專利名稱：防止基底腐蝕的布置、其制造方法以及皮帶輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于防止基底腐蝕的布置、 一種用于制造這種布 置的方法以及一種皮帶輪。
背景技術(shù)：
鋼或者鋼合金的結(jié)構(gòu)件特別是在例如像發(fā)動機倉這種高溫環(huán)境下 受到明顯腐蝕。這種鋼或者鋼合金的結(jié)構(gòu)件為防腐蝕通常涂覆鋅或者 鋅合金的防腐層。因為這種含鋅層也會腐蝕，所以為進一步鈍化在這 種鋅層或者鋅合金的表面上涂覆一種所謂的鈍化層或者轉(zhuǎn)換層。該層 大多由例如含有鉻(HI)或者鉻(VI)的鉻酸鈍化涂層組成。但也可 以使用例如Zr或者Ti基的防腐層。
為進一步保護鈍化層，該鈍化層可以利用所謂的面漆、聚合化合 物例如聚丙烯酸酯或者聚乙烯或者有機或者無機漆涂層。
下面借助發(fā)電機自由皮帶輪介紹本發(fā)明以及本發(fā)明所要解決的問 題，但本發(fā)明并不局限于此。在發(fā)電機通過發(fā)電機自由皮帶輪運行時， 聚合物材料的皮帶通過發(fā)電機自由皮帶輪運轉(zhuǎn)并傳動該皮帶輪。在該 過程中，通過皮帶與皮帶輪之間的摩擦接觸會產(chǎn)生靜電充電。這種電 荷在或多或少不可控制的自發(fā)放電時會損壞附近的電氣或者電子部 件。因此需要有控制地引開這種靜電電荷。但靜電電荷只能通過發(fā)電 機自由皮帶輪的導(dǎo)電區(qū)才能引開，從而發(fā)電機自由皮帶輪盡可能地在 與皮帶摩擦接觸的表面導(dǎo)電。
發(fā)電機自由皮帶輪運行時此外重要的是，發(fā)電機自由皮帶輪與相 應(yīng)的皮帶之間存在相當(dāng)高的摩擦作用。由此可以減少皮帶輪與皮帶之
間的滑動并因此達到在皮帶張力不變的情況下皮帶更佳的同步性或在 皮帶張力下降的情況下相同的同步性。在同步性相同的情況下皮帶張 力下降出現(xiàn)在皮帶使用壽命較長時。這樣整體上降低發(fā)電機自由皮帶 輪提供和運行方面的成本。
但問題在于，為提高防腐蝕性或者摩擦阻力通常涂覆的涂層，如 面漆或者漆層并不導(dǎo)電并因此不能引開電荷。作為選擇使用全塑料結(jié) 構(gòu)件也不能引開電荷。
因此需要對發(fā)電機自由皮帶輪進行表面涂層，這種涂層既導(dǎo)電， 同時又能使表面具有良好的摩擦阻力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種導(dǎo)電并具有提高的摩擦阻力的涂層。
該目的依據(jù)本發(fā)明通過一種具有權(quán)利要求1特征的涂層、具有權(quán) 利要求10特征的皮帶輪和/或者具有權(quán)利要求12特征用于產(chǎn)生這種涂 層的方法得以實現(xiàn)。
依據(jù)第一方面(權(quán)利要求1)，本發(fā)明涉及一種用于防止基底腐蝕 的布置，其具有基底，特別是金屬基底；涂覆在基底上用于防止基
底腐蝕的導(dǎo)電防腐層，該防腐層具有涂覆在基底上的含鋅層、涂覆在 含鋅層上用于鈍化含鋅層的鈍化層，該鈍化層具有大量處于以下狀態(tài) 的硬質(zhì)材料顆粒，S卩，通過硬質(zhì)材料顆粒與沒有硬質(zhì)材料顆粒的轉(zhuǎn)換 層相比提高鈍化層自由表面上的摩擦阻力，但鈍化層的導(dǎo)電性基本保 留。
下面含鋅層或者含鋅材料是指一種鋅或鋅合金的層或材料。在涉 及鋅層時，同時也包括鋅合金的層。概念鈍化層和轉(zhuǎn)換層在本申請書 中同義使用。
