專利名稱：防磨損層結(jié)構(gòu)以及具有防磨損層結(jié)構(gòu)的構(gòu)件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如權(quán)利要求1前序部分所述的、尤其用于燃料噴射系統(tǒng)的處于高壓和高溫下的構(gòu)件的防磨損層結(jié)構(gòu)以及如權(quán)利要求7所述的構(gòu)件。
背景技術(shù)：
在噴射技術(shù)中的構(gòu)件大批量地由本申請者使用無金屬的、非晶體的、含氫的碳層 (a-C:H層)作為減小摩擦和磨損的防磨損層。通過等離子技術(shù)方法涂覆在構(gòu)件表面上的碳層厚度一般為Iym至3μπι。此外在構(gòu)件上使用四方晶形的非晶體的無氫碳層(ta-C層)，它與a-C:H層相比顯示出更好的特性。為了可以將ta-C層粘附固定地可靠地涂覆在構(gòu)件上，使ta-C層作為防磨損層結(jié)構(gòu)的組成部分，它除了 ta-C層外具有由等離子支持沉積的鈦構(gòu)成的粘附連接層。 尤其由于在噴射技術(shù)領(lǐng)域中總是進一步提高的壓力和溫度，致力于改善ta-C層在構(gòu)件表面上的粘附強度。

發(fā)明內(nèi)容
通過本發(fā)明能夠這樣改進防磨損層結(jié)構(gòu)，使它在相對高溫時在惰性或氧化的氣體氛圍下具有更高的粘附強度。在此本發(fā)明的基本思想是，對于由鈦構(gòu)成的粘附連接層附加地添加耐氧化元素中的元素。通過這個組成部分避免鈦的強烈化學(xué)反應(yīng)或者提高粘附連接層的耐氧化性并由此總體上提高保護層結(jié)構(gòu)的粘附強度。在從屬權(quán)利要求和下面的描述中給出按照本發(fā)明的尤其用于內(nèi)燃機噴射系統(tǒng)的處于高壓和高溫下的構(gòu)件的防磨損層結(jié)構(gòu)的有利改進方案。已經(jīng)證實有利的是，所述元素是下述元素組鈮、鉻、釩、硅、鎳、鐠、鉬或鉭中的至少一個元素。在此特別有利的是，所述至少一種耐氧化的元素的含量位于粘附連接層的1%至 40%。特別優(yōu)選，所述粘附連接層利用PVD工藝(物理氣相沉積)直接涂覆在要被覆層的、 優(yōu)選至少在要被覆層的部位中由鋼制成的第一構(gòu)件的表面上。以理想的方式利用PVD工藝、優(yōu)選在真空下也涂覆保護層本身。如果所述粘附連接層具有約50nm至約300nm數(shù)值范圍中的層厚，能實現(xiàn)所述防磨損層結(jié)構(gòu)的最佳粘附強度方面的良好結(jié)果。特別優(yōu)選所述防磨損層結(jié)構(gòu)的總厚度由約1 μ m 至10 μ m的數(shù)值范圍中選擇。本發(fā)明還涉及一種尤其燃料噴射系統(tǒng)的構(gòu)件。特別優(yōu)選所述構(gòu)件至少在要被覆層的部位由鋼制成。該構(gòu)件的特征在于按照本發(fā)明的方案構(gòu)成的、上述的防磨損層結(jié)構(gòu)。特別優(yōu)選所述構(gòu)件是燃料噴射器的組成部分、尤其是噴嘴針。所述構(gòu)件同樣可以是燃料高壓泵的組成部分。


3
由下面優(yōu)選實施例的描述以及借助于附圖給出本發(fā)明的其它優(yōu)點、特征和細節(jié)。 附圖中
圖1示出按照現(xiàn)有技術(shù)的利用粘附連接層的示意層結(jié)構(gòu)， 圖2同樣以示意圖示出按照本發(fā)明的防磨損層結(jié)構(gòu)。
具體實施例方式在圖1中示出按照現(xiàn)有技術(shù)的防磨損層結(jié)構(gòu)10。該防磨損層結(jié)構(gòu)10具有保護層 11，它含有四方晶形結(jié)合的非晶體碳，或者含有四方晶形結(jié)合的非晶體碳組分。該保護層11 在中間設(shè)置粘附連接層12的條件下設(shè)置在構(gòu)件B上。該粘附連接層12由鈦構(gòu)成并且具有約40nm至IOOnm的層厚。相應(yīng)地保護層11的層厚為2 μ m至5 μ m。所述粘附連接層12直接涂覆在構(gòu)件8的表面0上。在圖2中示出按照本發(fā)明的防磨損層結(jié)構(gòu)20。該防磨損層結(jié)構(gòu)20含有保護層21， 它可以與防磨損層結(jié)構(gòu)10中的保護層11相同地構(gòu)造，S卩，尤其由四方晶形結(jié)合的非晶體碳制成或者含有四方晶形結(jié)合的非晶體碳。該保護層21在構(gòu)件B上中間設(shè)置粘附連接層22 的條件下直接涂覆在其表面0上。