[发明专利]具有抗磨损阀部件的水龙头

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请是2008年6月18日提交的第12/141,848号美国专利申请的部分继续申请。第12/141,848号美国专利申请是2007年4月5日提交的第11/732,948号美国专利申请的部分继续申请，该第11/732,948号申请是2005年8月10日提交的第11/201,395号美国专利申请的部分继续申请，该第11/201,395号申请是2003年12月18日提交的第10/741,848号美国专利申请的部分继续申请，该第10/741,848号申请是2002年12月18日提交的第10/322,871号美国专利申请的部分继续申请。第12/141,848号美国专利申请也是2007年4月9日提交的第11/784,765号美国专利申请的部分继续申请，该第11/784,765号申请是2005年8月10日提交的第11/201,395号美国专利申请的部分继续申请(如上所述，该第11/201,395号申请是2003年12月18日提交的第10/741,848号美国专利申请的部分继续申请，该第10/741,848号申请是2002年12月18日提交的第10/322,871号美国专利申请号的部分继续申请)。上述专利申请中的各个，其全文内容通过引用结合于本文中。

技术领域

本申请一般涉及用于制品的多层面覆层以及需要低摩擦、低磨损和保护性外表面的产品。更具体地，本申请涉及具有互滑式部件的物品，例如用于水混合阀的阀部件(例如，用于水龙头或其它水管装置硬件)，该物品具有包括加强层和外部非晶金刚石覆层的表面保护层。该加强层和该非晶金刚石覆层为阀部件提供抗磨损覆层。

背景技术

在某些应用中，例如用于流体控制阀的阀板(例如，其可用于例如水龙头等水管装置硬件中)，需要互滑式表面以抗磨损、抗磨蚀、抗划，并且具有低摩擦系数。用于混合冷水流和热水流的一种类型的控制阀的元件典型地包括固定盘和可移动滑动盘，尽管板元件可具有任何外形或具有密封面的几何形状，包括例如平面、球形和圆柱形表面。因此本文的用语“盘”指任何外形和具有配合面的几何形状的阀板，该配合面彼此接合并且滑动以形成不漏流体的密封。固定盘典型地具有热水入口、冷水入口和混合水排放出口，而可移动盘包括类似特征和混合室。应该了解的是，混合室无需在盘内而是可能是邻近结构的一部分。可移动盘与固定盘重叠，并可在固定盘上滑动和/或旋转，以便在混合室中通过调节从热水入口导入的热水和从冷水入口导入的冷水的流动速率和比例来获得理想温度和流动速率的混合水，并且通过混合水排放出口排出。与密封面配合的盘应该以足够精密度制成以允许两个密封面配合在一起，并形成不漏流体的密封(也就是，它们必需合共形(co-conformal)且足够光滑以防止流体在密封面之间流过)。平面度(对于平板形状)或相一致性(对于非平表面)和所需要的平滑度在某种程度上依赖阀的构造和所涉及的流体，并且通常在工业上是众所周知的。其它类型的盘阀，尽管在彼此间的滑动接触中仍然使用配合密封面，但仅可控制一个流体流或可通过不同的结构或端口配置提供混合。例如，固定盘可为阀体的整体部分。

这类控制阀的先前经验表明，由于固定盘和可移动盘紧靠彼此接触和滑行的事实(例如，参见美国专利4,935,313和4,966,789)，在盘的配合面存在磨损问题。为了使磨损问题最小化，这些阀盘通常由烧结陶瓷例如矾土(氧化铝)制成。虽然矾土盘具有好的抗磨损性，但它们由于操纵力增加而具有不良的摩擦特征，并在最初被应用到盘的滑润剂油脂磨损和冲走后，它们趋向于变“粘”。矾土板在水流中相对于大粒子和小粒子(分别地)的抗划和抗磨蚀性是好的；然而，他们仍然容易受到含磨粒(例如沙子)的污染水流的破坏；并且在这点上的改进将是有益的。此外，在长期的停用期间，由于溶解于供水中的矿物在配合面的重合孔之间沉淀和结晶，所以烧结陶瓷盘的多孔性使它们倾于“锁定(lockup)”。本发明的一个目标是提供具有减少磨损、改进抗划和抗磨蚀以及减少摩擦力特征的盘。另一个目标是提供非多孔或多孔性减小的阀盘，以便减少沉淀晶体可在配合面之间形成的位置数。

在盘上使用更便宜、更易磨碎和更易磨光并且是非多孔的材料(例如金属)将是有利的。然而，裸金属盘的抗磨损和摩擦性能一般在滑动密封应用中难以接受。本发明的另一个目标是提供由金属基材制成的盘，与未覆层的陶瓷盘相比，该金属基材制成的盘具有改良的抗磨损、抗划和抗磨蚀以及改良的摩擦特征。