基于本發(fā)明的主導(dǎo)思想在于，通過在鈍化層上使用硬質(zhì)材料顆粒， 與聚合物材料例如像三角皮帶或者橡膠輪相比，提高鈍化層的摩擦阻 力。同時可以降低鈍化層以及接觸下的聚合物材料的磨損。此外可以 保留表面，特別是鈍化層的導(dǎo)電性，以便可以引開鈍化層與聚合物材 料之間摩擦?xí)r出現(xiàn)的靜電充電。在鈍化層上使用硬質(zhì)材料顆粒因此對 表面的電特性沒有或者僅有微不足道的影響，但與其他材料相比卻提 高了穩(wěn)定性和特別是摩擦阻力。
依據(jù)第二方面(權(quán)利要求IO)，本發(fā)明涉及一種皮帶輪，其具有 金屬體，該金屬體具有用于精確配合地容納軸的輪轂，該皮帶輪在圓 周上具有用于容納聚合物材料皮帶的外表面，該皮帶輪具有依據(jù)本發(fā) 明的第一方面所述的布置，其中，布置的基底至少在外表面的區(qū)域內(nèi) 為金屬體的組成部分。
涂覆含有硬質(zhì)材料顆粒的鈍化層可以提供一種減少或者沒有靜電 電荷的皮帶輪。在此方面，皮帶輪由于提高了摩擦阻力而表現(xiàn)出更佳 的同步性。由此提高相同皮帶張力情況下的力傳遞或可以選擇更小的 皮帶張力，以達到與沒有硬質(zhì)材料顆粒的鈍化層上相同的力傳遞。
依據(jù)另一方面(權(quán)利要求12)，本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生鈍化層、 特別是用于依據(jù)本發(fā)明第一方面所述布置的方法，具有以下步驟
(a) 準備具有硬質(zhì)材料顆粒的鈍化池；
(b) 準備基底，在其表面上涂覆含鋅層；
(c) 將基底浸入鈍化池內(nèi)，由此在含鋅層的表面上形成一個具 有大量硬質(zhì)材料顆粒的鈍化層，其中，這樣形成的鈍化層處于這種狀 態(tài)，即通過硬質(zhì)材料顆粒與沒有硬質(zhì)材料顆粒的轉(zhuǎn)換層相比提高鈍化 層自由表面上的摩擦阻力，但鈍化層的導(dǎo)電性基本保留。
與轉(zhuǎn)換層一體化的硬質(zhì)材料顆粒在產(chǎn)生轉(zhuǎn)換層時埋入該層內(nèi)。通
過硬質(zhì)材料顆粒的粒度，這些硬質(zhì)材料顆粒很容易懸浮在鈍化池內(nèi)并 在轉(zhuǎn)換層沉積時同時與該轉(zhuǎn)換層一體化。通過依據(jù)本發(fā)明的方法，硬 質(zhì)材料顆粒最好均勻埋入轉(zhuǎn)換層內(nèi)。
本發(fā)明設(shè)想具有優(yōu)點的構(gòu)成、進一步構(gòu)成和改進來自其他從屬權(quán) 利要求以及借助附圖的說明。
依據(jù)一種優(yōu)選的進一步構(gòu)成，硬質(zhì)材料顆粒作為納米顆粒構(gòu)成。 依據(jù)另一優(yōu)選的進一步構(gòu)成，納米顆粒的粒度處于1-1000 nm的范圍 內(nèi)，優(yōu)選處于2-100 nm的范圍內(nèi)，更加優(yōu)選處于8-50 nm的范圍內(nèi)和 特別是處于10-20 nm的范圍內(nèi)。通過納米顆粒的粒度，這些納米顆粒 很容易加入鈍化池內(nèi)并形成懸浮液。顆粒的粒度優(yōu)選小于需要產(chǎn)生的 鈍化層的厚度。因此在鈍化層上達到良好的顆粒分布。顆粒的粒度這 樣選擇，使其略微從鈍化層凸起。由此鈍化層的表面發(fā)生變化，從而 產(chǎn)生更佳的附著性。
依據(jù)另一優(yōu)選的實施方式，硬質(zhì)材料顆粒由無機硬質(zhì)材料組成。 依據(jù)另一優(yōu)選的進一步構(gòu)成，硬質(zhì)材料顆粒具有至少5的莫氏硬度。 硬質(zhì)材料顆粒的優(yōu)選材料為無機碳化物、氧化物、金剛石和/或者氮化 物，特別是Si02、 SiC、 WC、 Al203和/或者BN或者其混合物。但也可 以設(shè)想具有相同或者相似硬度和這些特性的其他大量材料。
