F16C17/00 Z

F16C33/14 Z

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2019539963

(86)(22)【出願日】2018-01-23

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-02-20

(86)【国際出願番号】 AT2018060020

(87)【国際公開番号】W WO2018132859

(87)【国際公開日】2018-07-26

【審査請求日】2020-12-03

(31)【優先権主張番号】A50039/2017

(32)【優先日】2017-01-23

(33)【優先権主張国・地域又は機関】AT

(73)【特許権者】

【識別番号】315015564

【氏名又は名称】ミバ・グライトラーガー・オーストリア・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100147555

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 公一

(74)【代理人】

【識別番号】100160705

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 健太郎

(72)【発明者】

【氏名】ヨハン ナグル

【審査官】宮崎 園子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１４８１３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５０９５００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０３－１１５５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５９－１５３３６８（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ２３Ｃ １４／０２

Ｃ２３Ｃ １４／３４

Ｆ１６Ｃ １７／００

Ｆ１６Ｃ ３３／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

カソードスパッタリング設備のチャンバ内で少なくとも１つのターゲットをカソードスパッタリングすることにより基板上に金属層を堆積させる、多層滑り軸受要素（１）を形成する方法であって、
前記カソードスパッタリング設備の前記チャンバ内へ基板を挿入するステップと、
前記基板のコーティングすべき表面をイオン衝撃によってイオンエッチングするステップであって、それによって前記基板の表面から基板粒子を除去するステップと、
前記基板上に金属層を堆積させるステップであって、そのためにカソードとして接続された少なくとも１つのターゲットからターゲット粒子が発生し、それが基板上へ沈積するステップと、
を有する方法において、
前記イオンエッチングするステップにおいて、前記ターゲットがアノードとして接続されて、前記基板粒子と前記ターゲット粒子からなる混合物が得られるように該ターゲット上に前記基板粒子の少なくとも一部が堆積し、その後前記基板の表面上に金属層を堆積させるために、前記ターゲットの極性を逆にして、
前記基板粒子と前記ターゲット粒子からなる混合物が、前記基板上の金属層の接着を強化するように前記基板上に堆積され、
移行ゾーンが前記基板と前記金属層との間に形成され、
前記基板の材料及び前記金属層の材料は、前記移行ゾーンに存在し、
前記移行ゾーンは、０．３μｍと５μｍの間の層厚を有している、
ことを特徴とする方法。

【請求項2】

前記基板上に金属層を堆積させるステップは、前記イオンエッチングするステップに直接連続して実施される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記イオンエッチングするステップにより、前記基板から基板粒子が少なくとも領域的に０．３μｍから５μｍの層厚まで除去される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

【請求項4】

前記基板上に金属層を堆積させるステップにおいて、前記基板粒子の少なくとも一部と前記ターゲット粒子の少なくとも一部から合金粒子が前記移行ゾーンに形成される、ことを特徴とする請求項１～３の何れか一項に記載の方法。

【請求項5】

前記イオンエッチングするステップと同時に、前記基板のコーティングすべき表面も清掃される、ことを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の方法。

【請求項6】

１８０℃の窒素雰囲気内で１０００ｈの間エージングした後の前記金属層の斜めの断面において、剥がれが０％である、ことを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載の方法。

【請求項7】

支持層（２）とその上に配置された金属層とを有し、該金属層がカソードスパッタリング方法に従って形成されている、多層滑り軸受要素（１）において、
前記金属層と支持層（２）の間に移行ゾーン（１２）が形成され、該移行ゾーン内に前記支持層（２）の割合と金属層の材料の割合とが含まれ、前記移行ゾーン（１２）内において前記支持層（２）の表面から始まる金属層の材料の割合が増大し、
前記支持層（２）の粒子と前記金属層の粒子からなる混合物が前記支持層（２）上に堆積して、前記支持層（２）上の金属層の接着が強化され、
前記移行ゾーン（１２）は、０．３μｍと５μｍの間の層厚を有している、ことを特徴とする多層滑り軸受要素。

【請求項8】

前記金属層をもたない前記支持層（２）の表面上に存在している非金属の粒子は、前記移行ゾーン（１２）に含まれている、ことを特徴とする請求項７に記載の多層滑り軸受要素（１）。