按照本發(fā)明所述粘附連接層22由鈦并且附加地由耐氧化的元素構(gòu)成。所述耐氧化的元素是下述元素組鈮、鉻、釩、硅、鎳、鐠、鉬或鉭中的至少一個元素。在此該元素特別優(yōu)選是元素硅或鈮，或元素硅和鈮的組合。所述至少一種耐氧化元素在整個粘附連接層22中的含量為1%至40%，優(yōu)選為10%至20%。該粘附連接層22利用PVD工藝涂覆在構(gòu)件B的表面0上。在涂覆粘附連接層22以后所述保護層21優(yōu)選同樣以PVD工藝、在此尤其在真空條件下涂覆在粘附連接層22上。在此由保護層21和粘附連接層22組成的防磨損層結(jié)構(gòu) 20的總厚約為1 μ m至10 μ m。所述構(gòu)件B尤其是燃料噴射系統(tǒng)的構(gòu)件B，它優(yōu)選至少在要被覆層的構(gòu)件B部位由鋼制成。在此該構(gòu)件B尤其是燃料噴射器的組成部分、尤其是噴嘴針，或者燃料高壓泵的組成部分。
權(quán)利要求
1.尤其用于燃料噴射系統(tǒng)的處于高壓和高溫下的構(gòu)件(B)的防磨損層結(jié)構(gòu)(20)，具有由四方晶形結(jié)合的非晶體碳形成的或者具有四方晶形結(jié)合的非晶體碳含量的保護層(21)， 以及在所述構(gòu)件(B)與保護層(21)之間的具有鈦的粘附連接層(22)，其特征在于，所述粘附連接層(22)附加地除了鈦以外含有至少一種耐氧化的元素。
2.如權(quán)利要求1所述的防磨損層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述至少一種耐氧化的元素是下述元素組鈮、鉻、釩、硅、鎳、鐠、鉬或鉭中的元素。
3.如權(quán)利要求1或2所述的防磨損層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述至少一種耐氧化的元素的含量位于1%至40%、尤其10%至20%之間。
4.如權(quán)利要求1至3中任一項所述的防磨損層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述粘附連接層 (22)利用PVD工藝涂覆在構(gòu)件(B)上。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述的防磨損層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述保護層(21)以真空PVD工藝涂覆到粘附連接層(22)上。
6.如權(quán)利要求4或5所述的防磨損層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述粘附連接層(22)具有 50nm至300nm的層厚。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項所述的防磨損層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述防磨損層結(jié)構(gòu) (20)的總厚度由約Ιμπι至ΙΟμπι之間的數(shù)值范圍中選擇。
8.尤其燃料噴射系統(tǒng)的、優(yōu)選鋼制的構(gòu)件，具有如權(quán)利要求1至7中任一項所述的防磨損層結(jié)構(gòu)(20)。
9.如權(quán)利要求8所述的構(gòu)件，其特征在于，所述構(gòu)件(B)是燃料噴射器的組成部分，尤其是噴嘴針，或者是燃料高壓泵的組成部分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尤其用于燃料噴射系統(tǒng)的處于高壓和高溫下的構(gòu)件(B)的防磨損層結(jié)構(gòu)(20)。該防磨損層結(jié)構(gòu)(20)具有由四方晶形結(jié)合的非晶體碳形成的或者具有四方晶形結(jié)合的非晶體碳含量的保護層(21)，以及在構(gòu)件(B)與保護層(21)之間的具有鈦的粘附連接層(22)。按照本發(fā)明規(guī)定，所述粘附連接層(22)附加地除了鈦以外含有至少一種耐氧化的元素。
文檔編號C23C14/02GK102428207SQ201080021630
公開日2012年4月25日 申請日期2010年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月18日
發(fā)明者弗勞內(nèi) M., 福伊爾法伊爾 R., 邁 U. 申請人:羅伯特·博世有限公司