專利名稱：龍頭的閥部件、龍頭、龍頭閥板及盤片閥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的來說涉及一種多層表面涂層，所述涂層用于需要低摩 擦、低磨損以及保護性外層的制品和產(chǎn)品。更特別地，本發(fā)明涉及一 種具有相互滑動部件、具有表面保護層的工件，所述滑動部件例如為 用于水混合閥的閥部件，所述表面保護層包括一層強化層和一層外部 非晶金剛石涂層。
背景技術(shù)：
在某些應(yīng)用中，例如用于流體控制閥的閥板，需要耐磨、抗磨蝕、 抗刮并具有低摩擦系數(shù)的相互滑動的表面。盡管所述板元件可為任意 外形或形狀，但一種用于使熱水流和冷水流混合的控制閥元件通常包 括一靜止盤片和一可移動的滑動盤片，所述板元件具有一密封面，所 述密封面包括例如扁平的、球形的以及圓柱表面。因此，在此術(shù)語"盤 片(disk)，，是指任意外形和形狀的閥板，其具有配合表面，所述表面 相互配合和滑動從而形成不透流體的密封。靜止盤片通常具有一個熱 水入口， 一個冷水入口以及一個混合水排放口，而可移動的盤片包括相似的特征和一個混合室。應(yīng)該理解的是，所述混合室不必位于所述 盤片內(nèi)，但可以是一個毗鄰結(jié)構(gòu)的一部分。所述可移動的盤片疊蓋住 所述靜止盤片，并可在所述靜止盤片上滑動和/或旋轉(zhuǎn)，從而通過調(diào)節(jié) 流量以及熱水和冷水的比例，在所述混合室獲得期望溫度的混合水和 流量，所述水從熱水入口和冷水入口進入并通過混合水排放口排放。 盤片配合密封面應(yīng)該制造成具有足夠的精度，從而使得兩個密封面配 合在一起并形成不透流體的密封(即它們必須是共形的(conformal) 并足夠光滑，從而阻止流體從密封面之間通過)。所需要的平面度(對
平板形狀而言)，或者共形性(對于非平表面而言)以及光滑度有點取 決于閥的結(jié)構(gòu)和有關(guān)流體，且其在工業(yè)中通常是公知的。仍然使用彼 此滑動接觸的配合密封面的其它類型盤片閥通過不同結(jié)構(gòu)或端口配置 可只控制 一個液流或者提供混合。例如所述靜止盤片可為與所述閥主 體制成一體的一個部分。以前使用這種類型控制閥的經(jīng)驗已經(jīng)說明，由于所述靜止和可移 動盤片彼此相互接觸和滑動而存有所述盤片配合表面的磨損問題(例如參見USPNs4935313和4, 966, 789)。為了最小化所述磨損問題， 所述閥盤片通常由燒結(jié)陶瓷例如礬土 (氧化鋁)制成。盡管礬土盤片 具有良好的耐磨性，但是其卻由于操作力增加而具有不合乎要求的摩 擦特性，且在起初施加給所述盤片的潤滑脂損耗和沖洗掉之后，其易 于變得發(fā)"粘"。礬土板對于水流中大和小顆粒(各自)的抗刮和抗磨 性是很好的，但是它們?nèi)匀蝗菀资艿絹碜晕廴舅鞯膿p害，所述水流 含有磨損性顆粒例如沙子，在這一方面上進行改進是有利的。此外， 燒結(jié)陶瓷盤片的多孔性使其在長期不使用期間，有"鎖死"的傾向，這 是由于溶解在供水中的礦物在配合表面的重合孔道之間形成沉淀和結(jié) 晶。本發(fā)明的一個目的在于提供具有降低的磨損性、提高的抗刮性和 抗磨性以及降低的摩擦特性的盤片。另一個目的在于提供無孔或孔隙 率降低的閥盤片從而減少在配合表面之間形成沉積晶體的位置的數(shù) S 。特別地，將燒結(jié)陶瓷打磨和拋光達到共形以及充分密封的光滑程 度相對困難和昂貴(由于其硬度)。將一種材料例如金屬用于所述盤片 是有利的，所述材料價格低廉、易于打磨和拋光且無孔。但是，棵露 金屬盤片的耐磨性和摩擦性能通常不適于滑動密封應(yīng)用。本發(fā)明還一 個目的在于提供一種由金屬基底材料制成的盤片，同未涂覆的陶瓷盤 片相比，所述盤片具有增強的耐磨、抗刮、抗磨蝕以及增強的摩擦性 能。在現(xiàn)有技術(shù)(例如US4， 707， 384和US4， 734, 339,在此對其 參考引用)中公開了可將多晶金剛石涂層同各種材料的磨蝕層結(jié)合使用以提供抗刮和耐磨部件，所述多晶金剛石涂層在基底溫度大約為
