低摩擦滑动机构制造技术

一种滑动机构包括在至少两个滑动构件之间的接触区。在接触区将低摩擦涂层涂覆在至少两个滑动构件其中之一的至少一部分上。低摩擦涂层是包括选自由金刚石、无定形ａ－Ｃ类金刚石碳（ＤＬＣ）和无定形ａ－Ｃ：Ｈ　　ＤＬＣ组成的组中的类金刚石碳材料的硬碳。在低摩擦涂层上涂覆润滑脂，其中润滑脂包括选自由酯油、醚油及其组合组成的组中的基础油。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及减少运动部件之间摩擦的低摩擦涂层。
技术介绍
在许多工业应用如车辆部件、机床以及锯等中，部件在可 以是点、线或面区域的接触区相互接触。可以将低摩擦涂层和/ 或润滑油涂覆到4矣触区以减少运动部件之间出现的摩擦。在4姿 触区减小的摩擦系数提高效率，减少磨损，并降低操作噪音。 如果将该部件用于车辆如汽车中，那么在某些情况下低摩擦涂 层的应用可以减少燃料消耗。硬碳材料，特别是DLC(类金刚石碳)材料已用于低摩擦涂 层，以降低在此通常称为滑动构件或滑动部件的彼此相对运动 的部件的接触区之间的摩擦系数。DLC材料在空气中具有低摩 擦系数。然而，在空气中特定涂层材料的摩擦系数与在润滑油 或润滑脂存在下的涂层材料的摩擦系数并不必然相关。因为在 接触区滑动构件典型地与薄层润滑剂起作用，因此总是希望获 得在这些润滑剂存在的情况下提供降低的摩擦系数的低摩擦硬 碳涂层。
技术实现思路
在一个实施方案中，滑动机构包括在至少两个滑动构件之 间的接触区。在接触区将低摩擦涂层涂覆在至少两个滑动构件 其中之一的至少一部分上。低摩擦涂层是包括选自由金刚石、无定形a-C类金刚石碳(DLC)和无定形a-C:H DLC组成的组中的 类金刚石碳材料的硬碳膜，其为薄膜。在低摩擦涂层上涂覆润 滑脂，其中润滑脂包括选自由酯油、醚油及其组合组成的组中 的基；出油。在另一实施方案中， 一种方法包括在滑动构件的至少一部 分上形成低摩擦涂层。该低摩擦涂层是包括选自由金刚石、无 定形a-C类金刚石碳(DLC)和无定形a-C:H DLC组成的组中的类 金刚石碳材料的硬碳膜。该方法进一 步包括在低摩擦涂层上添 加润滑脂，其中该润滑脂包括选自由酯油、醚油及其组合组成 的组中的基础油。在另外的实施方案中，滑动构件包括在其至少一部分上的 低摩擦涂层。该低摩擦涂层是包括无定形a-C:H类金刚石碳的薄 膜，其中在该薄膜中的a-C:H包括小于或等于20质量。/。的H。在又一实施方案中，滑动机构包括至少两个滑动构件。该 滑动构件包括摩擦降低手段，该手段包括类金刚石碳膜与润滑 脂的组合，该润滑脂包括酯和醚基础油中的至少 一种。公开的实施方案可以提供一个或更多优点。例如，硬碳膜 和润滑脂的施用通过降低在相邻滑动构件之间的接触区的摩擦 系数来减少对滑动机构的磨损。低摩擦系数还可以减少滑动机 构产生的噪音量，并减少摩擦能量损失。在下面的附图和描述中阐明本专利技术一个或更多实施方案的 细节。从说明书和附图以及从权利要求书中，本专利技术的其它特 征、目的和优点将是显而易见的。附图说明图l是说明示例性的圆盘-圆柱(cylinder-on-disc )往复运动摩擦试验机的透视图。图2是显示示例性材料的实验摩擦系数的图表。 具体实施例方式在机械设备如车辆部件，特别是车辆发动机部件，机床和 冲压机、锯以及材料加工设备中，滑动机构是很常见的。滑动 机构典型地包括在接触区相互接触的至少两个滑动构件。接触 区可以是在一个部件表面上的点、线或面。在一个实施方案中，本公开描述了具有包括其为薄膜的硬 碳膜的低摩擦涂层的滑动构件。将该低摩擦涂层涂覆3 ij该滑动 构件的任何部分，并且优选涂覆于其中在滑动机构中该滑动构 件接触第二滑动构件的接触区。在滑动机构中该第二滑动构件 可以任选地在接触区在其上涂覆低摩擦涂层。在低摩擦涂层中的硬碳膜典型地是含碳的薄膜。该薄膜优 选选自金刚石和类金刚石碳(DLC)的结晶硬碳膜。DLC薄膜由 主要由碳原子组成的无定形材料制成或形成。DLC材料包括混 合的以及无定形的sp3和sp^建二者。金刚石薄膜可以使用例如化学气相沉积(CVD)沉积，并包 括具有ao为3.56lA的立方晶体结构。