[发明专利]通过使用基于氮化钼的涂层的磨损和/或摩擦减少

说明书

本发明涉及一种包括涂覆有涂层的衬底表面的部件，所述涂层包括具有不小于40nm的厚度的至少一个MoN层，其特征在于在所述衬底表面与所述至少一个MoN层之间：i)包括衬底表面硬化层，其是硬化的含氮衬底表面层并且具有不小于10nm、优选地不小于20nm并且不大于150nm的厚度，所述硬化的含氮衬底表面层通过在所述衬底表面处进行氮化处理产生，和/或ii)包括由多于2个MoN层和多于2个CrN层组成的层系统，其中形成所述层系统的所述MoN和CrN层是彼此交替沉积以形成多层MoN/CrN涂层膜的单独层。

技术领域

本发明涉及用于在部件的表面上获得减少的磨损或减少的摩擦的涂层。此类部件例如可以用于汽车领域或紧密部件(即，高度工程化部件)领域中。在此方面，这些部件可以是例如活塞销、凸轮从动件或活塞环或喷嘴针。

背景技术

使用钼涂层或包括涂层的钼众所周知。特别地，在部件的表面上使用氮化钼作为磨损减少涂层众所周知。

然而，部件的衬底表面与氮化钼涂层之间的界面的行为现今仍不令人满意，并且不足以在如此涂覆的部件的应用期间满足当前工业要求。

当待涂覆衬底材料不够硬时，已经尤其观察到此情况，这意味着，在此背景下，衬底材料具有例如在50-65HRC之间、在任何情况下不高于65HRC的硬度。

具体实施方式

图1示出在洛氏压痕HRC之后经涂覆表面的图片，其中衬底的硬度在50与65HRC之间，并且衬底涂覆有MoN。围绕HRC洛氏压痕可以清楚观察到MoN涂层的环形断裂。

所观察到的环形断裂可能已经由于MoN涂层的硬度和杨氏模量与衬底材料的硬度和杨氏模量之间的巨大差异而产生。可想像的，由于实际上氮化钼涂层的硬度和杨氏模量与衬底相比显著较高，并且因此衬底可能已经在压痕负载的施加期间显著变形，而MoN涂层较少变形，并且因此MoN涂层破裂。

为此，当可变负载(间歇性负载)施加在部件的经涂覆衬底上时，这可能特别是一个大问题。

实质上，此问题可通过使用具有较高硬度的衬底(诸如例如由硬质合金制成的衬底)来避免。然而，在许多汽车应用中使用的部件由具有低于65HRC的洛氏硬度的材料制成。

本发明的目的是改性氮化钼涂层和/或待涂覆的衬底表面，以便当衬底展现65HRC或更低的硬度并且经涂覆衬底经受负载或尤其经受间歇性负载时改善衬底表面与MoN涂层之间的接触。

尤其，旨在的是，本发明解决方案使得当衬底硬度低于或等于65HRC时在洛氏压痕期间通过在涂覆有基于MoN的涂层的衬底中进行HRC洛氏测试无环形断裂线产生。

本发明的目的通过提供根据本发明的在衬底表面与包括至少一个MoN层的涂层之间具有层或层系统的部件来达成。

发明人发现，令人惊讶的是，可通过使待涂覆有MoN涂层的衬底经受氮化过程来避免环形断裂线，其中衬底表面硬度在沉积MoN涂层之前增加。然后，将MoN涂层施加在通过上述氮化而先前硬化的部件表面上。

在本发明的背景中，MoN涂层通过使用反应性PVD工艺沉积。

特别地，反应性电弧PVD工艺被证明适于在如上所述硬化的部件表面上沉积MoN涂层。

所使用方法的特别优点是：衬底的氮化过程和涂覆过程可以在涂覆机的相同真空室中进行。

以此方式，保证氮化层与涂层之间的良好粘附，而不形成白色层。

可以沉积MoN涂层，其展现六角相或立方相或六角相和立方相的混合。

图2示出根据上述发明解决方案涂覆的表面的图片，其然后根据标准HRC洛氏测试来测试。在此图中，清楚看见，无法观察到围绕洛氏压痕的环形断裂线。