【請求項9】

１８０℃の窒素雰囲気内で１０００ｈの間エージングした後の前記金属層の斜めの断面において、剥がれが０％である、ことを特徴とする請求項７又は８に記載の多層滑り軸受要素（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、多層滑り軸受要素を形成する方法に関するものであって、それによればカソードスパッタリング設備内で基板上に少なくとも１つのターゲットのカソードスパッタリングによって金属層が堆積するものであり、方法は以下のステップを有している。すなわち、
基板をカソードスパッタリング設備内へ挿入するステップと、
基板のコーティングすべき表面をイオン衝撃によってイオンエッチングするステップであって、それによって基板の表面から基板粒子が除去される、ステップと、
基板上に金属層を堆積するステップであって、そのために少なくとも１つのカソードとして接続されているターゲットからターゲット粒子が発生され、それが基板上に沈積する、ステップと、を有している。

【0002】

本発明はさらに、支持層とその上に配置された金属層とを有する多層滑り軸受要素に関するものであり、その場合に金属層はカソードスパッタリング方法に従って形成されている。

【背景技術】

【0003】

滑り軸受技術においてカソードスパッタリング方法を使用することは、すでに従来技術、たとえば特許文献１から知られている。材料に従って、特に基板及び堆積させるべき層のために、うまく混合できない材料が使用される場合には、基板上の堆積した層の密着性は満足のゆくものではない。

【0004】

この問題に対処するために、特許文献２には、滑り軸受を形成する方法が記述されており、その方法は滑り軸受合金層とその表面層との間の優れた結合を有しており、かつ以下の方法ステップを有する。すなわち、
酸化物フィルム及び滑り軸受合金層上に存在している改質された表面層の少なくとも一部を、真空下でアルゴンガスによるイオン衝撃によって除去するステップと、
その後、滑り軸受合金層を活性化された状態へ加熱するステップと、
－滑り軸受合金層上に物理的な蒸着によって、３～６０μｍの厚みを有する、表面合金又は表面合金層の薄いフィルムを形成するステップと、を有する。

【0005】

コーティングすべき基板を清掃するために、第１のステップにおいて基板がカソードとして接続されて、このカソードと付加的なアノードとの間に５００ボルトの電位が印加される。このようにして正に帯電されたアルゴンイオンが基板と衝突し、その衝突によって表面酸化フィルムと基板上の改質された表面層が除去される。その後コーティングチャンバを清掃するために、それが再び排気される。その後アルゴンガスが新たに真空チャンバ内へ導入される。基板をコーティングするためにカソードとして接続される、別体のターゲットから、アノードとこのターゲットの間のグロー放電を介し、かつそれによってもたらされる、アルゴンイオンによるターゲットの衝撃によって、衝突エネルギに基づいて粒子が発生され、それが基板上に沈積する。ターゲットの蒸発は、基板の加熱後に初めて行われるので、軸受合金と表面層の間の反応エネルギが高まり、それによって合金形成もしくはその合金化が促進される。したがって両者の間により高い水準の密着もしくは結合力が得られ、かつ付加的に表面層合金の粒子間の結合が高められ、それによって堅固に接着する表面層が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】独国特許出願公開第３６２９４５１（Ａ１）号明細書

【文献】独国特許出願公開第４０２７３６２（Ａ１）号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の課題は、支持層上にカソードスパッタリング方法によって堆積した金属層の高い密着強度を有する、多層滑り軸受要素を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

この課題は、冒頭で挙げた方法によって解決され、それによれば、基板をイオンエッチングするステップにおいて、ターゲットがアノードとして接続され、基板粒子の少なくとも一部がターゲット上に堆積し、その後基板の表面上に金属層を堆積させるためにターゲットが電極交換される。

【0009】

本発明の課題は、さらに、冒頭で挙げた多層滑り軸受要素によって解決され、それにおいて金属層と支持層の間に移行ゾーンが形成されており、その中に支持層の材料の割合も、金属層の材料の割合も存在し、その場合に支持層の表面から始まって、移行ゾーンの内部で金属層の材料の割合が増大する。

【0010】

イオンエッチングの間に基板粒子がターゲット上に沈積することにより、ターゲット上にすでに基板粒子とターゲット粒子からなる混合物が得られ、それを次に一緒に基板上に堆積させることができる。それぞれターゲット上に堆積する基板粒子の量に応じて、ターゲット上に基板材料のみからなる層が存在することもできる。それに続いてターゲットが霧化されて、ターゲット粒子が基板上に沈積する。ターゲット粒子は、その前に沈積した基板粒子も含んでいるので、両方の種類の粒子の混合物が堆積する。これも、基板上の金属層の密着強度を改良する。というのは、基板から金属層への移行が唐突には行われないからである。この方法によって、付加効果として、多層滑り軸受要素のより効率的な形成を実現することができる。というのは、上述した従来技術において実施されるような、コーティングチャンバの、基板に由来する粒子の清掃は、もはや必ずしも必要とはならないからである。

