專利名稱：涂覆滑動(dòng)件的方法、滑動(dòng)件尤其內(nèi)燃機(jī)的活塞環(huán)或氣缸套的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于涂覆滑動(dòng)件尤其內(nèi)燃機(jī)的活塞環(huán)或氣缸套的方法以及一種滑動(dòng)件。
在內(nèi)燃機(jī)中使用活塞環(huán)以便在上下移動(dòng)的活塞和氣缸壁之間提供盡可能理想的密封。此外，活塞環(huán)用于擦掉位于氣缸壁上的油并且保持油的可用性以便于潤滑。對(duì)于活塞環(huán)的基本要求是在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中的極限條件或部分極限條件下的最小可能的摩擦和最大可能的使用壽命。這意味著這樣的耐磨行為活塞環(huán)盡可能長時(shí)間地滿足對(duì)其的要求。氣缸套的耐磨行為也是同樣的，其中活塞環(huán)和氣缸套是滑動(dòng)接觸的。
背景技術(shù)：
WO 2007/020139 Al說明了一種可以是活塞環(huán)的襯底，該襯底具有粘合層、四面體碳的中間層以及無定形碳的外層。
DE 10 2005 063 123 B3的申請(qǐng)關(guān)于滑動(dòng)件，例如包括耐磨層和磨合層(run-in layer)的活塞環(huán)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于涂覆滑動(dòng)件尤其內(nèi)燃機(jī)的活塞環(huán)或氣缸套的方法， 其中考慮到了對(duì)于摩擦值和使用壽命二者的要求。此外，意圖提供一種滑動(dòng)件，其中摩擦值和使用壽命以有益的方式結(jié)合。
一方面，上述目的通過權(quán)利要求1所述的方法解決。
據(jù)此，通過沉積硬質(zhì)材料層來涂覆滑動(dòng)件，尤其是內(nèi)燃機(jī)的滑動(dòng)件，例如活塞環(huán)或氣缸套。根據(jù)本發(fā)明，在沉積過程中，將DLC相嵌入硬質(zhì)材料層中，或換句話說與硬質(zhì)材料層的沉積并行。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法與先前已知方法的不同在于，不是在硬質(zhì)材料層 “上”和/或在單獨(dú)的涂覆處理中進(jìn)行DLC涂覆，而是與硬質(zhì)材料層的沉積并行地并且優(yōu)選與硬質(zhì)材料層的沉積同時(shí)地進(jìn)行DLC涂覆從而形成嵌入物。DLC相的嵌入還可以被稱作“原地合并”(in situ incorporation)。在測試中可以發(fā)現(xiàn)通過硬質(zhì)材料相和DLC相的并行存在可實(shí)現(xiàn)有益的摩擦行為。此外，可以發(fā)現(xiàn)有益的耐磨行為。換句話說，耐磨是在確保依照要求的使用壽命的范圍內(nèi)的。此外，DLC相的嵌入使得能夠以有益的方式提供沿厚度具有不同特性的硬質(zhì)材料層。例如，可以調(diào)節(jié)在硬質(zhì)材料層的表面和/或最上層的耐磨行為， 以便實(shí)現(xiàn)有益的磨合行為，同時(shí)通過DLC相的適當(dāng)嵌入形成硬質(zhì)材料層的下層區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)持久有益的耐磨行為。
在其它的權(quán)利要求中說明了根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選改進(jìn)。
對(duì)于硬質(zhì)材料涂層，優(yōu)選的是至少ΙΟμπι的厚度。因此可以在對(duì)于所述特性有益的范圍內(nèi)設(shè)置DLC嵌入物。同時(shí)，上述厚度的層允許在上側(cè)設(shè)置磨合層以及在下方位置設(shè)置具有特定特性的其它層。
進(jìn)一步優(yōu)選的是，硬質(zhì)材料涂層包含周期表的第四副族和/或第五副族和/或第六副族元素的氮化物，或者甚至整體上由這些氮化物組成。具有上述元素的情況下可以發(fā)現(xiàn)特別有益的特性。特別優(yōu)選的是氮化鉻(CrN)的硬質(zhì)材料涂層。
相似地，這可以應(yīng)用于耐熱性和/或耐磨性，其可以改善根據(jù)本發(fā)明的硬質(zhì)材料涂層，因?yàn)橛操|(zhì)材料涂層包括諸如硼、碳、氧和/或硅的其它元素。
嵌入的DLC相可以均勻分布。特別地，相對(duì)于硬質(zhì)材料相，可以存在0. 和 99. 9%之間的相含量。
作為在一些區(qū)域的替換或補(bǔ)充，DLC嵌入物可以局部化從而使它們具有100%的局部相含量并且可以特別地構(gòu)成100 % DLC嵌入物的層。取決于要求，可以發(fā)現(xiàn)上述兩個(gè)實(shí)施例的良好特性。
如上所述，DLC相的相含量可以隨著硬質(zhì)材料層的層厚度而變化，優(yōu)選地，隨著一個(gè)或多個(gè)厚度梯度而變化。因此，涂層的特性可以沿著厚度整體地變化并且可以特別良好地適于各種情況的要求。
