CN106011855A - 一种应用于滑动部件的碳基涂层 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种应用于滑动部件的碳基涂层，包括基体，所述基体顶部设有粘接层，所述粘接层顶部设有纯Ta‑C层，所述纯Ta‑C层顶部设有强韧DLC层，所述强韧DLC层顶部设有第三体磨合层。本发明提供一种应用于滑动部件的碳基涂层，尤其是应用于汽车发动机关键零部件基体上。该设计涂层具有优异的力学、摩擦学及耐腐蚀性能，降低摩擦磨损对能量的消耗，改善燃油经济性和减少CO2的排放，提高发动机的使用寿命和可靠性，因此具有实际应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及涂层技术领域，具体为一种应用于滑动部件的碳基涂层。
背景技术
碳基涂层（如类金刚石涂层、非晶碳涂层、类石墨涂层）是一类定义广泛的无定形碳材料，主要由含金刚石相的 sp3杂化键和 sp2键的石墨团簇的三维交叉网络结构形成，通常为非晶态或非晶-纳米晶复合结构，具有较高的硬度、优异的减摩耐磨性能、高热导率、低介电常数、宽带隙、良好的光学透过性以及优异的化学惰性和生物兼容性等，在航空航天、汽车零件、机械、电子、光学、装饰外观保护、生物医学等领域有着广阔的应用前景。
碳基涂层以其优异的耐磨性能和高硬度特点，应用于汽车滑动部位的零部件的涂层，对于减少碳排放、节约燃油、提高汽车零部件的使用寿命具有巨大意义。对于此类零件提出以下要求：（1）要求涂层具备耐磨损性能，在设计寿命的范围内，使得滑动部件正常工作，不易损坏；（2）要求涂层具有较低的摩擦系数，有利于节约电力或燃油等能源消耗，同时又可以保护与之对应的摩擦副具有好的工况，提高性能和使用寿命。例如汽车燃油方面，提高燃油效率则主要通过增大油气喷射压力，提高发动机输出功率来实现。油气喷射压力的增大则必然会导致发动机零部件承受的摩擦力越来越大，磨损就会越严重。目前，碳基涂层存在以下技术难题：较高的内应力，涂层与基体结合力差，热稳定性差等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于滑动部件的碳基涂层，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种应用于滑动部件的碳基涂层，包括基体，所述基体顶部设有粘接层，所述粘接层顶部设有纯Ta-C层，所述纯Ta-C层顶部设有强韧DLC层，所述强韧DLC层顶部设有第三体磨合层。
优选的，所述粘接层厚度为0.1-1.5μm，所述纯Ta-C层的厚度为1-15μm，且纯Ta-C层为纯sp3键涂层。
优选的，所述粘接层硬度为Hv0.05：800-1200，所述纯Ta-C层硬度为Hv0.05：2000-4000，所述强韧DLC层硬度为Hv0.05：1500-3000，所述第三体磨合层硬度为Hv0.05：2500。
优选的，所述第三体磨合层为不含氢的纯碳涂层。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种应用于滑动部件的碳基涂层，尤其是应用于汽车发动机关键零部件基体上。该设计涂层具有优异的力学、摩擦学及耐腐蚀性能，降低摩擦磨损对能量的消耗，改善燃油经济性和减少CO2的排放，提高发动机的使用寿命和可靠性，因此具有实际应用价值。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中：1粘接层、2纯Ta-C层、3强韧DLC层、4第三体磨合层、5基体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种应用于滑动部件的碳基涂层，包括基体5，所述基体5顶部设有粘接层1，所述粘接层1顶部设有纯Ta-C层2，所述纯Ta-C层2顶部设有强韧DLC层3，所述强韧DLC层3顶部设有第三体磨合层4。
所述粘接层1厚度为0.1-1.5μm，所述纯Ta-C层2的厚度为1-15μm，且纯Ta-C层2为纯sp3键涂层。
所述粘接层1硬度为Hv0.05：800-1200，所述纯Ta-C层2硬度为Hv0.05：2000-4000，所述强韧DLC层3硬度为Hv0.05：1500-3000，所述第三体磨合层4硬度为Hv0.05：2500。
所述第三体磨合层4为不含氢的纯碳涂层。
具体的，涂层由粘结层1、纯Ta-C层2、强韧DLC层3和第三体磨合层4组成；涂层成分包含铬、钛、氮化铬、氮化钛铝和氮化钛一种或几种，不同粘接层1厚度从0.1～1.5μm变化；纯Ta-C层2的厚度范围为1～15μm，属于纯sp3键涂层；强韧DLC层3可以设计为以下三种不同的形势，第一种为整体均匀材质、均匀结构和均匀硬度的膜层，第二种为成分上的梯度参杂，第三种为叠层结构，至少两种结构或成分的强韧DLC涂层3交替涂覆，强韧DLC涂层3，具有高硬度和低摩擦系数，不仅起到主要的抗应力作用，还提高了膜层的耐磨擦性能。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种应用于滑动部件的碳基涂层，包括基体（5），其特征在于：所述基体（5）顶部设有粘接层（1），所述粘接层（1）顶部设有纯Ta-C层（2），所述纯Ta-C层（2）顶部设有强韧DLC层（3），所述强韧DLC层（3）顶部设有第三体磨合层（4）。
2.根据权利要求1所述的一种应用于滑动部件的碳基涂层，其特征在于：所述粘接层（1）厚度为0.1-1.5μm，所述纯Ta-C层（2）的厚度为1-15μm，且纯Ta-C层（2）为纯sp3键涂层。
3.根据权利要求1所述的一种应用于滑动部件的碳基涂层，其特征在于：所述粘接层（1）硬度为Hv0.05：800-1200，所述纯Ta-C层（2）硬度为Hv0.05：2000-4000，所述强韧DLC层（3）硬度为Hv0.05：1500-3000，所述第三体磨合层（4）硬度为Hv0.05：2500。
4.根据权利要求1所述的一种应用于滑动部件的碳基涂层，其特征在于：所述第三体磨合层（4）为不含氢的纯碳涂层。
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