[发明专利]具有涂层的滑动元件，特别是活塞环

说明书

一种诸如活塞环之类的滑动元件在至少一个滑动面上具有涂层，该涂层从内向外具有粘附层(10)、含有金属(较佳为钨)的DLC层(12)以及不含金属的DLC层(14)，其特征在于，不含金属的DLC层的厚度与含有金属的DLC层的厚度之比为0.7至1.5和/或与涂层的总厚度之比为0.4至0.6。

本案为申请号2010800315711，申请日2010-05-11，发明名称：具有涂层的滑动元件，特别是活塞环的发明专利的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种滑动元件，特别是一种在至少一个滑动面上具有涂层的活塞环。

诸如内燃机中的活塞环、活塞或气缸衬套之类的滑动元件必须在较长的使用时间内同时在尽可能小的摩擦作用以及极小的磨损条件下工作。实际上，通过由DLC(类金刚石镀膜)制成的涂层可将内燃机中与燃油消耗直接相关的摩擦维持在较低的水平。此外，涂层厚度原则上可达40μm。然而，在涂层厚度大于5μm时会产生涂层性能改变的问题，例如在层的结构和组成方面会发生变化，因而不能达到所需求的使用寿命。这种情况同样也会出现在涂层厚度小于5μm时。

背景技术

在本领域已知基于硬质材料的PVD涂层，其至少包含氮化铬。此类涂层虽然具有要求的耐磨损性，但没有足够低的摩擦系数。

DE 10 2005 063 123 B3中涉及一种具有良好磨合性能的DLC涂层的滑动元件。总的来说，其低摩擦系数的耐久性可进一步提高。

DE10 2008 016 864涉及一种具有涂层的滑动元件，该涂层从内向外依次包含粘附层、含有金属的DLC层和不含金属的DLC层。

DE 197 35 962 Al公开了一种导向衬套和在导向衬套的内表面上构造硬质碳薄膜的方法，其中，氢化非结晶碳硬质碳膜通过等离子CVD方法构造在内表面上。

最后，WO 2006/125683 Al公开了一种活塞环，该活塞环从内向外具有包含IVB、VB或VIB族元素的涂层、包含类金刚石纳米复合材料的中间层以及DLC层。

发明内容

在这种背景下，本发明的目的是提供一种滑动元件，该滑动元件在摩擦系数和磨损性能的结合方面有了进一步的改进。

该目的是通过在权利要求1中所述的滑动元件来实现的。

因此，该滑动元件在至少一个滑动面上具有涂层，该涂层从内向外包含粘附层、含金属的(尤其是含钨的)DLC层以及不含金属的DLC层，其中，不含金属和含金属的DLC层之间的厚度比在0.7与1.5之间和/或不含金属的DLC层和总涂层之间的厚度比为0.4与0.6。粘附层优选的是铬粘附层。含有金属的DLC层具有非结晶碳，其可表示为a-C:H:Me，优选的含钨的DLC层可表示为a-C:H:W。最外层或顶层同样具有非结晶碳并用a-C:H表示。关于摩擦和磨损特别好的优良性能可以通过所述值来确定。更厚的顶层可以影响这些摩擦学性能使其使用寿命更长。但当顶层与中间层相比较太厚时，磨损值会变差。当中间层和顶层具有几乎相同的厚度时，可确定良好的磨损值，此时厚度比大约为1.0，特别是0.9到1.1，或顶层与总层的厚度比约为0.5，特别是0.45到0.55为较佳。在摩擦方面，对于所述范围内的涂层可以确定能良好地满足内燃机的需求并且尤其是可以满足相当恒定的摩擦系数。与此相对，在此范围之外，短时间之后就可确定较高的摩擦峰值和不恒定的摩擦变化。