[发明专利]涂覆燃料系统部件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造燃料系统部件的方法，更特别地涉及用于涂覆燃料系统部件的方法。

背景技术

内燃机不管是压缩点火或是火花点火都需要燃料喷射系统来准确可靠地将燃料输送给发动机燃烧室。需要这种准确性和可靠性来提高燃料效率、使动力输出最大和减少不希望的排放。

燃料喷射系统通常包括燃料泵和一个或多个燃料喷射器。燃料泵将燃料供给喷射器，随后喷射器控制燃料向发动机缸的输送和时间安排。一种常用的喷射器设计成利用往复运动的柱塞来控制燃料向特定燃烧室的输送。

为了改善运行，向燃料系统的部件施加硬涂层以减少磨损。例如，当两个部件的相对的表面彼此接触时，可利用耐磨涂层来减少部件磨损。传统地认为仅需要对两个相对的部件的一个表面施加涂层。另一个相对的表面常由裸露的金属(例如钢基体)或由比施加到相对表面的硬涂层更软的其它材料制成。这样，未被涂覆的裸露的金属表面可被抛光以与被涂覆的表面相适应，减少总的磨损速率。

本领域中已知多种涂覆方法，在1985年9月10日授予Nimmagadda的U.S.专利No.4,540,596(下文称为“’596专利”)中公开了一种方法。’596专利提供了一种用于涂覆支承表面的方法。该方法是一种改良的物理蒸镀(physical vapor deposition，PVD)工艺，其中在不超过400°华氏温度(204℃)的温度下涂覆涂层。这种低温涂覆工艺是有利的，因为该工艺不会显著改变基体结构或影响之前对基体进行的热处理。

尽管’596专利的涂覆方法可对于某些应用提供合适的涂层，但是，’596专利的方法具有多方面的缺点。例如，该方法利用弧电极镀(arc electrodedeposition)工艺来施加涂层。由于与这种工艺相关的高涂镀速率，可能很难利用’596专利的方法制造较薄的涂层。另外，弧电极镀可能是不准确、不精确的工艺，这可能使得该工艺不适用于具有严格的设计容差的零部件。特别地，通过这种工艺涂覆的燃料系统部件可能由于燃料泄漏或压力损失而无效，所述燃料泄漏或压力损失由具有不能被接受地低的工程容差的相对表面造成。

发明内容

本发明第一方面包括一种制造燃料系统部件的方法。该方法包括提供一基体和一涂层，其中，该基体包括钢，该涂层包括金属氮化物。该方法还包括使用磁控溅射涂镀(magnetron sputtering deposition)工艺向基体的至少一部分施加涂层，该工艺基本在低于约200℃的温度下进行。

本发明第二方面包括一种燃料系统组件，该组件具有第一部件，该第一部件包括第一钢基体和涂镀于该第一钢基体的至少一部分上的第一涂层，其中，第一涂层包括金属氮化物。该组件还包括第二部件，该第二部件具有第二钢基体和涂镀于该第二钢基体的至少一部分上的第二涂层，其中，第二部件可构造成与第一部件以撞击接合和滑动接合中的至少一种方式相接合，第二涂层包括金属氮化物。第一涂层和第二涂层至少其中之一可至少部分地在溅射系统中使用溅射涂镀工艺形成，该工艺基本在低于约200℃的温度下进行。

附图说明

图1是根据一示例性实施例的机械致动的单元喷射器的断面图；

图2是根据一示例性实施例的被涂覆的燃料喷射器柱塞的侧视图；

图3示出了根据本发明另一示例性实施例的、包括钉阀(nail valve)的燃料泵组件；

图4是根据另一示例性实施例的燃料泵的两个部件的断面图，其中包括位于燃料泵的相对表面上的涂层；

图5示出了根据一示例性实施例在涂覆过程中的温度曲线；

图6是根据一示例性实施例的溅射系统的顶视图。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的示例性实施方式，这些实施方式的示例在附图中示出。在全部附图中，相同的附图标记被用于表示相同的或相似的部件。

本发明提供了一种包括改善的涂层的燃料系统部件和用于制造这些有涂层的部件的方法。这些涂层设计成改善部件磨损性质和减少燃料系统故障。根据本发明的一种示例性方法，可在总体低于与部件基体材料相关的回火温度的温度下向部件施加涂层。由于较高的基体温度会改变材料性质，或通过热膨胀造成不希望的形状扭曲，因此，与高温涂覆过程相比，低温涂覆过程可更容易地保持所希望的部件性质。与当前使用其它涂覆技术所能达到的相比，在较低温度下利用本发明的方法进行涂覆的燃料系统部件可被制造成具有较高的工程容差。