用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)部件的涂層材料及其制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的部件的涂層材料以及該涂層材料的制備方法。該涂層材料包括由CrN或Ti(C)N制成的第二接合層，由TiAlN/CrN制成并布置在第二接合層的表面上的支承層，以及由TiAlN/CrSiN或TiAlN/CrSiCN制成并布置在支承層的表面上的功能層。該涂層材料使發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)部件的耐磨損性和抗咬合性得以改進(jìn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)部件的涂層材料及其制造方法
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)基于35U.S.C.§ 119要求于2012年10月4日向韓國(guó)知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第10-2012-110234號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其公開(kāi)內(nèi)容整體地并入本文以作參考。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開(kāi)涉及用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)部件的涂層材料及其制造方法，更具體地，涉及用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)部件的多層涂層材料，其包括:由Ti或Cr制成的第一接合層，由CrN或Ti (C) N制成的第二接合層，由TiAlN/CrN制成的支承層，以及由TiAlN/CrSi (C) N制成的功能層，所有這些按順序?qū)盈B。本發(fā)明的多層涂層提供了改善的物理特性尤其是對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的滑動(dòng)部件而言，例如抗咬合性、耐磨損性和耐熱性。
【背景技術(shù)】
[0004]近年來(lái)，由于關(guān)于汽車(chē)排氣的規(guī)章隨著比如全球變暖的環(huán)境問(wèn)題上升而逐步加強(qiáng)，因此汽車(chē)制造商已嘗試開(kāi)發(fā)各種環(huán)境友好型車(chē)輛，以便到2020年將二氧化碳排放降低至50g/km,這相當(dāng)于目前二氧化碳排放的35%至50%。
[0005]更具體地，為了滿足在2025年前使燃料效率降低至54.5mpg (23.2km/1)的企業(yè)平均燃料經(jīng)濟(jì)性(CAFE)標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)對(duì)與縮小尺寸(downsize)或改進(jìn)燃料效率相關(guān)的技術(shù)進(jìn)行了積極研究。 具體地，曾應(yīng)用廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率的提高和NOx產(chǎn)生的減少。
[0006]EGR系統(tǒng)通常由平板閥、軸、襯套、墊圈、殼體等組成。致動(dòng)器設(shè)置在殼體外部，用于打開(kāi)/關(guān)閉平板閥。在這種情況中，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的部件(例如，平板閥和襯套，或墊圈和襯套)在高溫下滑動(dòng)，從而導(dǎo)致墊圈、平板閥和襯套出現(xiàn)咬合、摩擦和磨損現(xiàn)象。結(jié)果，由于墊圈、平板閥和襯套的咬合、摩擦和磨損，平板閥不易打開(kāi)/關(guān)閉。進(jìn)一步地，平板閥的磨損可能導(dǎo)致品質(zhì)降低，例如發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生警報(bào)音或噪音。
[0007]因此，已做出各種嘗試來(lái)防止發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)部件的使用壽命縮短并保持部件性能。更具體地，對(duì)表面處理進(jìn)行了積極研究，以改善物理特性如抗咬合性、耐磨損性、低摩擦性、耐熱性等。
[0008]例如，曾應(yīng)用CrN涂層嘗試保持因缺乏高溫硬度而容易發(fā)生磨損的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)部件的性能。然而，即使有CrN涂層，部件硬度也會(huì)因?yàn)槿狈δ蜔嵝远跍囟葹?00°C或更高時(shí)下降，并且因抗咬合性低而容易發(fā)生部件磨損。