【0011】

方法の実施変形例によれば、基板上に金属層を堆積させるステップは、基板の表面をイオンエッチングするステップに直接連続して実施することができる。したがって方法を簡略化し、それに伴って多層滑り軸受要素の形成における時間の節約を実現することができる。というのは、コーティングチャンバの中間洗浄が省かれるからである。前清掃のためのチャンバとプロセスチャンバとの間の空間的な分離は不要である。

【0012】

方法の他の実施変形例によれば、基板の表面のイオンエッチングによって、基板から基板粒子を少なくとも領域的に０．３μｍから５μｍの層厚まで除去することができる。したがって密着強度をさらに改良することができる。というのは、イオンエッチングの間比較的多くの基板材料が除去され、その材料が次に金属層を堆積させるために提供され、それによって移行ゾーンの層厚が拡張されて、それに伴って移行ゾーンの材料から金属層への移行をよりソフトに構成することができるからである。したがってコンポーネントのより強い機械的締めつけとそれに伴って基板上の金属層の密着の強化を達成することができる。

【0013】

好ましくは、基板上に基板粒子とターゲット粒子からなる混合物が堆積するだけでなく、金属層を堆積させる間に、少なくとも基板粒子の一部とターゲット粒子の一部から合金粒子が形成される。この実施変形例によっても、基板上の金属層の密着強度をさらに改良することができる。

【0014】

イオンエッチングと同時に、基板のコーティングすべき表面も、たとえば酸化物、したがって非金属の粒子も、清掃することができる。それによっても方法の短縮を達成することができる。この方法ステップにおいて、非金属の粒子は少なくとも１つのターゲット上にも同様に堆積することがあり得るので、それが金属層の堆積の間に少なくとも部分的に再び基板上に戻るように転送される。

【0015】

多層滑り軸受要素の実施変形例によれば、移行ゾーン内に非金属の粒子が含まれており、それらは支持層の、金属層をもたない他の表面上にも存在する。驚くべきことに、これらの粒子は、コーティングプロセス及び基板上の金属層の密着強度を妨げない。多分これは、基板上で比較的薄い表面層に集中した、これらの非金属の粒子は、金属層の堆積の間、より大きい体積もしくはより大きい層厚に分配されることにある。この実施変形例によれば、酸化物成分を除去するためのコーティングチャンバの中間洗浄が回避されるだけでなく、この非金属の粒子、たとえばセラミック粒子は、場合によっては移行ゾーン内で補強するように作用することができる。

【0016】

移行ゾーンが０．３μｍと５μｍの間の層厚を有することもでき、それによっても基板から金属層への多かれ少なかれソフトな移行を達成することができる。

【0017】

本発明をさらによく理解するために、以下の図を用いて本発明を詳細に説明する。
図は、それぞれ簡略化された図式的な表示である。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】多層滑り軸受要素を示す側面図である。

【図2】スパッタリングチャンバを示す。

【発明を実施するための形態】

【0019】

最初に記録しておくが、異なるように記載される実施形態において、同一の部分には同一の参照符号ないし同一の構成部分名称が設けられ、説明全体に含まれる開示は、同一の参照符号ないし同一の構成部分名称を有する同一の部分へ意味に従って移し替えることができる。また、説明内で選択される、たとえば上、下、側方などのような位置記載は、直接説明され、かつ示される図に関するものであって、この位置記載は位置が変化した場合には意味に従って新しい位置へ移し替えられる。

【0020】

以下において、もしくは一般的に、合金組成が示される場合に、これは－異なる記載がない限りにおいて－それぞれ重量％で示されるものとする。

【0021】

合金の組成について数値の記載は、異なる記載がない限りにおいて、常に全合金に関する。

【0022】

さらに、合金組成についての記載は、それが大技術的に使用される原材料内に生じる、通常の不純物も一緒に含むものである。しかし本発明の枠内において、純金属もしくは高純度金属が使用される可能性が存在する。

【0023】

図１は、滑り軸受ハーフシェルの形式の多層滑り軸受要素１を示している。図示されているのは多層滑り軸受要素１の２層の変形例であって、支持層２と滑り層３からなり、その滑り層が多層滑り軸受要素１の、軸承すべき構成部分へ向けることができる前側４（径方向内側）上に配置されている。

【0024】

場合によっては。図１に破線で示唆されるように、滑り層３と支持層２の間に軸受金属層５を配置することができる。

【0025】

たとえば内燃機関内で使用されるような、この種の多層滑り軸受要素１の原理的な構造は、従来技術から知られているので、これ以上の説明はしない。しかし、他の層を配置すること、したがってたとえば滑り層３と軸受金属層５の間に接着層及び／又は拡散阻止層を配置することもでき、同様に軸受金属層５と支持層２の間に接着層を配置することができることを、述べておく。

