[发明专利]在包含铬、碳和硅的底涂层上涂覆有氢化非晶碳涂层的零件

说明书

本发明涉及一种零件，其包括金属基底、涂覆基底的a‑C:H型的氢化非晶碳涂层，以及基于铬(Cr)、碳(C)和硅(Si)的子层；子层位于金属基底和非晶碳涂层之间，在子层上施加非晶碳涂层，其中，子层在其与非晶碳涂层的界面处具有以下原子比：硅含量与铬含量的比率(Si/Cr)为0.35至0.60，并且碳含量与硅含量的比率(C/Si)为2.5至3.5。

技术领域

本发明涉及一种带有涂层的零件，包括由子层(sub-layer)和氢化非晶碳涂层涂覆的金属基底，后者被沉积在包含铬、碳和硅的子层上。

本文中涉及的包括涂层的零件是用于例如汽车、航空或例如航天领域的摩擦构件。

背景技术

在汽车领域，这些零件是用于降低这些部件之间摩擦力的分配部件(distribution parts)，例如指形从动件、凸轮从动件或例如凸轮。它们还可以为活塞销，以降低其磨损和针对拖曳保护其表面。

本文所述的涂层也可施加于例如活塞销、活塞裙、内衬的组件。

在前述的非限制性实例中，涂层通常需要在润滑的环境中工作。

自然地，氢化或无氢化的非晶碳的涂层具有多种应用，而不限于用于汽车、航空或航天行业的部件。引导构件或滑动构件(例如塑料工业中的模具)也可涂覆这种涂层以降低未润滑时的磨损和摩擦。

非晶碳的涂层通常被称为“DLC”(意为“类金刚石碳(Diamond Like Carbon)”)。这是指通常以薄层形式并由真空沉积技术获得的碳基材料。

这些涂层可以例如被分为两个家族：包含氢(H)的涂层和不含氢的涂层。

在包含氢的涂层中，具有高工业价值的DLC涂层为：

-“a-C:H”涂层(“a-C:H”是指“氢化非晶碳(hydrogenated amorphous carbon)”)。这些涂层通常由蒸汽相化学沉积辅以碳基气态前体等离子(例如乙炔(C₂H₂))生产。

在不含氢的涂层中，具有高工业价值的DLC涂层为：

-“a-C”涂层(“a-C”是指“非晶碳(amorphous carbon)”)，其通常由石墨靶的磁控溅射生产。

-特别地，“ta-C”涂层(“ta-C”是指“四面体非晶碳(tetrahedral amorphouscarbon)”)，其通常由石墨靶的电弧蒸发生产。

前述的三种涂层因此是由不同技术获得的。

此外，目前，对于例如前述的(按前述归纳的以不同技术形成的)每种DLC涂层，为了使涂层粘附在给定基底上，时常需要采用特定的子层。

在氢化DLC涂层(特别是a-C:H)的情况下，存在基于烃类气体分解的不同沉积技术变型以生产这些涂层。之前，用于沉积氢化DLC的一种方法描述于文献FR 2922358。这篇文献涉及一种利用电子回旋共振通过等离子元素源的方式对零件进行表面处理的方法。该方法得到质量令人满意的DLC涂层。

然而，从经济竞争力的角度而言，期望对技术进行改进以获得更有效的方法，该方法因此更有竞争力。

为了实现该目标，例如，文献FR 2995493描述了一个更有效的设备，该设备尤其能够使等离子体更好地转移到零件上，由此使得DLC的沉积速度加倍。由此，沉积设备包括等离子源，该等离子源的非常适合用于生产DLC涂层，例如FR 2975404中描述的DLC涂层(以及该涂层的某些变型，还包括先前描述的铬芯层，或铬层以及氮化铬CrN层)。