[发明专利]含有MAX相涂层的滑动元件

说明书

本发明涉及滑动元件，尤其是活塞环，其制造方法以及所述滑动元件在摩擦学系统中的应用。所述滑动元件含有涂层，其从内至外具有至少一个粘合剂层和一个MAX相层。所述MAX相层的组成为M_n+1AX_n(n＝1、2、3)，其中M表示来自Sc、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf和Ta的组的元素，A表示来自Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、TI和Pb的组的元素，X表示C或N元素。

技术领域

本发明涉及一种含有MAX相涂层的滑动元件。本发明的滑动元件的特征在于有利的摩擦学性能。

背景技术

迄今为止，具有高耐磨性的涂层用于发动机中以延长滑动元件(例如活塞环)的寿命。金属、陶瓷或DLC层系统是现有技术，并且已经广泛用于工业应用中。金属、陶瓷或DLC的性能取决于层系统。无论各种层系统如何强大，它们在可调节性方面也有局限性，因此在诸如内燃机的摩擦应力复合体中相关性能的有用性需要获得所追求的宽特性曲线。对于理想的低摩擦系数，特别使用含碳金属层系统或DLC层系统。DLC涂层确保了大部分所需的性能，例如较低的摩擦，较高的耐磨性和在润滑不足的情况下的最大耐磨性。然而，它们显示出局限性，例如高温下的氧化稳定性，与金属相比的机械可加工性，或与发动机油中使用的添加剂的协同效应差。

所谓的MAX相在本领域中是已知的。鉴于它们的高热稳定性和导电性，它们还用作相关应用领域中组件的涂层。MAX相是纳米层复合材料的一族材料，其组成为M_(n+1)AX_(n)，其中n＝1至3。M表示过渡金属，A表示A族元素，X表示氮和/或碳。MAX相的六边形结构由嵌套有来自A族元素的层的八面体组成。在本文中，过渡金属包括Sc、Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf和Ta，来自A族的元素包括Al、Si、P、S、Ga、Ge、As、Cd、In、Sn、Tl和Pb。

Max相的晶格以晶胞(211)、(312)和(413)形成。可能的MAX相是：

211型晶胞：

Ti₂CdC,Sc₂InC,Ti₂AlC,Ti₂GaC,Ti₂InC,Ti₂TlC,V₂AlC,V₂GaC,Cr₂GaC,Ti₂AlN,Ti₂GaN,Ti₂InN,V₂GaN,Cr₂GaN,Ti₂GeC,Ti₂SnC,Ti₂PbC,V₂GeC,Cr₂AlC,Cr₂GeC,V₂PC,V₂AsC,Ti₂SC,Zr₂InC,Zr₂TlC,Nb₂AlC,Nb₂GaC,Nb₂InC,Mo₂GaC,Zr₂InN,Zr₂TlN,Zr₂SnC,Zr₂PbC,Nb₂SnC,Nb₂PC,Nb₂AsC,Zr₂SC,Nb₂SC,Hf₂InC,Hf₂TlC,Ta₂AlC,Ta₂GaC,Hf₂SnC,Hf₂PbC,Hf₂SnN,Hf₂SC

312型晶胞：