800 - 1000。C時，通過化學(xué)氣相沉積(CVD)法沉積。但是，如在專 利，384的圖2和3中的照片所示，公知多晶金剛石膜由于各個金剛石 顆粒的晶面而具有粗糙表面。在滑動應(yīng)用時，為了最小化摩擦系數(shù)， 本領(lǐng)域公知將這種表面拋光，或者甚至在光滑基底上沉積所述多晶金 剛石，然后從所述基底移去所述膜并將所述膜(其先前靠著所述基底) 的光滑面，而不是原始表面用作支承面。本發(fā)明通過提供許多有利特 征來克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，其包括但不局限為提供一種用于滑動應(yīng)用 的、光滑且很硬的表面，同時避免困難和昂貴的多晶金剛石表面層的 后處理。所述方法還有利地使用基底材料(例如適宜的金屬、玻璃以 及復(fù)合和有機材料)，所述材料不能在為多晶金剛石的CVD沉積所需 的升高溫度下進行處理。
在現(xiàn)有技術(shù)(例如US6， 165， 616，在此對其參考引用)中也公 開可使用工程的中間層來降低在多晶金剛石層中的熱誘導(dǎo)應(yīng)力。所述 熱誘導(dǎo)應(yīng)力在較高的溫度下沉積涂層之后，在基底冷卻期間產(chǎn)生，以 及由于基底和金剛石涂層之間熱膨脹系數(shù)的不同而產(chǎn)生。在，616中說 明了相當復(fù)雜的工程計算從而預(yù)定所期望的中間層的構(gòu)成與厚度。根 據(jù)圖1-3，在，616中公開的用以最小化所述金剛石層中熱誘導(dǎo)應(yīng)力的 中間層厚度為20- 25pm。由于需要沉積所述中間層必需的時間和高 成本的設(shè)備，所以沉積這種厚度的中間層很昂貴。本發(fā)明還有利地包 括但不局限，為通過使用與，616中教導(dǎo)的層相比薄很多的中間層，最 小化所述涂層成本但仍然達到期望的結(jié)果，與現(xiàn)有技術(shù)如專利，616相 比，本發(fā)明通過在相對低溫下沉積一層堅硬的表面層，來避免形成需 要這種復(fù)雜工程計算的熱誘導(dǎo)應(yīng)力。
在現(xiàn)有技術(shù)(例如US4， 935, 313和US4， 966, 789，在此對其
參考引用)中還公開可將體心立方晶格(多晶金剛石)和其它堅硬材 料用作閥盤片上的表面涂層，關(guān)于最小化所述板之間的摩擦，在表面 成份或表面精加工上彼此不同的、成對相互滑動的閥盤片優(yōu)于在所述 特性上相同的閥盤片。本發(fā)明提供配合的閥盤片表面，與在水潤滑或
流體潤濕表面應(yīng)用中例如水閥中公開的材料相比，所述表面具有較低 的摩擦系數(shù)，為了避免需要購買和操作不同類型加工設(shè)備，本發(fā)明對 兩個配合表面提供等同加工。本發(fā)明進一步但不局限于提供一種配合 閥盤片表面，與在水潤滑或流體潤濕表面應(yīng)用中例如水閥中公開的材 料相比，所述表面具有較低的摩擦系數(shù)。此外，所述盤片的兩個配合 滑動表面可很硬且對污染水流具有抗磨性，為了避免購買和操作不同 類型加工設(shè)備的需要，本發(fā)明對兩個配合表面提供等同加工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種部件，所述部件具有一耐磨、抗刮、抗磨以及低 摩擦的表面。更特別地，本發(fā)明提供一種部件，所述部件具有一多層 結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括一層薄強化層和一層沉積在所述強化層上的薄非 晶金剛石耐磨和摩擦降低層，所述強化層比基底材料具有更高的硬度。 所述非晶金剛石層提供一低摩擦、耐磨和抗磨蝕密封面，所述表面在 水潤滑或流體潤濕應(yīng)用中具有特別的優(yōu)勢。結(jié)合一強化層來支承頂部 非晶金剛石層，同單獨使用一非晶金剛石層相比，提供了更好的抗刮 和抗磨性，并允許使用一更薄的非晶金剛石層。所述強化層特別用于 避免由卡在所述配合面之間的大顆粒帶來的問題，由于下面更柔軟基 底的塑性變形，所述顆?？墒顾霰〗饎偸繉恿验_。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于龍頭的閥部件，包括基底；以一定 量設(shè)置在所述基底之上的第一層材料，所述一定量足以改進所述基底 的耐磨性；以及設(shè)置在所述第一層材料之上的第二層材料，所述第二 層材料包括非晶金剛石，所述非晶金剛石具有至少約40%的spS鍵、 至少約45GPa的硬度以及至少約400GPa的彈性模數(shù)。
