[发明专利]涂覆的马氏体钢制品和形成涂覆的钢制品的方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有通过PVD(物理气相沉积)方法、通过CVD(化学气相沉积)方法或通过PECVD(等离子体增强的化学气相沉积)方法应用的具有高硬度和高耐磨性的至少一个层的涂覆的钢制品。这样的涂覆的钢制品是熟知的且经常设置有硬表面层或层系统，使得它们可以用于在使用中经受高的摩擦机械载荷(tribomechanical load)的精密部件。经常需要这样的涂层具有低摩擦系数以利于部件在配偶体部件上的相对滑动。

背景技术

存在其中涂覆的钢制品需要具有良好的耐腐蚀性的许多应用。这对于使用钢制品的情况尤其如此，因为许多钢且尤其是马氏体等级的钢容易生锈。锈形成不仅可以导致涂层的剥离或剥落，而且导致具有灾难性结果的涂层元件的分离，因为硬涂层当时作为磨料起作用。然而，腐蚀决不限于生锈。汽车应用中的部件可以遇到存在于油和燃料中以燃烧产物形式的腐蚀性酸性组分。许多精密部件在其中将预期盐腐蚀的海洋环境中操作。许多其他精密部件需要腐蚀保护。这样的产品包括在需要针对体液的腐蚀保护的医疗应用中使用的物品和植入物。另一个实例是需要用也可以导致不同形式的腐蚀的侵蚀性介质来清洁的食品工业中使用的产品。在医疗植入物中，通过在体液和植入物之间的接触发生腐蚀。

许多通过PVD(物理气相沉积)方法、通过CVD(化学气相沉积)方法或通过PECVD(等离子体增强的化学气相沉积)方法应用的具有高硬度和高耐磨性的涂层可以具有缺陷、裂纹或柱状结构，这导致从PVD/CVD/PECVD层的自由表面延伸至衬底的显微镜下的小的路径，使得即使PVD/CVD/PECVD涂层材料本身不腐蚀，而是在某种程度上保护基底材料，即钢制品，免于腐蚀，然而腐蚀性物质可以通过这些小的路径到达基底材料，导致不希望的腐蚀。

发明内容

本发明的主要目的是为具有通过PVD、CVD或PECVD方法应用的高硬度和高耐磨性的摩擦涂层的钢制品提供增强的腐蚀保护。

此外，甚至在涂覆的制品表面已经在某种程度上磨损之后，也应保留所述增强的腐蚀保护。

此外，所述增强的腐蚀保护应是以成本有效的方式可获得的，使得腐蚀保护的增加和所得到的延长的工作寿命超过任何增加的制造成本。

为了满足这些目的，提供了涂覆的钢制品，该涂覆的钢制品具有通过PVD(物理气相沉积)方法、通过CVD(化学气相沉积)方法或通过PECVD(等离子体增强的化学气相沉积)方法(但排除ALD方法或等离子体增强的ALD方法)应用在所述制品的至少一个表面区域上的具有高硬度和高耐磨性的至少一个层，和至少一个ALD层，所述至少一个ALD层包括通过ALD(原子层沉积)方法沉积在具有高硬度和高耐磨性的所述至少一个层上的至少一个材料层，其中由其制成所述制品的钢是马氏体等级的钢，其中通过PVD(物理气相沉积)方法、通过CVD(化学气相沉积)方法或通过PECVD(等离子体增强的化学气相沉积)方法(但排除ALD方法或等离子体增强的ALD方法)应用的具有高硬度和高耐磨性的所述至少一个层是DLC层、金属-DLC层或CrAlN层，且具有在0.5微米至4微米范围内的厚度和在15GPa至100GPa范围内，优选地在20GPa至90GPa范围内，更优选地在40GPa至80GPa范围内且尤其在50至70Gpa范围内的硬度，且其中所述ALD层选自包括以下的组：Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、Ta₂O₅、HfO₂、前述中的任何的混合层和前述中的两种或更多种的多层结构，所述ALD层优选地具有在1nm至100nm范围内，尤其在10nm至40nm范围内和特别地在20nm至30nm范围内的厚度。