DLC薄膜包括仅由碳原子组成的a-C(无定形碳)，包括氢和 碳的a-C:H(氢无定形碳)。a-C和a-C:H材料可以任选地包括金属 原子如钛(Ti)、钼(Mo)及其组合，并且通常被称为MeC膜。在a-C:H膜中，氢的量优选小于或等于20质量％，优选小于 或等于10质量％，且更优选小于或等于0.5质量％。涂覆到滑动构件的低摩擦涂层的厚度取决于滑动机构的类 型或所需的性能、制成滑动构件的材料类型以及滑动部件的表 面粗糙度。通常，低摩擦涂层大约0.3至2.0微米(pm)厚。低摩擦涂层的表面粗糙度取决于所讨论的滑动机构的类型 或所需的性能、制成滑动构件的材料(基材)类型以及滑动构件 的表面粗糙度。在涂覆低摩擦涂层之前，将滑动构件的表面或 滑动构件上的接触区机械加工到所需的表面粗糙度。例如，如果滑动构件是汽车发动机中的部件，该构件典型地具有0.5pm 或更小的平均表面粗糙度(Ra),对于铝合金材料优选0.2pm或更 小，对于铁合金材料优选0.1jim或更小。通过包括例如化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、 离子束沉积、等离子体辅助CVD及賊射等的任何常规的技术， 可以将低摩擦涂层涂覆到滑动构件上。如上所述，可以任选地将润滑剂涂覆到滑动机构中任意滑 动构件之间的接触区。根据滑动机构的预期应用，润滑剂可以 广泛地变化，但优选的润滑剂包括由选自酯油、醚油及其组合 的基础油所衍生的润滑脂。优选的润滑脂还可以包括其它天然 油或合成油，例如矿物油、娃油和氟代烃油。酯油可以是天然油或合成油，只要它能够用作润滑剂的成 分即可。酯油的一些例子包括戊二酸双十三烷基酯、己二酸二 辛酯、己二酸二异癸酯、己二酸双十三烷基酯、癸二酸二辛酯、 三羟曱基丙烷辛酸酯、三羟曱基丙烷壬酸酯、三羟甲基丙烷异 石更月旨酸酉旨(trimetylolpropane isostearynate )、季戊四醇2-乙基己 酸酯以及季戊四醇壬酸酯。三羟曱基丙烷辛酸酯是优选的酯油。醚油也可以是天然油或合成油，只要它能够用作润滑剂的 成分即可。醚油的一些例子包括聚氧亚烷基二醇、二烷基二苯 醚以及聚苯醚。优选的醚油是二烷基二苯醚。用于润滑脂的基础油包含成分如上述的那些成分，其典型 地具有大约2 1 OO平方亳米每秒(mm2/sec)，优选2~40mm2/sec， 且更优选10 20mmVsec的粘度。另外，为了提供改善的耐磨性及提高的耐蒸发性，基础油的动态粘度优选保持大于2mmVsec。为了提供在低温下提高的性能，基础油的动态粘度优选不超过100mmVsec。此外，基础油的粘度指数通常大于IOO,具体地大于120，且优选大于140。 选择具有高粘度指数和优异低粘度性能的基础油可以提供减少的油消耗。润滑脂可以任选地包括增稠剂如金属或非金属皂。金属急 材料可以包括高级脂肪酸的钠、钙、铝、锂、钡、铜和铅盐。 这些盐可以包括高级脂肪酸与低级脂肪酸或与二元酸，及其某 些组合。对于这些金属皂材料，硬脂酸钩、硬脂酸锂、羟基硬 脂酸锂、硬脂酸钠和硬脂酸铝是优选的材料。此外，非金属急 材料包括无机材料(有机增稠剂)如硅胶或膨润土以及有机材料 (无机增稠剂)如铜酞菁、烯丙基脲、二酰亚胺衍生物和阴丹士 林蓝。其它无机和有机材料可以用作非金属急材料。对于这些 非金属皂增稠剂，诸如双脲的脲化合物、sodium terephthalamate 以及聚四氟乙烯(PTFE)是优选的。除上述基础油和增稠剂之外，润滑脂还可以包括其它组分。 这些其它组分可以包括抗氧剂、清洁剂、防磨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种滑动机构，其包括：在至少两个滑动构件之间的接触区；在接触区在至少两个滑动构件其中之一的至少一部分上的低摩擦涂层，其中该低摩擦涂层是硬碳膜；以及在低摩擦涂层上的润滑脂，其中该润滑脂包括选自由酯油、醚油及其组合组成的组中的基础油。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：上野贵文，马渕丰，加纳真，安部三郎，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]