[0009]在嘗試解決關(guān)于CrN涂層的問(wèn)題的過(guò)程中，還曾利用耐熱性涂層材料，例如TiAlN, CrTiSiN或TiAlCrN_CrON。但是，這些耐熱性涂層材料在同時(shí)改善涂層材料的多種物理特性(耐熱性、耐磨損性、抗咬合性、低摩擦性等)方面存在困難，這些特性是滑動(dòng)部件在高溫環(huán)境下工作所需的。
[0010]當(dāng)將常規(guī)的涂層材料如CrN涂層材料或TiAlN涂層材料應(yīng)用至常規(guī)的EGR系統(tǒng)部件時(shí)，由于存在碳化物，部件表面上容易形成咬合產(chǎn)物。在這種情況下，咬合產(chǎn)物對(duì)漏損或損壞引起的部件硬度降低和部件使用壽命縮短有主要責(zé)任。
[0011]作為本發(fā)明的相關(guān)技術(shù)而在以上提供的描述僅用于幫助理解本發(fā)明的背景，不應(yīng)將其理解為包含在本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉的相關(guān)技術(shù)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明提供了用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)部件的涂層材料及其制造方法。與常規(guī)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的部件所使用的涂層材料相比，本發(fā)明的涂層材料提供優(yōu)異的物理特性，例如耐熱性、高溫穩(wěn)定性和抗咬合性，因此延長(zhǎng)了發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命。
[0013]根據(jù)一方面，用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的部件的涂層材料包括:布置在基材的表面上并由CrN或Ti (C) N制成的第二接合層；布置在第二接合層的表面上并由TiAlN/CrN制成的支承層；以及布置在支承層的表面上并由TiAlN/CrSiN或TiAlN/CrSiCN制成的功能層。
[0014]根據(jù)多個(gè)實(shí)施方式，第二接合層的厚度為約0.1至約10 μ m,支承層的厚度為約
0.5至約10 μ m,且功能層的厚度為約0.5至約10 μ m。
[0015]根據(jù)多個(gè)實(shí)施方式，該涂層材料還包括布置在基材表面與第二接合層之間的第一接合層。該第一接合層可由Ti或Cr制得。
[0016]根據(jù)另一方面，本發(fā)明提供了制造用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的部件的涂層材料的方法，包括:將腔室內(nèi)部從真空狀態(tài)轉(zhuǎn)變成等離子體狀態(tài)，在布置于腔室中的基材的表面上沉積由CrN或Ti (C)N制成的第二接合層，在第二接合層的表面上沉積由TiAlN/CrN制成的支承層，以及在支承層的表面上沉積由TiAlN/CrSiN或TiAlN/CrSiCN制成的功能層。
[0017]根據(jù)多個(gè)實(shí)施方式，第二接合層的厚度為約0.1至約10 μ m，支承層的厚度為約
0.5至約10 μ m,且功能層的厚度為約0.5至約10 μ m。
[0018]根據(jù)多個(gè)實(shí)施方式，通過(guò)在基材表面上沉積由Ti或Cr制成的第一接合層，接著沉積第二接合層，從而進(jìn)行第二接合層的沉積。
[0019]根據(jù)多個(gè)實(shí)施方式，沉積由TiAlN/CrN制成的支承層，使得支承層中T1、Al和Cr的比率為約1: 1: 1，從而進(jìn)行由TiAlN/CrN制成的支承層的沉積。
[0020]根據(jù)多個(gè)實(shí)施方式，沉積由TiAlN/CrSiN制成的功能層，使得功能層中T1、Al、Cr和Si的比率為約1:1:0.9:1，從而進(jìn)行由TiAlN/CrSiN制成的功能層的沉積。
[0021]根據(jù)多個(gè)實(shí)施方式，沉積由TiAlN/CrSiCN制成的功能層，使得功能層中T1、Al、Cr、Si和C的比率為約1:1:0.8:0.1:0.1，從而進(jìn)行由TiAlN/CrSiCN制成的功能層的沉積。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]現(xiàn)在將參考在附圖中圖示的某些示例性實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的以上和其它特征進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，下文給出的這些實(shí)施方式僅僅用于示例說(shuō)明，因此不是對(duì)本發(fā)明的限制，并且其中:
[0023]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的TiAlCrSiCN涂層材料的構(gòu)造圖；