【0026】

本発明の枠内において、多層滑り軸受要素１は他のように、たとえば、図１に破線で示唆するように、軸受ブッシュとして、形成することもできる。同様にスラストリング、軸方向に延びる滑りシューなどのような形態も、可能である。

【0027】

支持層２は、好ましくは鋼からなるが、多層滑り軸受要素１に必要な構造強度を与える材料からなることもできる。この種の材料は、従来技術から知られている。

【0028】

軸受金属層５と中間層のために、周知の従来技術から知られた合金もしくは材料を使用することができ、これに関してはそれを参照するよう指示する。

【0029】

滑り層３は、合金の主要成分を形成するベース元素として、錫、アルミニウム、銅、銀、炭素、モリブデン、インジウムを有し、あるいはそれらからなるグループからの元素を有する合金からなることができる。しかしまた、滑り層３が１つの元素、たとえば銀、錫、炭素、インジウムのみからなることも、可能である。特に好ましくは、滑り層３、もしくは一般的に金属層は、銀のみから、もしくは銀合金から、もしくは銀合金として形成される。

【0030】

多層滑り軸受要素１を形成するために、滑り軸受要素ブランク（未加工品）６が準備される。滑り軸受要素ブランク６は、少なくとも支持層２からなるが、上述した層の少なくとも１つ、特に軸受金属層５も有することができる。この滑り軸受要素ブランク６（図１）の形成は、従来技術に従って、たとえば鋼シートバー上に軸受金属層が塗布されて、圧延によってそれと結合されることにより、行うことができる。他の既知の方法も適用可能である。場合によっては、この滑り軸受要素ブランク６の機械的な加工が行われる。

【0031】

しかし、再度はっきりと指摘しておくが、多層滑り軸受要素１は、支持層２と滑り層３のみからなることもできる。

【0032】

滑り軸受要素ブランク６は、変形によってすでに適切な形状に、たとえばハーフシェルの形状にされてから、その上に滑り層３を形成することができる。

【0033】

滑り層３は、カソード噴霧方法（カソードスパッタリング方法）に基づくガス相から滑り軸受要素ブランク６上へ堆積される。この方法は、原理的に従来技術から知られているので、繰り返しを避けるためにそれを参照するよう指示する。

【0034】

ここで指摘しておくが、本発明の枠内で、多層滑り軸受要素１の他の層も、たとえば軸受金属層５も、カソードスパッタリング方法に基づくガス相堆積によって滑り軸受要素ブランク６上へ堆積させることも、可能である。

【0035】

堆積させるために、滑り軸受要素ブランク６が、図２に図式的に示される堆積チャンバ７内へ挿入される。たとえば滑り軸受要素ブランク６は、堰を介して堆積チャンバ７内へ送り込むことができる。滑り軸受要素ブランク６は、滑り層３の堆積の間支持体８上に配置して、それによって保持することができる。

【0036】

１層又は多層の滑り軸受要素ブランク６は、後続の金属層の堆積のための基板を形成する。

【0037】

複数の滑り軸受要素ブランク６を同時にコーティングすることも可能であって、そのためにしかるべく形成された支持体８を使用することができる。

【0038】

以下において滑り軸受要素ブランク６が参照される場合に、この形態は、はっきりと言及されない場合でも、複数の滑り軸受要素ブランク６の同時コーティングにも該当する。

【0039】

図２において滑り軸受要素ブランク６は、平面的に示されているが、これは－上述したように－すでに変形されており、したがってたとえばハーフシェルの形状を有することができるので、したがってコーティングすべき滑り軸受要素ブランク６は、コーティングすべき湾曲した表面を有することができる。

【0040】

この場合において好ましくは、金属層、特に滑り層３を堆積させるためのターゲット９は、このハーフシェルと同軸に配置することができる。

【0041】

軸受金属層５が配置される限りにおいて、滑り層３は、好ましくは少なくとも５μｍ、好ましくは少なくとも１５μｍ、そして最大で６０μｍ、好ましくは最大で５０μｍの層厚で形成することができる。軸受金属層５が設けられない場合には、好ましくは少なくとも２０μｍ、好ましくは少なくとも５０μｍ、そして最大で５００μｍ、好ましくは最大で２００μｍの層厚が形成される。