依據(jù)另一優(yōu)選的進一步構(gòu)成，鈍化層具有最高800 nm、優(yōu)選50-500 nm和特別是100-200 nm的厚度。含鋅層的厚度可以高于0.5 Mm、優(yōu)選 高于100 jLtm。
依據(jù)一種優(yōu)選構(gòu)成，鈍化層作為含鉻，也就是含有鉻的鈍化層構(gòu)成。
依據(jù)本發(fā)明第二方面一種優(yōu)選的進一步構(gòu)成，皮帶輪作為三角筋
條皮帶輪或者作為平皮帶輪構(gòu)成。
依據(jù)利用優(yōu)選的進一步構(gòu)成，基底由鋼或者鋼合金制造。
依據(jù)本發(fā)明第三方面一種優(yōu)選的進一步構(gòu)成，為產(chǎn)生鈍化池將硬 質(zhì)材料顆粒加入鈍化溶液內(nèi)。
依據(jù)另一優(yōu)選的進一步構(gòu)成，在鈍化池中產(chǎn)生鈍化層后在另一步 驟(d)中對鈍化層進行沖洗。依據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選的進一步構(gòu)成，沖 洗可以在干燥步驟之前或者之后進行。也可以既在鈍化層的干燥步驟 之前也在之后對其進行沖洗。
依據(jù)一種優(yōu)選的構(gòu)成，鈍化池包括含鉻的鈍化溶液。
依據(jù)另一優(yōu)選的進一步構(gòu)成，鉻化池基本上無鉻(VI)構(gòu)成。通 過在鈍化池內(nèi)使用鉻(III)，可以制造基本上無鉻(VI)的轉(zhuǎn)換層。
其他可能性例如為使用Zr或Ti基的鈍化。


下面借助附圖的實施例對本發(fā)明進行詳細說明。其中 圖l示出依據(jù)本發(fā)明用于防止基底腐蝕的布置的第一通用實施例； 圖2示出用于制造依據(jù)本發(fā)明的防腐層方法的分圖a) -d); 圖3示出發(fā)電機自由皮帶輪的透視圖4示出圖3發(fā)電機自由皮帶輪具有依據(jù)本發(fā)明的防腐層的截面圖。
附圖中相同和功能相同的部件和特征-只要無任何變化-就采 用相同的附圖符號標注。
具體實施例方式
圖l示出依據(jù)本發(fā)明用于防止基底腐蝕的布置的第一通用實施例。 該布置在這里采用附圖標記14標注。布置14包括一個基底IO及涂覆
在其上面的防腐層16?；譏O可以是鋼或者鋼合金。
基底10上涂覆含鋅層11作為防腐層16的組成部分。含鋅層11
可以電鍍或者例如通過熱鍍鋅沉積。層11的厚度可以或多或少自由選
擇。例如層11的層厚為0.5 /mi以上并最好為幾/mi。
層11上同樣作為防腐層16的組成部分涂覆鈍化層12。鈍化層12 可以含有Zr、 Ti、鉻(III)或者還有鉻(VI)。鈍化層12依據(jù)本發(fā)明 含有例如可以作為Si02納米顆粒構(gòu)成的納米顆粒13。在其他實施例中， 納米顆粒13例如由^203或者SiC組成。 一些納米顆粒13在鉻酸鈍化 層12并因此防腐層16的表面15上從該表面15凸出，由此形成略為 粗糙的表面15。由此這樣改變防腐層16的表面15，使其提高摩擦并 與此同時相對于皮帶的聚合物材料提高同步效果。圖2示出用于制造依據(jù)本發(fā)明的鈍化層16的方法。
- 首先準備基底10 (圖2a)。
- 在該基底IO上涂覆含鋅層11 (圖2b)。
- 將這樣制造的布置浸入鈍化池17內(nèi)。鈍化池17例如可以加 熱到30°C。鈍化池17含有納米顆粒13。這些納米顆粒在轉(zhuǎn)換層12沉 積在鈍化池17內(nèi)的含鋅層11上時埋入轉(zhuǎn)換層12內(nèi)(圖2c)。
- 隨后將這樣制造的布置14從鈍化池17取出、沖洗和干燥(圖 2d)。