[0024]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的配置為制造涂層材料的物理氣相沉積(PVD)系統(tǒng)的圖；
[0025]圖3是示出通過(guò)測(cè)試常規(guī)涂層材料，隨后評(píng)估該常規(guī)涂層材料的咬合性能而獲取的圖像；[0026]圖4是示出通過(guò)測(cè)試比較例I的涂層材料的摩擦磨損，隨后評(píng)估該涂層材料的咬合性能而獲取的圖像；
[0027]圖5是示出通過(guò)測(cè)試比較例2的涂層材料的摩擦磨損，隨后評(píng)估該涂層材料的咬合性能而獲取的圖像；
[0028]圖6是示出通過(guò)測(cè)試比較例3的涂層材料的摩擦磨損，隨后評(píng)估該涂層材料的咬合性能而獲取的圖像；
[0029]圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施方式，通過(guò)測(cè)試實(shí)施例1的涂層材料的摩擦磨損，隨后評(píng)估該涂層材料的咬合性能而獲取的圖像。
[0030]應(yīng)當(dāng)理解，所附的附圖并非必然是按比例的，而只是呈現(xiàn)說(shuō)明本發(fā)明的基本原理的各種優(yōu)選特征的一定程度的簡(jiǎn)化表示。本文公開(kāi)的本發(fā)明的具體設(shè)計(jì)特征，包括，例如，具體尺寸、方向、位置和形狀將部分取決于特定的既定用途和使用環(huán)境。
[0031]在附圖中，附圖標(biāo)記在附圖的幾張圖中通篇指代本發(fā)明的相同或等同部件。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面將詳細(xì)地參照本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施方式，其實(shí)施例在附圖中圖示，并在下文加以描述。
[0033]在描述之前，應(yīng)當(dāng)理解在說(shuō)明書(shū)和所附權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)不應(yīng)該被解釋為局限于一般和詞典含義，而應(yīng)該在允許本發(fā)明人為最佳解釋而適當(dāng)?shù)貙?duì)術(shù)語(yǔ)進(jìn)行定義的原則基礎(chǔ)上，基于與本發(fā)明的技術(shù)方面對(duì)應(yīng)的含義和概念進(jìn)行理解。因此，本文所作描述僅是出于說(shuō)明性目的的優(yōu)選實(shí)施例，而不是意在限制本發(fā)明的范圍，所以應(yīng)該可以理解，在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，可以對(duì)其做出其他的等價(jià)形式和修改。
[0034]應(yīng)理解，本文使用的術(shù)語(yǔ)“車(chē)輛”或“車(chē)輛的”或其它類(lèi)似術(shù)語(yǔ)包括通常的機(jī)動(dòng)車(chē)，例如，包括多功能運(yùn)動(dòng)車(chē)(SUV)、公共汽車(chē)、卡車(chē)、各種商務(wù)車(chē)的客車(chē)，包括各種船只和船舶的水運(yùn)工具，飛行器等等，并且包括混合動(dòng)力車(chē)、電動(dòng)車(chē)、插入式混合電動(dòng)車(chē)、氫動(dòng)力車(chē)和其它代用燃料車(chē)(例如，來(lái)源于石油以外的資源的燃料)。如本文所提到的，混合動(dòng)力車(chē)是具有兩種或多種動(dòng)力源的車(chē)輛，例如，具有汽油動(dòng)力和電動(dòng)力的車(chē)輛。
[0035]本文使用的術(shù)語(yǔ)僅僅是為了說(shuō)明【具體實(shí)施方式】，而不是意在限制本發(fā)明。如本文所使用的，單數(shù)形式“一個(gè)、一種、該(a、an、the)”也意在包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文中另外清楚指明。還應(yīng)當(dāng)理解的是，在說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“包括(compr i s e s和/或compr i s i ng ) ”是指存在所述特征、整數(shù)、步驟、操作、元件和/或部件，但是不排除存在或添加一個(gè)或多個(gè)其它特征、整數(shù)、步驟、操作、元件、部件和/或其群組。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)所列項(xiàng)的任何和所有組合。
[0036]除非特別說(shuō)明或從上下文明顯得到，否則本文所用的術(shù)語(yǔ)“約”理解為在本領(lǐng)域的正常容許范圍內(nèi)，例如在均值的2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差范圍內(nèi)。“約”可以理解為在所述數(shù)值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05% 或 0.01% 內(nèi)。除非另外從上下文清楚得到，本文提供的所有數(shù)值都由術(shù)語(yǔ)“約”修飾。