【0042】

堆積チャンバ７内には、少なくとも１つのターゲット９が配置されている。複数のターゲット９を配置することもできる。

【0043】

ターゲット９は、好ましくは、堆積させるべき滑り層３が形成されるのと同じ金属、たとえば上述したベース合金の上述した元素、を有することができる。特にターゲット９は、これらの金属を互いに対する等しい相対量で有しているので、したがってターゲット９は形成すべき滑り層３と少なくともほぼ等しい、特に正確に等しい組成を有することができる。

【0044】

複数のターゲット９が使用される場合に、すべてが等しい組成を有することができる。しかしまた、組成の異なるターゲットを使用することも可能であって、その場合にターゲット９の合計が質的に堆積させるべき金属の合計をもたらす。

【0045】

１つ又は複数のターゲット９と１つ又は複数の滑り軸受要素ブランク６は、電気的に適切に接触されるので、それらの間を電位が支配する。

【0046】

必要な場合には、堆積チャンバ７は、滑り軸受要素ブランク６がその中で堆積のために位置決めされた後に、洗浄されて排気される。これは、たとえば滑り軸受要素ブランク６が送り込まれておらず、そのために堆積チャンバ７が開放されている場合である。

【0047】

洗浄ガスとして、滑り軸受要素ブランク６上に金属層を堆積させる間にも使用されるプロセスガス、たとえばアルゴンを使用することができる。滑り軸受要素ブランク６の後続の処理のための圧力は、０．５Ｐａと１０Ｐａ（５．ｅ^-3ｍｂａｒと０．１ｍｂａｒ）の間とすることができる。

【0048】

考察される実施例において滑り軸受要素ブランク６、したがって滑り層３上に本来の金属層を堆積させる前に、この滑り軸受要素ブランクが前処理される。そのために、滑り軸受要素ブランク６がカソードとして、そして少なくとも１つのターゲット９がアノードとして接続される。滑り軸受要素ブランク６のコーティングすべき表面に、堆積チャンバ７内で（不活性の）ガスからなるイオンによって衝撃を与えることによって、滑り軸受要素ブランク６の一部が基板粒子の形式でこの滑り軸受要素ブランクから除去される。これらの基板粒子がその後アノードへ、したがってターゲット９へ向かって移動し、その表面上に少なくとも部分的に、特にすべて、降下する。

【0049】

このイオンエッチングのために、以下のパラメータが適用される。

【0050】

滑り軸受要素ブランク６と１つのターゲット９又は複数のターゲット９との間の電位差：－１７００Ｖから－４００Ｖ
プロセスガス：アルゴン
プロセスガス圧力：０．５Ｐａ～１０Ｐａ（５．ｅ^-3ｍｂａｒ～０．１ｍｂａｒ）
温度：９０℃から１９０℃
処理長さ：２分から６０分

【0051】

方法の実施例によれば、好ましくは基板の、したがって滑り軸受要素ブランク６の、表面のイオンエッチングは、これから基板粒子が少なくとも領域的に０．３μｍから５μｍ、特に０．５μｍから１．５μｍの層厚まで除去される間、実施される。言い換えると、滑り軸受要素ブランク６の層厚は、コーティングすべき表面から始まって少なくとも領域的に、特にすべて、０．３μｍから５μｍだけ、特に０．５μｍから１．５μｍだけ減少する。

【0052】

他の実施変形例によれば、滑り軸受要素ブランクの金属の成分が除去されるだけでなく、同時にそれに接着している、特に、たとえば酸化物のようなセラミック粒子の形式の不純物も除去することができる。したがって滑り軸受要素ブランク６のこれらの被覆を別に清掃することを省くことができる。これらのセラミック粒子も、ターゲット９の表面上へ少なくとも部分的に降下することがあり得るので、それ以降の本来のコーティングステップの間にそれらが再び滑り軸受要素ブランク６上へ達する。基板粒子という概念は、この実施変形例においては、不純物に由来する粒子も含んでいる。

【0053】

実施変形例によれば、さらに、除去された粒子はプロセス混合物（たとえばイオン／酸素混合気）によって基板の清掃の間（イオンエッチングの間）に酸化され、それがその後ターゲット９上へ降下する。したがってセラミック粒子、たとえば酸化物は、たとえば金属層を補強するために、大量に発生させることができる。

【0054】

その代わりに、あるいはそれに加えて、粒子はコーティングプロセスにおいてガス混合物によって反応的にスパッタリングすることができ、それによって同様にセラミック粒子を発生させることができる。

