[发明专利]涂覆滑动件的方法、滑动件尤其内燃机的活塞环或气缸套

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于涂覆滑动件尤其内燃机的活塞环或气缸套的方法以及一种滑动件。

在内燃机中使用活塞环以便在上下移动的活塞和气缸壁之间提供尽可能理想的密封。此外，活塞环用于擦掉位于气缸壁上的油并且保持油的可用性以便于润滑。对于活塞环的基本要求是在内燃机运转过程中的极限条件或部分极限条件下的最小可能的摩擦和最大可能的使用寿命。这意味着这样的耐磨行为：活塞环尽可能长时间地满足对其的要求。气缸套的耐磨行为也是同样的，其中活塞环和气缸套是滑动接触的。

背景技术

WO 2007/020139 A1说明了一种可以是活塞环的衬底，该衬底具有粘合层、四面体碳的中间层以及无定形碳的外层。

DE 10 2005 063 123 B3的申请关于滑动件，例如包括耐磨层和磨合层(run-in layer)的活塞环。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于涂覆滑动件尤其内燃机的活塞环或气缸套的方法，其中考虑到了对于摩擦值和使用寿命二者的要求。此外，意图提供一种滑动件，其中摩擦值和使用寿命以有益的方式结合。

一方面，上述目的通过权利要求1所述的方法解决。

据此，通过沉积硬质材料层来涂覆滑动件，尤其是内燃机的滑动件，例如活塞环或气缸套。根据本发明，在沉积过程中，将DLC相嵌入硬质材料层中，或换句话说与硬质材料层的沉积并行。因此，根据本发明的方法与先前已知方法的不同在于，不是在硬质材料层“上”和/或在单独的涂覆处理中进行DLC涂覆，而是与硬质材料层的沉积并行地并且优选与硬质材料层的沉积同时地进行DLC涂覆从而形成嵌入物。DLC相的嵌入还可以被称作“原地合并”(in situ incorporation)。在测试中可以发现：通过硬质材料相和DLC相的并行存在可实现有益的摩擦行为。此外，可以发现有益的耐磨行为。换句话说，耐磨是在确保依照要求的使用寿命的范围内的。此外，DLC相的嵌入使得能够以有益的方式提供沿厚度具有不同特性的硬质材料层。例如，可以调节在硬质材料层的表面和/或最上层的耐磨行为，以便实现有益的磨合行为，同时通过DLC相的适当嵌入形成硬质材料层的下层区域，从而实现持久有益的耐磨行为。

已经证明，特别有益的是：与其余涂层相比，增加在所述硬质材料层的表面上和/或最上方1μm至2μm处的DLC相的相含量。这以有益的方式改善了磨合行为。

在其它的权利要求中说明了根据本发明的方法的优选改进。

对于硬质材料涂层，优选的是至少10μm的厚度。因此可以在对于所述特性有益的范围内设置DLC嵌入物。同时，上述厚度的层允许在上侧设置磨合层以及在下方位置设置具有特定特性的其它层。

进一步优选的是，硬质材料涂层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，或者甚至整体上由这些氮化物组成。具有上述元素的情况下可以发现特别有益的特性。特别优选的是氮化铬(CrN)的硬质材料涂层。

相似地，这可以应用于耐热性和/或耐磨性，其可以改善根据本发明的硬质材料涂层，因为硬质材料涂层包括诸如硼、碳、氧和/或硅的其它元素。

嵌入的DLC相可以均匀分布。特别地，相对于硬质材料相，可以存在0.1％和99.9％之间的相含量。

作为在一些区域的替换或补充，DLC嵌入物可以局部化从而使它们具有100％的局部相含量并且可以特别地构成100％DLC嵌入物的层。取决于要求，可以发现上述两个实施例的良好特性。

如上所述，DLC相的相含量可以随着硬质材料层的层厚度而变化，优选地，随着一个或多个厚度梯度而变化。因此，涂层的特性可以沿着厚度整体地变化并且可以特别良好地适于各种情况的要求。

此外，前述目的通过权利要求9所述的滑动件解决。从而使优选实施例和可以获得的益处对应于上述结合根据本发明的方法所进行的说明。