優(yōu)選地，所述第二層材料具有比類金剛石碳的摩擦系數(shù)低的摩擦 系數(shù)。
優(yōu)選地，所述第二層材料的硬度高于類金剛石碳的硬度。 優(yōu)選地，所述第二層材料基本上由碳構(gòu)成。
優(yōu)選地，所述第一層材料包括類金剛石碳，所述類金剛石碳的硬
度低于非晶金剛石的硬度。
優(yōu)選地，所述第一層材料包括氮化鉻。
優(yōu)選地，所述第一層材料包括鉻、鈦和鋯中的至少一種的化合物，
所述化合物包括氮化物、碳化物、氧化物和碳氮化物中的一種。 優(yōu)選地，所述第一層材料包括多個超晶格結(jié)構(gòu)層。 優(yōu)選地，所述第一層材料的硬度大于所述基底的硬度。 優(yōu)選地，所述基底包括從一組材料中選出的金屬，所述一組材料
由不銹鋼、鋁、黃銅、鈦和鋯組成。
優(yōu)選地，所述基底包括從一組材料中選出的材料，所述一組材料
由玻璃、金屬陶瓷、含玻璃的材料、聚合物材料和復(fù)合材料組成。
優(yōu)選地，所述第二層材料包括多個由不同相的金剛石構(gòu)成的層，
其中所述多個層中的至少 一個層包括非晶金剛石。
優(yōu)選地，所述第二層材料的厚度小于約IO微米。 優(yōu)選地，所述第一層材料的厚度介于近似500納米和6微米之間。 優(yōu)選地，所述第一層材料包括由氮和金屬中的至少一種構(gòu)成的摻 雜劑。
優(yōu)選地，還包括設(shè)置在所述第 一層材料與所述第二層材料之間的 附著促進層。
優(yōu)選地，所述附著促進層包括從一組材料中選擇的至少一種材料， 該組材料由鉻、鈦、鴒和硅組成。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種龍頭，包括第一閥板，所述第一閥板包 括基底材料；設(shè)置在所述基底材料之上的強化層；以及設(shè)置在所述強 化層之上的非晶金剛石材料，所述非晶金剛石材料具有比類金剛石碳 的摩擦系數(shù)低的摩擦系數(shù)，并具有比類金剛石碳的硬度高的硬度。
優(yōu)選地，所述非晶金剛石材料具有至少約40%的spS鍵、至少約 45GPa的硬度以及大于約400GPa的彈性模數(shù)。
優(yōu)選地，所述非晶金剛石材料基本上由碳構(gòu)成。
優(yōu)選地，所述強化層包括類金剛石碳和氮化鉻中的至少一種。
優(yōu)選地，所述第一閥板包括從一組材料中選出的材料，所述一組
材料由不銹鋼、鋁、黃銅、鈦、鋯、玻璃、金屬陶瓷、含玻璃的材料、 聚合物材料和復(fù)合材料組成。
優(yōu)選地，所述非晶金剛石材料的厚度小于10約微米。
優(yōu)選地，還包括設(shè)置在所述強化層與所述非晶金剛石材料之間的 一層材料。
優(yōu)選地，所述設(shè)置在所述強化層與所述非晶金剛石材料之間的一 層材料包括從一組材料中選擇的至少一種材料，該組材料由鉻、鈦、 鵠和硅組成。
優(yōu)選地，還包括第二閥板，所述第二閥板包括設(shè)置在其上的非晶 金剛石材料，所述第二閥板被設(shè)置成與所述第一閥板接觸。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種龍頭閥板，包括基底；設(shè)置在所述基底 之上的一層材料，該一層材料包括從一組材料中選擇的至少一種材料， 所述一組材料由類金剛石碳和氮化鉻組成；以及設(shè)置在所述一層材料 之上的非晶金剛石層，所述非晶金剛石層具有比類金剛石碳的硬度高 的硬度。
優(yōu)選地，所述非晶金剛石層具有至少約40%的spS鍵、至少約 45GPa的硬度以及至少約400GPa的彈性模數(shù)。
優(yōu)選地，所述非晶金剛石層具有比類金剛石碳的摩擦系數(shù)低的摩 擦系數(shù)。
優(yōu)選地，所述基底包括燒結(jié)陶瓷和金屬中的至少一種。
優(yōu)選地，所述一層材料一該層材料包括從一組材料中選擇的至少 一種材料，所述一組材料由類金剛石碳和氮化鉻組成一的厚度介于近 似2000納米和5000納米之間。