【0055】

セラミック粒子の組み込みは、多層の滑り軸受要素１内に電気的に絶縁する層を形成するために、利用することもできる。そのためにたとえば、滑り軸受要素ブランク６上の金属層の堆積の開始時にプロセス混合物、たとえば酸素を有するアルゴンを使用することができるので、堆積させるべき粒子が酸化される。所望の層厚を得た後に、堆積のそれ以降の推移のために純粋な不活性ガスへ切り替えることができる。その場合にそれまで存在していた付加ガスの残りは、さらに利用される。このやり方は、一般的にセラミック粒子の組み込みのために、したがって電気的に絶縁する層の形成のためだけでなく、適用することができる。

【0056】

滑り軸受要素ブランク６のこの前処理の後に、堆積チャンバ７は必要に応じて清掃することができ、したがって特に不活性ガスによって１回又は複数回洗浄することができ、かつ滑り層３を堆積させるために排気することができる。

【0057】

方法の好ましい実施変形例において、基板上の金属層の、したがってこの例においては滑り軸受要素ブランク６上の滑り層３の、堆積が、同じ堆積チャンバ７内でイオンエッチングに直接連続して行われる。

【0058】

金属層の、したがって滑り層３の、堆積は、たとえばアルゴンからなり、あるいはそれを有する、１つのプロセスガス内で行われる。堆積のために滑り軸受要素ブランク６とターゲット９の電極が交換されるので、したがって滑り軸受要素ブランク６上に金属層を堆積させる間、この滑り軸受要素ブランクがアノードを、そしてターゲットがカソードを形成する。

【0059】

完全を期するためだけに指摘しておくが、プロセスガスを導入するために堆積チャンバ７は少なくとも入口１０とそれを排出するために少なくとも１つの出口１１を有することができる。

【0060】

スパッタリング方法（カソードスパッタリング方法）による堆積のために、以下のパラメータを適用することができる。

【0061】

滑り軸受要素ブランク６と１つのターゲット９又は複数のターゲット９との間の電位差：－３００Ｖから８５０Ｖ
プロセスガス（混合気）：アルゴン、（酸素）
プロセスガス圧力：０．２Ｐａ～１０Ｐａ（２ｘｅ^-3ｍｂａｒ～０．１ｍｂａｒ）
温度：８０℃から２４０℃
コーティング率：０．１μｍ／分から５μｍ／分
コーティング長さ：５分から３８０分

【0062】

知られているように、スパッタリングする際にプロセスガスイオンがターゲット９へ加速されて、ターゲットから堆積させるべき金属原子（すなわちターゲット粒子）をたたき出し、それが次に滑り軸受要素ブランク６の方向へ加速されて、その表面上へ堆積するので、滑り層３が構築される。

【0063】

したがって、カソードスパッタリング方法によって金属層、特に滑り層３をプロセスガス内のガス相から滑り軸受要素ブランク６上に堆積させることができる。そのために、金属ベース元素との金属組合せを有し、あるいはそれからなる（金属組合せに関して）ターゲット９から金属層が、ターゲット９の少なくとも部分的なスパッタリングと次にスパッタされたターゲット粒子が滑り軸受要素ブランク６上に堆積することによって、形成される。

【0064】

前処理の間に基板粒子がターゲット９上に堆積した後に、この基板粒子はターゲット９を少なくとも部分的にスパッタリングする間、同様に再び霧化されて、そのようにして少なくとも一部が、滑り軸受要素ブランク６のコーティングすべき表面上へ戻って達する。それぞれどのくらいの長さで前処理が実施されたかに応じて、滑り軸受要素ブランク６上に金属層の堆積が開始される際に、この基板粒子のみが滑り軸受要素ブランク６上に堆積するか、あるいはすでに基板粒子とターゲット粒子からなる混合物が堆積する。金属層の堆積の期間が経過するにつれて、基板粒子とターゲット粒子からなる混合物における基板粒子の割合が減少して、ついには基板粒子がすべて使い果たされて、それ以降はターゲット粒子のみが金属層を形成するために滑り軸受要素ブランク６上に堆積する。

【0065】

このようにして基板、したがって滑り軸受要素ブランク６と金属層、したがってたとえば滑り層３との間に移行ゾーン１２（図１）が生じ、その中には基板の材料も金属層の材料も存在する。

【0066】

多層滑り軸受要素１の好ましい実施変形例によれば、前処理の長さ（特にターゲット９上の基板粒子の量に関係する）は、移行ゾーン１２が０．３μｍと５μｍの間、特に０．５μｍと３μｍの間の層厚を有するように選択される。その場合に多層滑り軸受要素１の上の移行ゾーン１２の層厚というのは、ＥＤＸに従う方法によって定められる層厚である。結合ゾーンにわたってラジアルラインスキャンが実施されて、基板（Ａ）と滑り軸受材料（Ｂ）についてのＸ線信号が測定される。信号強さ（場合によってはＡが上昇し、同時にＢが下降）は、ロジスティック関数に従う。層厚は、信号強さＢが１０％から９０％へ増大する２つの点の間の間隔である。