下面介紹一個用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)換層12的具體實施例。
在一個5升的燒杯中，將Coventya GmbH&Co.KG公司市場上常 見的產(chǎn)品鈍化溶液Lanthane TR 175部分A 150ml/l和含有納米顆粒的
溶液Lanthane TR 175部分B 90 ml/1加入消電離水內(nèi)。溶液的pH值利 用HN03調(diào)整到pH=2.0。溶液的溫度為30°C。將采用ZnFe合金電鍍 涂層的自由皮帶輪在攪拌溶液75秒的情況下浸入該溶液內(nèi)。在多次浸 入去礦質(zhì)水內(nèi)后，將該結(jié)構(gòu)件在70。C下進行干燥。與此同時產(chǎn)生具有 納米顆粒的防腐層16。
圖3示出發(fā)電機自由皮帶輪21的透視圖，在其輪體22上設(shè)置三 角筋條23。三角筋條23這樣構(gòu)成，使得三角筋條皮帶可以通過發(fā)電機 自由皮帶輪21的外圓周回轉(zhuǎn)。發(fā)電機自由皮帶輪外圓周的三角筋條23 的表面依據(jù)本發(fā)明具有防腐層16。
圖4示出圖3發(fā)電機自由皮帶輪的截面圖。安裝在輪體22上的三 角筋條23具有防腐層16。
雖然上面借助優(yōu)選實施例對本發(fā)明進行了說明，但本發(fā)明并不局 限于此，而是可以按照多種方式變化。
在前面的實施例中，借助發(fā)電機自由皮帶輪對本發(fā)明進行了詳細
說明。但本發(fā)明并不局限于此，而是可以在多方面變化并不言而喻也 可以轉(zhuǎn)移到其他系統(tǒng)和用途上。
不言而喻，所提出的尺寸、用量、溫度、pH值等可以變化，而不 偏離本發(fā)明的本質(zhì)。同樣不言而喻的是，可以使用現(xiàn)有技術(shù)中所公開 的任意鈍化池。這樣例如可以向電解液添加鈷。此外，例如可以向鈍 化池添加表面活性劑的洗滌劑或者保護膠體。
附圖標記
10 基底
11含鋅層
12鈍化層、轉(zhuǎn)換層
13 納米顆粒
14用于基底防腐蝕的布置 15布置14的表面
16 防腐層
17 鈍化池
21發(fā)電機自由皮帶輪
22輪體
23三角筋條
權(quán)利要求
1.用于防止基底(10)腐蝕的布置(14)，具有基底(10)，特別是金屬基底；涂覆在所述基底(10)上用于防止所述基底腐蝕的導(dǎo)電的防腐層(16)，該防腐層具有涂覆在所述基底(10)上的含鋅層(11)、涂覆在所述含鋅層上用于鈍化所述含鋅層(11)的鈍化層(12)，該鈍化層具有大量硬質(zhì)材料顆粒(13)，如下提供所述硬質(zhì)材料顆粒，使得與沒有硬質(zhì)材料顆粒(13)的轉(zhuǎn)換層(12)相比通過所述硬質(zhì)材料顆粒(13)提高所述鈍化層(12)的自由表面(15)上的摩擦阻力，但所述鈍化層(12)的導(dǎo)電性基本保留。
2. 按權(quán)利要求l所述的布置，其特征在于，硬質(zhì)材料顆粒(13) 作為納米顆粒構(gòu)成。
3. 按權(quán)利要求2所述的布置，其特征在于，納米顆粒具有1-1000 nm、優(yōu)選2-100nm、更加優(yōu)選8-50 nm和特別是10-20 nm的粒度。
4. 按前述權(quán)利要求之一或多項所述的布置，其特征在于，硬質(zhì)材 料顆粒(13)由無機硬質(zhì)材料組成。
5. 按前述權(quán)利要求之一或多項所述的布置，其特征在于，硬質(zhì)材 料顆粒(13)具有至少5的莫氏硬度。
6. 按前述權(quán)利要求之一或多項所述的布置，其特征在于，硬質(zhì)材 料顆粒(13)為無機碳化物、氧化物和/或氮化物，特別是Si02、 SiC、 WC、 A1203、金剛石和/或BN或者其混合物。