優(yōu)選地，還包括設(shè)置在所述基底與所述一層材料之間的附著促進 層，所述一層材料包括從一組材料中選擇的至少一種材料，所述一組 材料由類金剛石碳和氮化鉻組成。
優(yōu)選地，所述附著促進層包括從一組材料中選擇的至少一種材料， 該組材料由鉻、鈦、鴒和硅組成。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于流體流動控制的盤片閥，包括兩塊板，
所述兩塊板中的每塊板都具有相對于所述兩塊板中的另 一塊板的密封 表面滑動的密封表面，每一密封表面都具有一足夠低的平均表面粗糙 度，從而基本上防止在所述密封表面之間的流體的輸送，所述兩塊板中的至少一塊板具有一結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括基底材料； 一層強化層， 該強化層包括比基底材料硬的材料； 一層非晶金剛石層，該非晶金剛 石層布置在所述強化層上，并形成所述密封表面，所述非晶金剛石層 的厚度至少為一個足以改進所述板的耐磨性的值，所述非晶金剛石層 具有平均表面粗糙度，該平均表面粗糙度不顯著地高于所述強化層的 平均表面粗糙度，所述非晶金剛石層包括在所述表面中的石墨夾雜物。優(yōu)選地，所述兩塊板都包括所述結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述基底材料包括鐵鋁化物。優(yōu)選地，所述強化層包括氮化鉻。優(yōu)選地，所述基底材料包括不銹鋼。優(yōu)選地，所述強化層包括超晶格結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述石墨夾雜物的表面密度為至少500/mm2。優(yōu)選地，所述基底材料包括不銹鋼，所述強化層包括一表面層，該表面層從一-由所述基底材料的離子注入層和等離子體氮化層組成的組中選擇。


圖l是一種形式的閥，所述閥包括多層結(jié)構(gòu)，其在基底上具有一層非晶金剛石層；圖2是本發(fā)明一種形式的多層結(jié)構(gòu)的詳圖；圖3說明了另一種多層結(jié)構(gòu)，其具有附加的附著促進層；圖4是圖2的多層結(jié)構(gòu)的另一種形式，其中，強化層包括兩層不同的材料；以及圖5是外部非晶金剛石層的表面狀況的顯微照片，所述非晶金剛 石層位于下面的基底或?qū)又稀?br> 具體實施方式
通常通過附圖來說明本發(fā)明的實施例，其中，圖l顯示體現(xiàn)本發(fā) 明的一種形式的閥IO，所述閥具有把手12。特別地，圖2-4說明了閥 10的一部分，所述閥具有一基底18，所述基底18用于閥10的滑動部 件20和/或固定部件22,所述閥IO可包括一種基底材料，其中在滑動 部件20和固定部件22中，所述基底材料可相同或不同。在另一種實 施方案中，部件20， 22中的一個可被固定。優(yōu)選所述基底材料為一種 燒結(jié)陶瓷或金屬?；撞牧弦部砂úＡЩ虿Ａз|(zhì)材料、金屬陶瓷、 聚合材料、復(fù)合材料、金屬間化合物例如鐵鋁化物、以及其它機械性 適宜所述應(yīng)用的材料。所述金屬包括例如任何常規(guī)的金屬，所述常規(guī) 金屬包括但不局限為不銹鋼、黃銅、鋯、鈦、鋁以及后三種材料的合 金。不銹鋼、鈦、鋯和鋁為最優(yōu)選的金屬，術(shù)語不銹鋼是指任意類型 的不銹鋼例如304、 316等及其個別的變體，術(shù)語鈦、鋯和鋁被理解為 包括主要含有這些金屬的合金。燒結(jié)(粉末)不銹鋼是一種優(yōu)選的基 底材料，因為可將其經(jīng)濟地制型為適宜用于盤片的復(fù)雜形狀并可將其 經(jīng)濟地打磨和拋光形成一種配合光滑密封面。在使用燒結(jié)不銹鋼的情 況下，優(yōu)選"全致密"基底和金屬注?；?。鈦和鋯為優(yōu)選的基底材料， 這是因為其易于氧化或陽極氧化形成一種堅硬的表面層。陶瓷可為任 意常規(guī)的陶瓷材料，所述陶瓷材料包括但不局限為例如燒結(jié)礬土 (氧 化鋁)和碳化硅，礬土為優(yōu)選材料。復(fù)合材料可包括例如任何常規(guī)金 屬陶瓷、纖維強化的環(huán)氧樹脂類和聚酰胺以及碳-碳復(fù)合材料。玻璃 或玻璃質(zhì)材料可包括例如硼硅玻璃如"PyrexTM"，以及如韌化層壓玻璃 和玻璃陶瓷的材料。