【0067】

多層滑り軸受要素１を形成する方法の他の実施変形例によれば、基板上に金属層を堆積させる間に少なくとも基板粒子の一部とターゲット粒子の一部から合金粒子を形成することができる。したがって言い換えると、金属層が基板の材料と、従って多層滑り軸受要素１のコーティングすべき材料と、合金化される。その例は、銀と鉄である。しかしまた、滑り軸受要素ブランク６と金属層とから、たとえばＣｕ₅Ｓｎ₆のような、金属間相の形成も可能であって、それによって滑り軸受要素ブランク６上の金属層の密着強度をさらに強化することができる。

【0068】

この方法によって、支持層２とその上に配置された滑り層３とを有する多層滑り軸受要素１を形成することができ、その場合に滑り層３はカソードスパッタリング方法に従って形成されており、かつ滑り層３と支持層２の間に移行ゾーン１２が形成されており、その中には支持層２の材料の割合も、滑り層３の材料の割合も存在しており、その場合に支持層２の表面から始まって移行ゾーン１２の内部の滑り層３の材料の割合が増加する。

【0069】

滑り軸受要素ブランク６の清掃が同様に同じ堆積チャンバ７内で行われる限りにおいて、移行ゾーン１２内に非金属の粒子が含まれる多層滑り軸受要素１を形成することができ、その非金属の粒子は支持層２の滑り層３をもたない他の表面上にも表面不純物として存在している。

【0070】

滑り軸受要素ブランク６上に金属層、したがって特に滑り層３を堆積させた後に、金属層の露出した表面上にさらに他の、たとえば進入層又は滑り塗料層のような、他の摩擦学的に作用する層を設けることができる。

【0071】

以下の滑り層３は、上述した方法によって形成されている。その場合に滑り軸受要素ブランク６として、鋼製の支持層２からなるハーフシェルが挿入され、その場合に滑り層３は約２０μｍの厚みで設けられている。滑り層３の形成は、個々のソース（ターゲット９）によっても、同時に等しい組成又は異なる組成の複数のソース（ターゲット９）によっても、行うことができる。滑り層３として以下のバリアントにおける組成の合金が形成された。

【0072】

（ａ）コーティング後及び（ｂ）１８０℃の窒素雰囲気内で１０００ｈの間エージングした後の密着強度を判定するために、斜めの断面が形成された。（１）コーティング後の斜めの断面において目に見える剥がれ、（２）硬質金属鏨によるスクラッチテスト後の剥がれが、％で定められた。密着性の判定は、評点体系にしたがって行われ、１は優れた密着であり、５は完全な層剥がれを表す。

【0073】

実施例１：
ブランク：軸受金属ＣｕＺｎ５Ｓｎを有する鋼
滑り層：ＡｌＳｎ２０Ｃｕ１
前処理：
滑り軸受要素未加工６とターゲット９の間の電位差 －１１５０Ｖ
プロセスガス：アルゴン
プロセス圧力：２Ｐａ（２ｘｅ^-2ｍｂａｒ）
温度：１２０℃
処理長さ：６分
堆積：
滑り軸受要素ブランクとターゲットの間の電位差 ６２０Ｖ
プロセスガス：アルゴン
プロセスガス圧力：１Ｐａ（１ｅ^-2ｍｂａｒ）
温度：１３０℃
１つ又は複数のターゲット９における電圧：０Ｖ
コーティング率：１．１９μｍ／分
コーティング長さ：２１分
結果：
移行ゾーンの層厚：０．８μｍ
滑り層全体の層厚：２５μｍ

【0074】

【表1】

【0075】

実施例２：
ブランク：鋼
滑り層：ＡｇＣｕ６
前処理：
滑り軸受要素ブランク６とターゲット９の間の電位差－１２９０Ｖ
プロセス混合物：アルゴン＋０．５％酸素
プロセスガス圧：１Ｐａ（１ｅ^-2ｍｂａｒ）
温度２４０℃
処理長さ：２０分
堆積：
滑り軸受要素ブランク６とターゲット９の間の電位差：５５０Ｖ
プロセスガス：アルゴン
プロセスガス圧：１０Ｐａ（１０ｅ^-2ｍｂａｒ）
温度：１３０℃
コーティング率：２．４μｍ／分
コーティング長さ：４２分
結果：
移行ゾーンの層厚：１．７μｍ
滑り層全体の層厚：１００μｍ