[0037]本發(fā)明的一方面提供了用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的部件的涂層材料，包括由TiAlCrSi (C)N制成的功能層作為主層。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式,發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的部件(例如,平板閥、軸、襯套、墊圈等)具有為應(yīng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)部件可能適用的惡劣環(huán)境所需的高質(zhì)量的物理特性。通過(guò)利用可改善部件多種物理特性例如耐熱性、耐磨損性和抗咬合性的改進(jìn)涂層材料，使這些部件具有這樣的特性。
[0039]根據(jù)本發(fā)明的一些方面，提供了由TiAlCrSi (C)N制成的涂層材料。
[0040]在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“TiAlCrSi(C) N”指的是 TiAlCrSiN 或 TiAlCrSiCN,術(shù)語(yǔ)“TiAIN/CrSi (C) N” 指的是 TiAlN/CrSiN 或 TiAlN/CrSiCN，且術(shù)語(yǔ) “Ti (C) N” 指的是 TiN 或 TiCN。
[0041]圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的TiAlCrSiCN涂層材料的構(gòu)造的圖。
[0042]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的涂層材料包括:由CrN或Ti (C)N制成并且布置在基材100的表面上的第二接合層120，由TiAlN/CrN制成的支承層130，以及由TiAlN/CrSi (C)N制成的功能層140，所有這些都按順序進(jìn)行層疊。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的涂層材料還包括布置在基材100的表面與第二接合層120之間的第一接合層110。優(yōu)選地，該第一接合層110由Ti或Cr制成。
[0043]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，當(dāng)基材100由氮化材料制成時(shí)，可通過(guò)氮化工序，形成厚度約80至約120 μ m的氮化層。
[0044]可使用由Ti或Cr制成的第一接合層110來(lái)提高涂層與基材100間的粘合力?？墒褂糜蒀rN或Ti (C)N制成的第二接合層120來(lái)使涂層的殘余應(yīng)力最小化并改進(jìn)物理特性比如韌性、耐疲勞性和耐沖擊性。
[0045]根據(jù)多個(gè)實(shí)施方式，由TiAlN/CrN制成的支承層130可形成多層納米結(jié)構(gòu)。支承層可用來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)部件(例如平板閥或襯套)所需的物理特性，例如韌性、耐熱性、抗氧化性和耐磨損性。
[0046]根據(jù)多個(gè)實(shí)施方式，由TiAlN/CrSiN或TiAlN/CrSiCN制成的功能層140可以是多層納米結(jié)構(gòu)形式。功能層140可通過(guò)使用硅(Si)而使材料具有抗咬合性，通過(guò)使用碳(C)而使其具有低摩擦性，以及使材料具有耐熱性、抗氧化性和耐磨損性。
[0047]第二接合層120的厚度優(yōu)選在約0.1至約10 μ m的范圍內(nèi)。當(dāng)?shù)诙雍蠈?20的厚度小于0.1 μ m時(shí)，第二接合層120的組分含量不足而不能表現(xiàn)出所需功能。另一個(gè)方面，當(dāng)?shù)诙雍蠈?20的厚度超過(guò)10 μ m時(shí),涂層材料與基材100間的粘合力可能降低。
[0048]另外，由TiAlN/CrN制成的支承層130和由TiAlN/CrSi (C)N制成的功能層140(兩者均可具有多層納米結(jié)構(gòu))各個(gè)的厚度可以是約0.5至約10 μ m。當(dāng)支承層130和功能層140中各個(gè)的厚度小于約0.5 μ m時(shí)，會(huì)由于兩個(gè)不同層發(fā)生混合而不易形成多層納米結(jié)構(gòu)，致使難以提供本發(fā)明的期望作用。另一方面，當(dāng)支承層130和功能層140中各個(gè)的厚度超過(guò)約10 μ m時(shí)，兩層之間的相干應(yīng)變可能不平衡而導(dǎo)致硬度降低。