優(yōu)選玻璃、玻璃質(zhì)材料以及金屬陶瓷為基底是因和二光為二種平坦和光滑的表面。將鐵鋁化物理解;一41要由鐵和 鋁組成的材料，但所述材料還可包含少量的其它元素如鉬、鋯和硼。 如圖2所示，可將強化層23直接放置在所述基底18的表面上。 所述層23可包括一種硬度比所述基底18高的材料。用于強化層23 的適宜材料可包括Cr、 Ti、 W、 Zr以及任意其它公知用于堅硬涂層 的金屬的化合物。所述化合物包括但不局限為氮化物、碳化物、氧化 物、碳氮化物以及其它包括氮、氧和碳的混合相材料。 一種高度優(yōu)選 用于強化層23的材料為氮化鉻。在本申請中，氮化鉻最優(yōu)選是指一種 單一或混合相的鉻和氮的化合物，其氮含量為大約10-大約50原子 百分數(shù)。術(shù)語氮化鉻還指一種除鉻和氮之外，含有摻雜元素或合金元 素如釔、鈧和鑭的材料。適宜用于強化層23的另一種材料為常規(guī)的DLC(類金剛石碳)， 其是本領(lǐng)域公知的一種不同于非晶金剛石的非結(jié)晶碳形式。例如在美 國專利6， 165， 616 (其中將之稱之為(a-C)涂層)中公開了 DLC 涂層?？赏ㄟ^濺射或通過常規(guī)CVD來沉積DLC涂層。DLC是一種無 定形材料，其主要具有sp2碳鍵和少量用來表征非晶金剛石的四面體 sp3鍵。DLC的硬度比非晶金剛石的硬度低很多，且與常規(guī)堅硬涂層 材料如氮化鈦和氮化鉻的硬度更相似。DLC涂層中的內(nèi)應(yīng)力也比非晶 金剛石涂層的內(nèi)應(yīng)力低，這使得同非晶金剛石相比，可將DLC沉積 為更厚的層而不損失附著力。用于此處的術(shù)語DLC包括所述材料的 氫化形式。強化層的主要功能在于提高多層涂層的抗刮和抗磨性。為了實行 其提高所述涂覆盤片抗刮性的預(yù)期功能，強化層23的硬度至少應(yīng)比基 底18的硬度大。強化層23的厚度至少為足以提高基底18抗刮性的厚 度。對通常用作堅硬涂層的材料如上述材料而言，所述厚度通常為大 約500nm到大約lOpm,優(yōu)選為大約2000nm到大約5000nm。在水龍 頭閥的測試中，對于在自來水和井水源中被認為是典型污染物的類型 和大小而言，發(fā)現(xiàn)厚度大約為5|Lim的氮化鉻強化層提供了充分的抗刮 和抗磨性(結(jié)合一層薄的非晶金剛石頂層)。如圖3所示的本發(fā)明的一些實施例中和對于圖4的部件22而言， 可將一層薄的附著促進層21沉積在基底18上，然后將強化層23沉積 在附著促進層21上。所述附著促進層21的功能在于提高下面強化層 23對基底18的附著力。用于附著促進層21的適宜材料優(yōu)選包括鉻， 也可包括鈦、鵠、其它耐高溫金屬、硅以及其它本領(lǐng)域公知的適宜用 作附著促進層的材料。使用與選作強化層23的相同的基本材料，可方 便的制備所述附著促進層21。附著促進層21具有至少足以促進或提
高強化層23對基底18的附著力的厚度。所述厚度通常為大約5nm到 大約200nm，最優(yōu)選為大約30nm到大約60nm。可通過常規(guī)氣相沉 積技術(shù)來沉積所述附著促進層21，所述技術(shù)優(yōu)選包括物理氣相沉積 (PVD)，還可通過化學(xué)氣相沉積(CVD)進行。PVD工藝是公知和常規(guī)的，其包括陰極電弧蒸鍍(CAE)、賊射 以及其它常規(guī)沉積工藝。CVD工藝可包括低壓化學(xué)氣相沉積 (LPCVD)、等離子體增強化學(xué)氣相沉積(PECVD)以及熱分解方 法。特別在J.Vossen和W.Kern的"Thin Film Processes II，，( Academic Press, 1991) 、 R.Boxman等的"Handbook of Vacuum Arc Science and Technology" (Noyes， 1995)以及美國專利Nos.4， 162， 954和4， 591， 418中公開了 PVD和CVD技術(shù)和設(shè)備和其他事項，在此對所述 專利進行參考引用。在使用燒結(jié)陶瓷材料的情況下，盡管形成所述燒結(jié)材料的單個顆 ?？删哂泻芨叩挠捕龋ㄟ^劃痕試驗測量的整個燒結(jié)結(jié)構(gòu)的抗刮性 比形成所述顆粒的材料(例如礬土)的抗刮性低很多。