[发明专利]防磨损涂覆的金属构件、由其组成的构件组件

说明书

本发明涉及一种防磨损涂覆的金属构件(I；II)，所述金属构件的受摩擦负载的表面至少部分地设有经由等离子方法施加的防磨损层(1；1‘,1“)，其中，所述防磨损层(1；1‘,1“)构造为多组分层，所述多组分层包括至少一个形成碳化物的金属(A)、不构成碳化物或者仅构成非金属碳化物的至少另一金属或半金属(B)以及包括碳(C)。

技术领域

本发明涉及一种防磨损涂覆的金属构件，该金属构件的受摩擦负载的表面至少部分地设有经由等离子方法施加的防磨损层。此外，本发明也涉及至少部分地由该防磨损涂覆的金属构件组成的构件组件。

本发明的应用领域尤其延伸到表面承受高摩擦负载的金属构件，例如使用在机动车燃料喷射系统范畴内的构件，尤其燃料喷射器的阀座、高压泵的活塞导向面、尤其高压泵的旋转轴的轴承部位的轴瓦。在存在类似的负荷分布时也可以考虑尤其在燃料喷射技术中的其它机械或液压的应用。

背景技术

根据普遍已知的现有技术，为了在这种受高摩擦负载的构件中减小磨损而使用薄硬质材料层，所述硬质材料层借助等离子涂覆被施加。在此，主要使用所谓的DLC-层(DLC＝类金刚石)或氮化层，尤其氮化铬或氮化钛。

这种DLC-层除自身磨损低外还具有对摩擦配对体、即相邻构件的保护。此外，DLC-层不但在润滑的摩擦接触中而且在无润滑的摩擦接触中通常具有相当低的摩擦系数，因此，该DLC-层经常被使用在车辆技术中。然而，原理上，传统的DLC-层的耐温性是不利的，所述传统的DLC-层在300℃以上已经部分地开始退化并且因此永久地失去其所希望的材料特性。试验表明：在摩擦负载下，该效应在较低温度时已经不可逆地开始。

氮化层也具有非常高的耐磨性并且该氮化层也结合有与DLC-层相比明显更高的耐温性。另一方面，氮化层在摩擦接触中具有相当高的摩擦系数并且因此不能如DLC-层那样地保护配对体免受磨损。因此由于高摩擦系数，氮化层不适用于无润滑的摩擦接触，这将限制前面所说明的应用领域。构件上的氮化层的主要应用领域主要是工具涂覆，在所述工具涂覆中，仅应保护被涂覆的工具免受磨损，而不保护配对体、即工件。

由DE 2010 031 539 A1已知此类防磨损涂覆的构件，其中，在要保护的构件表面上首先布置有化学沉积的硬质铬层和施加在该硬质铬层上的DLC-层。DLC-层可以借助离子涂覆被施加。在该技术解决方案中，多层的结构在使用不同涂覆方法，即电镀沉积以及等离子涂覆或类似方法的情况下需要相应数量的加工步骤。

随着微型化的技术趋势，在这里受关注类型的构件的受摩擦负载的表面的几何尺寸总是不断减小。由此，面负荷和应用温度也升高，使得传统的防磨损层、优选DLC-层将不再满足未来的要求。

发明内容

因此，本发明的任务是，使受摩擦负载的构件设有尽可能薄的防磨损层，所述防磨损层的特点在于，低摩擦系数、高磨损保护和高耐温性。

该任务从根据本发明的防磨损涂覆的受摩擦负载的构件出发来解决。本发明包含以下技术教导：防磨损层构造为多组分层，该多组分层包括至少一个形成碳化物的金属A、不形成碳化物或仅形成非金属碳化物的至少一个另外的金属或半金属B以及包括碳C。

特别地，多组分层的所述另外的金属或半金属B是不与碳发生金属键合而形成碳化物的元素。取而代之地，仅形成与碳的离子键合，该离子键合具有非常低的电阻作为特征。因此，例如碳化铝作为非金属碳化物不再具有金属特性，而是形成具有更大硬度的晶体结构。另一方面，金属元素金由于其在元素周期表中的位置作为贵金属而不与碳发生键合，即不形成碳化物。

根据本发明的解决方案的优点尤其在于：与未涂覆的构件相比减小在被负载的表面上的摩擦系数和磨损，由此实现构件的更长的使用寿命。与DLC-层相比提高最大温度负荷能力，这使得能够实现摩擦接触的和因此构件的更高的应用温度。在根据本发明的解决方案中，形成碳化物的金属A结合碳C用于产生尽可能硬的、温度稳定的并且耐磨损的表面。附加的金属或半金属B用于产生纳米晶体的层结构，而碳C用于减小摩擦并且用于在摩擦接触中保护配对体。