【0076】

【表2】

【0077】

変形例３－従来技術－前処理なし、別のプロセスチャンバ内でイオンエッチング
ブランク：軸受金属ＣｕＺｎ５Ｓｎを有する鋼
滑り層：ＡｌＳｎ２０Ｃｕ１
堆積：
滑り軸受要素ブランク６とターゲット９の間の電位差：５５０Ｖ
プロセスガス：アルゴン
プロセスガス圧：１０Ｐａ（１０ｅ^-2ｍｂａｒ）
温度：１３０℃
コーティング率：１．１９μｍ／分
コーティング長さ：２１分
結果：
移行ゾーンの層厚：０μ－存在せず
滑り層全体の層厚：２５μｍ

【0078】

【表3】

【0079】

指摘しておくが、たとえばＳｎＣｕ９Ｓｂ４Ｂｉ１、ＣｕＡｌ１０Ｆｅ３、Ａｇ、ＡｌＳｎ２０Ｆｅ１のような、他の合金も滑り層として形成することができる。したがって記載される合金組成は、単なる例であって、限定する特性をもたない。

【0080】

実施例は、可能な実施変形例を示し、もしくは記述しており、その場合にここに記載しておくが、ここの実施変形例を互いに組み合わせることも可能である。

【0081】

最後に形式的に指摘しておくが、多層軸受要素１もしくはカソードスパッタリング設備の構造をよりよく理解するために、これらは必ずしも縮尺どおりには示されていない。
（項目１）
カソードスパッタリング設備のチャンバ内で少なくとも１つのターゲットをカソードスパッタリングすることにより基板上に金属層を堆積させる、多層滑り軸受要素（１）を形成する方法であって、
前記カソードスパッタリング設備の前記チャンバ内へ基板を挿入するステップと、
前記基板のコーティングすべき表面をイオン衝撃によってイオンエッチングするステップであって、それによって前記基板の表面から基板粒子を除去するステップと、
前記基板上に金属層を堆積させるステップであって、そのためにカソードとして接続された少なくとも１つのターゲットからターゲット粒子が発生し、それが基板上へ沈積するステップと、
を有する方法において、
前記基板をイオンエッチングするステップにおいて、前記ターゲットがアノードとして接続されて、該ターゲット上に基板粒子の少なくとも一部が堆積し、その後前記基板の表面上に金属層を堆積させるために、前記ターゲットの極性を逆にする、ことを特徴とする方法。
（項目２）
前記基板上に金属層を堆積させる方法ステップは、前記基板の表面をイオンエッチングするステップに直接連続して実施される、ことを特徴とする項目１に記載の方法。
（項目３）
前記基板の表面をイオンエッチングすることにより、前記基板から基板粒子が少なくとも領域的に０．３μｍから５μｍの層厚まで除去される、ことを特徴とする項目１又は項目２に記載の方法。
（項目４）
前記基板上に金属層を堆積させる間、基板粒子の少なくとも一部とターゲット粒子の少なくとも一部から合金粒子が形成される、ことを特徴とする項目１～３のうち何れかに記載の方法。
（項目５）
イオンエッチングと同時に、前記基板のコーティングすべき表面も清掃される、ことを特徴とする項目１～４のうち何れかに記載の方法。
（項目６）
支持層（２）とその上に配置された金属層とを有し、該金属層がカソードスパッタリング方法に従って形成されている、多層滑り軸受要素（１）において、
前記金属層と支持層（２）の間に移行ゾーン（１２）が形成され、該移行ゾーン内に前記支持層（２）の割合と金属層の材料の割合とが含まれ、前記移行ゾーン（１２）内において前記支持層（２）の表面から始まる金属層の材料の割合が増大する、ことを特徴とする多層滑り軸受要素。
（項目７）
前記金属層をもたない前記支持層（２）の表面上に存在している非金属の粒子は、前記移行ゾーン（１２）に含まれている、ことを特徴とする項目６に記載の多層滑り軸受要素（１）。
（項目８）
前記移行ゾーン（１２）は０．３μｍと５μｍの間の層厚を有している、ことを特徴とする項目６又は項目７に記載の多層滑り軸受要素（１）。

【符号の説明】

【0082】

１ 多層滑り軸受要素
２ 支持層
３ 滑り層
４ 前側
５ 軸受金属層
６ 滑り軸受要素ブランク
７ 堆積チャンバ
８ 支持体
９ ターゲット
１０ 入口
１１ 出口
１２ 移行ゾーン

【図1】

【図2】