這是因為通常 用于使礬土顆粒燒結(jié)和結(jié)合在一起的材料通常為硅酸鹽不象顆粒自身 一樣堅硬。強化層23的硬度可與構(gòu)成陶瓷盤片的單個顆粒的硬度相似 或者甚至比之低，并且仍然比整個燒結(jié)陶瓷結(jié)構(gòu)要硬。通過試驗已發(fā) 現(xiàn)，例如在未涂覆燒結(jié)礬土基底上，在30牛頓的負荷下，由刻針(半 徑-100ium)導(dǎo)致的刮痕深度大約為4-6|nm,而涂覆有3pm厚氮化 鉻強化層的相同基底上，刮痕深度僅為2-3pm。通過常規(guī)氣相沉積技術(shù)可形成強化層23,所述技術(shù)包括但不局限 于濺射、陰極電弧蒸鍍(CAE)和CVD。最優(yōu)選的方法是濺射、CAE 或者其它可在相對低溫下進行的方式，從而在冷卻時，最小化涂層疊 層中的熱誘導(dǎo)應(yīng)力。如果通過CAE沉積強化層23,為了控制和保護 基底18表面的光滑度，期望使用大粒子過濾器。也可通過其它公知的 用于形成堅硬涂層的方法來形成所述強化層23,所述方法例如為噴射 高溫分解、溶膠-凝膠技術(shù)、具有后續(xù)熱處理的液體-浸漬、納米制造 方法、原子層沉積方法以及分子層沉積方法。 選擇一種在基底材料上制備硬化表面層的工藝交替形成強化層23。所述工藝包括例如熱氧化、等離子體氮化(plasma nitriding)、 離子注入(ion implantation),化學(xué)或電化學(xué)表面處理例如化學(xué)轉(zhuǎn)化 鍍層、包括硬陽極電鍍和常規(guī)后處理的陽極電鍍、微弧氧化和表面硬 化。如圖4所示，強化層23也包括多重層24和25，在圖4中，層24 和25—起形成強化層23。例如，層24可為一種在基底材料上熱生長 的氧化物，而層25為一種沉積材料例如CrN。強化層23也可包括多 于兩層的層，可優(yōu)選包括例如一種超晶格型的涂層，所述涂層具有大 量很薄的交替層。這種多層或超晶格形式的強化層23還可包括一層或 多層非晶金剛石。在圖l-4的多層結(jié)構(gòu)中，在強化層23上沉積非晶金剛石層30從 而形成一層外部表面層。非晶金剛石層30的用途在于在所述滑動部件 上提供一個堅硬的、耐磨和光滑的頂面。非晶金剛石是本領(lǐng)域公知的非晶質(zhì)碳的一種形式，有時還將其歸 為呈四面體鍵的無定形碳(taC)。其特征在于具有至少40%的sp3碳 鍵，至少45千兆帕的硬度和至少400千兆帕的彈性模數(shù)。在美國專利 號5799549和5992268中公開了 一些非晶金剛石材料，在此對其參考 引用。可施加非晶金剛石材料層30的工藝包括例如常規(guī)過濾陰極電弧 蒸鍍(filtered cathodic arc evaporation )和激光燒蝕。用于此處的術(shù) 語非晶金剛石包括taC型碳的所有形式，也可包括摻雜元素或合金化 元素例如氮和金屬，還可包括含非晶金剛石的納米結(jié)構(gòu)材料。納米結(jié) 構(gòu)材料在此意味著具有納米或幾十納米大小結(jié)構(gòu)特征的材料，所述材 料包括但不局限為超晶格結(jié)構(gòu)。非晶金剛石層30的厚度至少為能為滑動部件有效提供增強的耐 磨和抗磨性的值。所述厚度通常為至少大約100nm，優(yōu)選至少為大約 200nm,更優(yōu)選至少為大約300nm。非晶金剛石層30的厚度上限由材 料特性、經(jīng)濟考慮以及下述的最小化由厚度決定的在層30中的內(nèi)應(yīng)力 的需要來決定。如通過參考圖5中的照片所看到的一樣，非晶金剛石 層30有利地呈現(xiàn)一種極其光滑的表面拓樸結(jié)構(gòu)，這主要是因為在無定 形涂層中沒有單個的金剛石顆粒。此外，所述薄非晶金剛石層30的表 面拓樸結(jié)構(gòu)基本上重復(fù)表面下的表面拓樸結(jié)構(gòu)，所述非晶金剛石層30 沉積在所述下表面上，因此所述非晶金剛石層30與所述下表面具有大 體上相同的平均表面粗糙度。在圖5中可看見的亮點為石墨雜質(zhì)，其 不會引起所述表面粗糙度，所述表面粗糙度在此用作術(shù)語，這是因為 石墨雜質(zhì)很軟，當使所述滑動表面接觸時，其被減小成有潤滑作用的 粉末。