[发明专利]在润滑的媒介中操作的摩擦部件

说明书

本发明涉及在润滑环境中的摩擦学的技术领域。

更具体地，本发明涉及在包含摩擦改进剂的润滑环境中操作的摩擦部件，诸如，举例来说汽车部件。

对于专业人员众所周知的是使用薄涂层例如DLC以减小在润滑的环境中操作的机械部件的摩擦。

已知DLC涂层也实现第二种功能，即保护涂层免受磨损。

仍以能显著减小摩擦系数为目的，已经提出添加添加剂即摩擦改进剂。这些添加剂为有利地MoDTC，在热摩擦接触中，MoDTC进行化学反应以产生化合物例如MoS₂，专业人员完全已知其作为固体润滑剂。

本发明基于现有技术的这种状态，似乎可以有利地结合DLC和MoDTC的效果以从它们两者之间的协同作用受益，从而进一步减小摩擦系数。

然而，进行测试后，看起来这种结合不能给出满意的结果。尤其，观察到含有氢的DLC涂层在MoDTC的存在下具有高的磨损率。当DLC涂层不被氢化时，磨损现象较不明显，但是在这种情况下，应用是复杂和高成本的技术。

以令人惊讶和出乎意料的方式，测试已经表明，在包含MoDTC摩擦改进剂的润滑的环境中，用氮化铬涂层取代DLC涂层的事实关于减小摩擦和关于保护关心部件免受磨损两方面给出了特别令人满意的结果。

换句话说，与在其中存在磨损现象的包括MoDTC摩擦改进剂的润滑的环境中使用的DLC相反，用氮化铬不会出现这种现象。

因此，本发明在于结合氮化铬和MoDTC的效果，允许显著降低摩擦系数而没有使硬度变差。

氮化铬的这种选择与专业人员的常识相反，专业人员目前在润滑的环境中几乎专门地使用DLC，没有用摩擦改进剂代替氮化铬。

已经进行摩擦测试以评价在包含MoDTC摩擦改进剂、DLC涂层和氮化铬涂层的润滑的环境中的性能，记住，以优选的已知方式，在DLC涂层的情况下，为了加强其机械强度，可沉积例如氮化铬的子层。参见下表，显示了在四个涂层上进行的测试，即DCX-0、DCX-1、DCX-2和DCX-3，其中DCX-3涂层是根据本发明的。

标记说明DCX-0CrN(0.8μm)+DLC(2.0μm)DCX-1CrN(0.8μm)+DLC(2.0μm)+a-C(0.8μ)DCX-2CrN(0.8μm)+DLC(2.0μm)+O₂等离子体抛光DCX-3CrN(0.8μm)

层组结合了通过磁控反应阴极喷涂形成的氮化铬涂层。对于所有涂层，初始清洁钢测试件，然后将它们定位在真空沉积室中放置的支架。在室的抽吸和排空期间，加热机器的内部和待涂覆的部件到150℃的温度持续2h，以对部件和沉积机器脱气。然后部件在氩气氛中经受离子洗涤，洗涤的目的是消除薄层的天然氧并从而允许涂层的强附着力。氮化铬的沉积通过在氩/氮混合物中Cr靶的磁控反应阴极喷涂获得。氮气的流量通过Cr发射在等离子体中的光学测量进行伺服控制，以致沉积含有40+/-5%的氮原子。因此，获得具有微硬度为1,800+/-200Hv的NaCL-型CFC结晶体的CrN的沉积。关于DCX-0、DCX-1和DCX-2涂层，使用PACVD技术沉积a-C:H-型DLC涂层，在这种情况下在乙炔的等离子体中裂化烃。在DCX-1的情况下，通过石墨靶的磁控阴极喷涂实施a-C型层的最终沉积。在DCX-2的情况下，产生纯氧等离子体以及用来自等离子体的离子轰击沉积物10分钟，这改变了沉积物的表面化学。