[0049]通常很難同時(shí)改進(jìn)相沖突的物理特性，例如耐磨損性和耐沖擊性。但是，本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)這種同時(shí)改進(jìn)，具體是通過(guò)利用具有優(yōu)異的耐沖擊性的由CrN或Ti (C)N制成的第二接合層120、以及具有優(yōu)異的耐磨損性的由TiAlN/CrN制成的支承層130和由TiAlN/CrSi (C)N制成的功能層140而實(shí)現(xiàn)。
[0050]本發(fā)明的另一方面提供了制造用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)部件的涂層材料的方法。該涂層材料可通過(guò)利用PVD方法進(jìn)行制備，并可包括由TiAlCrSi (C)N制成的功能層作為主層。
[0051]用涂層材料涂覆金屬基材表面的方法可主要?jiǎng)澐譃槲锢須庀喑练e(PVD)方法和化學(xué)氣相沉積(CVD)方法。[0052]PVD是一種干處理方法，其對(duì)靶材(基材)提供負(fù)極性并在提供汽態(tài)的離子化金屬材料時(shí)，利用電引力將該離子化的金屬材料沉積到靶材表面上。在這種情況中，利用細(xì)離子顆粒，離子化金屬材料可均勻地涂覆于基材100的表面上，并且可以提高粘合力。
[0053]根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明利用電弧高功率脈沖磁控濺射(HIPIMS)或電感耦合等離子體(ICP)方法。這些方法產(chǎn)生高密度的等離子體，其允許形成納米結(jié)構(gòu)并實(shí)現(xiàn)涂層材料顆粒的高速涂覆。
[0054]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)示例性實(shí)施方式的配置為制備涂層材料的PVD系統(tǒng)的圖。如圖2所示，該P(yáng)VD系統(tǒng)可包括泵210、Cr靶220、TiAl靶230、CrSi靶240、Ti靶280、氣體進(jìn)口 250和布置在腔室200上的加熱單元260、以及布置在腔室200內(nèi)的旋轉(zhuǎn)臺(tái)270。此處，基材100被置于旋轉(zhuǎn)臺(tái)270上。
[0055]將構(gòu)成涂層材料的各層的所需離子供應(yīng)至各靶，并將所需的氣體例如氮?dú)饣驘N類(lèi)氣體(在一些實(shí)施方式中優(yōu)選乙炔氣體)通過(guò)氣體進(jìn)口 250引入到腔室200中。在這種情況下，氮(N)離子可以以氮?dú)夤?yīng)且碳(C)離子可以以烴類(lèi)氣體供應(yīng)。
[0056]根據(jù)多個(gè)實(shí)施方式，在涂層步驟前進(jìn)行氮化處理的材料可以在經(jīng)過(guò)氮化處理之后進(jìn)行涂覆接著除去化合物層。
[0057]根據(jù)示例性方法，首先，作為涂覆的預(yù)處理工序，利用泵210等等將腔室200內(nèi)部變成真空狀態(tài)，然后通過(guò)經(jīng)氣體進(jìn)口 250引入氬氣等等而變成等離子體狀態(tài)。
[0058]然后，利用加熱單元260，將腔室200加熱至適宜溫度，例如約80°C，以使基材100的表面活化。然后通過(guò)施加偏壓使正氬離子與基材100表面發(fā)生碰撞，從而對(duì)基材100的表面進(jìn)行清洗(烘烤&清潔)。
[0059]此后，通過(guò)氣體進(jìn)口 250將氮?dú)庖氲角皇?50中，從而在腔室200中形成氮?dú)夥諊?。然后，在基?00的表面上沉積第二接合層120。例如，可利用氮?dú)夂虲r靶220來(lái)沉積CrN接合層120。或者，可利用氮?dú)夂蚑i靶280在基材100的表面上沉積TiN第二接合層120。優(yōu)選地，第二接合層120被沉積為其厚度為約0.1至約10 μ m。此處，當(dāng)乙炔氣體與氮?dú)庖黄鹨霑r(shí)，可沉積由TiCN制成的第二接合層120 (PVD方法)。
[0060]根據(jù)一些實(shí)施方式，在沉積第二接合層120之前，利用Ti靶280或Cr靶220，進(jìn)一步在基材100的表面上沉積由Ti或Cr制成的第一接合層110 (PVD方法)。該第一接合層110是任選的。
[0061]接著，沉積由TiAlN/CrN制成的支承層130。根據(jù)示例性實(shí)施方式，所提供的支承層130具有如下的多層納米結(jié)構(gòu)，其中，利用旋轉(zhuǎn)臺(tái)270，在氮?dú)夥諊?，通過(guò)使其上沉積了第二接合層120 (并且在一些實(shí)施方式中沉積有第一和第二接合層110、120)的基材100部分暴露于TiAl靶230和Cr靶220，使得TiAlN層和CrN層交替地層疊在第二接合層120的表面上。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，沉積支承層130使其厚度為約0.5至約10 μ m (PVD方法)。