7. 按前述權(quán)利要求之一或多項所述的布置，其特征在于，鈍化層 (12)具有最高800 nm、優(yōu)選50-500 nm和特別是100-200 nm的厚度。
8. 按前述權(quán)利要求之一或多項所述的布置，其特征在于，鈍化層(12)為含鉻的鈍化層(12)。
9. 按前述權(quán)利要求之一或多項所述的布置，其特征在于，基底(IO) 具有鋼或者鋼合金。
10. 皮帶輪(21)-具有金屬體(22)，其具有用于精確配合地容納軸的輪轂， -在所述皮帶輪的圓周上具有外表面用于容納由聚合物材料制成 的皮帶，-具有按前述權(quán)利要求之一或多項所述的布置(16)，其中，該布 置(16)的基底至少在皮帶輪的所述外表面的區(qū)域內(nèi)為所述金屬體(22) 的組成部分。
11. 按權(quán)利要求IO所述的皮帶輪，其特征在于，皮帶輪為三角筋 條皮帶輪或者平皮帶輪。
12. 用于制造鈍化層(12)、特別是用于按權(quán)利要求1-9之一或 多項所述布置(16)的方法，具有以下步驟(a) 準備具有硬質(zhì)材料顆粒(13)的鈍化池(17);(b) 準備基底(10)，在其表面上涂覆含鋅層(11);(c) 將所述基底(10)浸入所述鈍化池(17)內(nèi)，由此在所述含 鋅層(11)的表面上形成一個具有大量硬質(zhì)材料顆粒(13)的鈍化層(12)，其中，提供這樣形成的鈍化層(12)，使得與沒有硬質(zhì)材料 顆粒(13)的鈍化層(12)相比通過所述硬質(zhì)材料顆粒(13)提高所 述鈍化層(12)的自由表面(15)上的摩擦阻力，但所述鈍化層(12) 的導(dǎo)電性基本保留。
13. 按權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，步驟(a)之前準備 鈍化溶液，里面加入用于產(chǎn)生鈍化池(17)的硬質(zhì)材料顆粒(13)。
14. 按權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，將在步驟(c)中產(chǎn)生的鈍化層隨后在另一步驟(d)中進行沖洗。
15. 按權(quán)利要求12-14之一所述的方法，其特征在于，在步驟(c) 和/或者步驟(d)后干燥鈍化層(12)。
16. 按權(quán)利要求12-15之一所述的方法，其特征在于，鈍化池(17) 包括含鉻的鈍化溶液。
17. 按權(quán)利要求12-15之一所述的方法，其特征在于，鈍化池(17) 基本上無鉻(VI)地構(gòu)成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于防止基底腐蝕的布置，具有基底，特別是金屬基底；涂覆在基底上用于防止基底腐蝕的導(dǎo)電防腐層，該防腐層具有涂覆在基底上的含鋅層、涂覆在含鋅層上用于鈍化含鋅層的鈍化層，該鈍化層具有大量處于這種狀態(tài)的硬質(zhì)材料顆粒，即，通過硬質(zhì)材料顆粒與沒有硬質(zhì)材料顆粒的轉(zhuǎn)換層相比提高鈍化層自由表面上的摩擦阻力，但鈍化層的導(dǎo)電性基本保留。本發(fā)明此外還涉及一種用于制造這種布置的方法以及皮帶輪。
文檔編號C04B20/00GK101360847SQ200680051219
公開日2009年2月4日 申請日期2006年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月16日
發(fā)明者謝爾蓋·福格爾桑, 貝爾特拉姆·哈格 申請人:謝夫勒兩合公司