已經(jīng)證明，特別有益的是與其余涂層相比，增加在所述硬質(zhì)材料層的表面上和/ 或最上方1 μ m至2 μ m處的DLC相的相含量。這以有益的方式改善了磨合行為。
此外，前述目的通過權(quán)利要求10所述的滑動(dòng)件解決。從而使優(yōu)選實(shí)施例和可以獲得的益處對(duì)應(yīng)于上述結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的方法所進(jìn)行的說明。
權(quán)利要求
1.一種用于涂覆滑動(dòng)件尤其內(nèi)燃機(jī)的活塞環(huán)或氣缸套的方法，其中在沉積硬質(zhì)材料層的過程中將DLC相嵌入所述硬質(zhì)材料層中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述硬質(zhì)材料層的沉積厚度>IOum0
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述硬質(zhì)材料層包含周期表的第四副族和/或第五副族和/或第六副族元素的氮化物。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述硬質(zhì)材料層進(jìn)一步包含諸如硼、碳、氧和/或硅的其它元素。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，均勻分布嵌入物。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述DLC相具有的相含量在 0. 和 99. 9%之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述DLC相具有的局部相含量高達(dá)100%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至4、6和7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述DLC相的相含量隨著層厚度變化。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，與其余層相比，在所述硬質(zhì)材料層的表面上和/或最上方1 μ m至2 μ m處增加所述DLC相的相含量。
10.一種滑動(dòng)件，諸如內(nèi)燃機(jī)的活塞環(huán)或氣缸套，包括嵌入有DLC相的硬質(zhì)材料層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的滑動(dòng)件，其特征在于，所述硬質(zhì)材料層具有的厚度彡 10 μ m。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的滑動(dòng)件，其特征在于，所述硬質(zhì)材料層包含周期表的第四副族和/或第五副族和/或第六副族元素的氮化物。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12中任一項(xiàng)所述的滑動(dòng)件，其特征在于，所述硬質(zhì)材料層進(jìn)一步包含諸如硼、碳、氧和/或硅的其它元素。
14.根據(jù)權(quán)利要求10至13中任一項(xiàng)所述的滑動(dòng)件，其特征在于，嵌入物均勻分布。
15.根據(jù)權(quán)利要求10至14中任一項(xiàng)所述的滑動(dòng)件，其特征在于，所述DLC相具有的相含量在0. 和99. 9%之間。
16.根據(jù)權(quán)利要求10至15中任一項(xiàng)所述的滑動(dòng)件，其特征在于，所述DLC相具有的局部相含量高達(dá)100%。
17.根據(jù)權(quán)利要求10至13、15和16中任一項(xiàng)所述的滑動(dòng)件，其特征在于，所述DLC相的相含量隨著層厚度變化。
18.根據(jù)權(quán)利要求10至17中任一項(xiàng)所述的滑動(dòng)元件，其特征在于，與其余層相比，在所述硬質(zhì)材料層的表面上和/或最上方1 μ m至2 μ m處所述DLC相的相含量增加。
全文摘要
在一種用于涂覆滑動(dòng)件尤其內(nèi)燃機(jī)的活塞環(huán)或氣缸套的方法中，隨著沉積硬質(zhì)材料層，將DLC相嵌入所述硬質(zhì)材料層中。一種滑動(dòng)件，諸如內(nèi)燃機(jī)的活塞環(huán)或氣缸套，包括嵌入有DLC相的硬質(zhì)材料層。
文檔編號(hào)F16J9/26GK102187129SQ200980141230
公開日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月16日
發(fā)明者斯特芬·霍佩, 曼弗雷德·菲舍爾, 馬庫斯·肯尼迪 申請(qǐng)人:菲特爾莫古布爾沙伊德有限公司