非晶金剛石還具有一個優(yōu)點，所述優(yōu)點為可在比多晶金剛石低 很多的溫度(通常低大約250°C)下沉積所述非晶金剛石，因此去除 了在現(xiàn)有技術(shù)(參見例如US6， 165， 616)中公開的設(shè)計厚的工程中 間層的需要，所述中間層用以降低所述金剛石層中的熱誘導(dǎo)應(yīng)力。所 述熱誘導(dǎo)應(yīng)力在CVD的高溫特性下沉積之后的冷卻期間產(chǎn)生，并因 為所述基底和所述金剛石涂層之間的熱膨脹系數(shù)不同。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn) 對非晶金剛石膜而言，由于低沉積溫度，我們發(fā)現(xiàn)在專利，616中公開 的、用于確定其熱誘導(dǎo)應(yīng)力消除中間層厚度的這種計算不是必需的。非晶金剛石的一種特征為其導(dǎo)致很高的內(nèi)在(非熱誘導(dǎo))內(nèi)應(yīng)力， 當涂層厚度增加時，所述內(nèi)應(yīng)力增加，所述內(nèi)應(yīng)力主要與原子鍵的變 形而不是與熱膨脹/收縮有關(guān)。雖然確信所述內(nèi)應(yīng)力促進所述材料的高 硬度，但由于在一定厚度以上時，應(yīng)力-誘導(dǎo)力易于使所述涂層從基 底18 (或者強化層23 )上剝離，所以所述內(nèi)應(yīng)力也限制了所述涂層的 厚度。盡管可將非晶金剛石直接沉積在一種金屬、玻璃或者鐵鋁化物 盤片(可選擇具有一附著層)上，但對于水閥應(yīng)用而言，沉積一層足 夠厚的層來提供足夠的抗刮性是困難的?？构涡允呛苤匾?，這是因 為有時候水源由于管線斷裂、施工等而含有磨蝕性污染物。與較軟的 基底材料提供的支承相比，本發(fā)明附加的強化層23對非晶金剛石層 30提供更好的支承，有利地允許使用更薄的非晶金剛石層，而仍然獲 得提高的抗刮性和抗磨性。為了在維持性能的同時最小化整個涂層成 本，可將所述強化層23選擇為一種與非晶金剛石層30相比，具有更 大沉積速度和/或沉積更便宜的材料。在最優(yōu)選的實施方案中，可使用 的非晶金剛石層30的厚度上限為大約1 - 2pm以避免應(yīng)力誘導(dǎo)剝離，
但是由于經(jīng)濟原因，可期望上限厚度為大約800nm，更優(yōu)選為大約300 - 500nm，同時仍然達到期望的性能特征。在水閥應(yīng)用中，非晶金剛石很適宜用于濕滑應(yīng)用。特別地，在水 潤滑滑動試驗中，所述非晶金剛石已經(jīng)顯示具有很低的摩擦系數(shù)和極 低的磨蝕，在所述試驗中，兩個滑動表面均涂覆有非晶金剛石。相反， 公知DLC涂層具有更高的摩擦系數(shù)、更高的磨損速度，且隨著濕度 的增加，摩擦性能惡化。非晶金剛石的另一個優(yōu)點在于較低的沉積溫 度容許基底材料的選擇范圍更寬，且最小化或者消除基底中永久的熱 誘導(dǎo)變形。關(guān)于在水潤滑滑動試驗中報導(dǎo)的非晶金剛石的低摩擦系數(shù)，認為 這可能至少部分是由于石墨雜質(zhì)(通常稱之為大粒子)造成的，所述 石墨雜質(zhì)摻合在通過一些方法制備的非晶金剛石中。取決于所選擇的 目標材料和下述大粒子過濾裝置的使用，在通過陰極電弧蒸鍍沉積的 碳涂層中，這種石墨雜質(zhì)可能很多。由于它們的柔軟度和它們只占據(jù) 整個表面積的小部分，這些石墨雜質(zhì)不會降低非晶金剛石涂層的性能。 相反，認為它們通過增加滑動板之間的潤滑劑滯留可提高性能。在US5， 401, 543 (在此對其參考引用)中公開了可從一種玻璃 碳或熱解石墨陰極(Pyrolytic graphite cathode),通過陰極電弧蒸鍍 來沉積非晶金剛石涂層，所述涂層基本上不含大粒子。在這種涂層中， 大粒子(石墨雜質(zhì))的最大密度為大約200大粒子/平方毫米，所述密 度由攝影圖的面積大小和發(fā)現(xiàn)的大粒子總數(shù)計算?？蓪⑦@種不含大粒 子的非晶金剛石涂層用作本發(fā)明的非晶金剛石層30，但不優(yōu)于由常規(guī) 石墨陰極沉積且含有大量石墨雜質(zhì)例如至少大約500/平方毫米的涂 層。同常規(guī)石墨相比，其不具有優(yōu)越性的原因是所需要的玻璃碳或熱 解石墨陰極相當昂貴。