[0062]在這種情況下，提供由TiAlN/CrN制成的支承層130，從而提高基材100的韌性、耐熱性、抗氧化性和耐磨損性。在優(yōu)選實(shí)施方式中，基于各層的交替層疊，支承層130中T1、Al和Cr以1:1:1的比率沉積，從而使各層的作用達(dá)到最大。
[0063]此后，在支承層的表面上提供功能層140。根據(jù)示例性實(shí)施方式，功能層140由TiAlN/CrSiN制成，且優(yōu)選具有多層納米結(jié)構(gòu)，其中TiAlN層和CrSiN層交替地層疊在支承層130的表面上。根據(jù)本發(fā)明的方法，利用旋轉(zhuǎn)臺(tái)270，在氮?dú)夥諊?，通過(guò)使其上沉積了支承層130的基材100部分暴露于TiAl靶230和CrSi靶240，來(lái)使TiAlN層和CrSiN層交替地層疊在支承層130的表面上。根據(jù)示例性實(shí)施方式，沉積支承層130使其厚度為約
.0.5至約10μm。當(dāng)乙炔氣體與氮?dú)庖黄鹨霑r(shí),可沉積由TiAlN/CrSiCN制成的功能層140(PVD方法)。
[0064]在這種情況下，可提供由TiAlN/CrSi (C)N制成的功能層140，以便提高抗咬合性和低摩擦性以及物理特性，比如耐熱性、抗氧化性和耐磨損性。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，在各層的交替層疊布置中，功能層140中所沉積的T1、Al、Cr和Si，或者T1、Al、Cr、Si和C的比率為1:1:0.9:0.1或1:1:0.8:0.1:0.1，從而使其期望作用達(dá)到最大。
[0065]表1
【權(quán)利要求】
1.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的部件的涂層材料，包括: 由CrN或Ti (C)N制成的第二接合層； 由TiAlN/CrN制成并且布置在所述第二接合層的表面上的支承層；以及 由TiAlN/CrSiN或TiAlN/CrSiCN制成并且布置在所述支承層的表面上的功能層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的部件的涂層材料，其中所述第二接合層的厚度為約0.1至約10 μ m,所述支承層的厚度為約0.5至約10 μ m,且所述功能層的厚度為約0.5至約10 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的部件的涂層材料，還包括由Ti或Cr制成的第一接合層，所述第二接合層布置在所述第一接合層的表面上。
4.一種制備用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)的部件的涂層材料的方法，包括: 使腔室內(nèi)部從真空狀態(tài)轉(zhuǎn)變成等離子體狀態(tài)； 任選地，在布置于所述腔室中的基材的表面上沉積由Ti或Cr制成的第一接合層； 在所述第一接合層的表面上或在所述基材的表面上沉積由CrN或Ti (C)N制成的第二接合層； 在所述第二接合層的表面上沉積由TiAlN/CrN制成的支承層；以及 在所述支承層的表面上沉積由TiAlN/CrSiN或TiAlN/CrSiCN制成的功能層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述第二接合層以約0.1至約10 μ m的厚度沉積，所述支承層以約0.5至約10 μ m的厚度沉積,且所述功能層以約0.5至約10 μ m的厚度沉積。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中首先將所述第一接合層沉積在所述基材的表面上，接著將所述第二接合層沉積在所述第一接合層的表面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中沉積所述支承層使得所述支承層中的T1、Al和Cr的比率為1:1:1，從而沉積由TiAlN/CrN制成的支承層。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中沉積所述功能層使得所述功能層中的T1、Al、Cr和Si的比率為1:1:0.9:0.1，從而沉積由TiAlN/CrSiN制成的功能層。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中沉積所述功能層使得所述功能層中的T1、Al、Cr、Si和C的比率為1:1:0.8:0.1:0.1，從而沉積由TiAlN/CrSiCN制成的功能層。
【文檔編號(hào)】C23C14/14GK103707568SQ201210593623
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2012年12月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月4日
【發(fā)明者】車(chē)星澈 申請(qǐng)人:現(xiàn)代自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社