根據(jù)本發(fā)明，通過選擇過濾器的設(shè)計和操作參數(shù)從而容許期望數(shù) 量的大粒子輸送通過所述來源，可控制摻合到涂層(參見圖示所述涂 層的圖4)中的石墨雜質(zhì)40的數(shù)量，所述涂層由一種常規(guī)石墨陰極， 通過過濾弧蒸發(fā)(filtered arc evaporation )沉積。例如在US5, 840，163中討論了影響大顆粒輸送通過過濾器的因素，在此對其參考引用。 對過濾器的設(shè)計和操作參數(shù)進行常規(guī)的選擇以最小化輸送通過所述來 源的大顆粒的數(shù)量，但是這種選擇通常也降低了 (期望的)碳離子的 輸出從而降低了沉積速度。與常規(guī)實踐相反，我們發(fā)現(xiàn)對于最小化涂 覆成本的目的而言，優(yōu)選過濾器的設(shè)計和操作參數(shù)以最大化所述來源 中碳離子的輸出(即沉積速度)而不超出摻在所述涂層中的石墨雜質(zhì) 的最大允許數(shù)量。所述雜質(zhì)的最大允許數(shù)量是這樣一種數(shù)量，當超過 它時，被涂覆部分的性能由于被所述雜質(zhì)占據(jù)的表面積部分的增加而 不能接受地惡化。關(guān)鍵性能因素可包括工作流體的不泄漏、滑動摩擦 系數(shù)、抗刮和抗磨性以及磨損壽命。我們發(fā)現(xiàn)石墨雜質(zhì)表面密度大體 上高于500/mii^是可以容忍的，并且如上所述，可能是有利的。
在一些情況下，在沉積強化層23后期的較短期間內(nèi)，可通過引入 含碳氣體例如甲烷來提高非晶金剛石層30對氮化物形式的強化層23 的附著力。這導(dǎo)致在強化層23和非晶金剛石層30之間形成一層薄的、 碳氮化物和/或碳化物材料的過渡區(qū)。在其它情況下，可通過在沉積強 化層23后期的較短期間內(nèi)關(guān)閉所有反應(yīng)性氣體來提高所述附著力。這 導(dǎo)致在強化層23和非晶金剛石層30之間形成一層薄金屬層。還注意 到在非晶金剛石層30的過濾-弧(filtered-arc)沉積期間，曱烷的引 入增加了涂層沉積速度，也可提高涂層硬度和抗刮性。在另一種情況 下，例如在將非晶金剛石層30沉積在熱氧化金屬表面上的情況下，期 望在強化層23和非晶金剛石層30之間沉積單獨的附著促進層21。用 于附著促進層21的適宜材料可包括例如形成難熔金屬碳化物的金屬 如Ti和W,以及各種過渡金屬如Cr，也可包括這些金屬的碳化物。為了使本發(fā)明可被更容易地理解，提供下述實施例。所述實施例 是說明性的，不將本發(fā)明限制為所述的特定特征。
實施例1將干凈的不銹鋼閥盤片放置在真空沉積室中，所述室包括一孤蒸 發(fā)(arc evaporation)陰極和一濺射陰極。例如在US5480527和 US5840163中公開的一樣，所述弧源配備有過濾裝置以減少摻在所述涂層中的大顆粒，在此對其參考引用。通過集流管將氬源和氮源連接 到所述室，所述集流管具有用于控制每種進入所述室的氣體流速的可調(diào)節(jié)閥。將濺射陰極連接到DC電源的負輸出。將所述電源的正極端 連接到所述室壁上。所述陰極材料為鉻。在所述陰極的前面放置所述 閥盤片，在沉積期間，旋轉(zhuǎn)或者移動所述閥盤片以形成均勻的涂層厚 度。所述盤片與所述室電隔離，并通過它們的安裝架被連接到電源的 負輸出，從而在涂覆期間，可將一偏壓施加到所述基底。在沉積之前，抽空所述真空室以達到2xl0e"托或者更低的壓力。 然后以足以維持大約25毫托壓力的速度引入氬氣。然后將所述閥盤片 進行輝光放電等離子清洗，在所述清洗中，將大約500伏的負偏壓施 加到所述架和閥盤片上。清洗的持續(xù)時間大約為5分鐘。然后在所述閥盤片上通過'減射沉積一層具有大約20nm厚度的鉻 層。在沉積所述鉻附著層之后，通過反應(yīng)性'減射沉積一層厚度為大約 3pm的氮化鉻強化層。在沉積所述氮化鉻層之后，面向弧光源放置所述閥盤片，通過在 所述碳電極上起弧，并將所述基底暴露給碳等離子體來沉積一層厚度 為大約300nm的頂層非晶金剛石層，所述等離子體從所述源出口排 出。最初向所述基底施加大約500V的負DC偏壓以提供用以表面清 洗和增強鍵的高能量離子轟擊。在高偏壓下大約5分鐘之后，將所述 偏壓降低到大約50V以用于剩余的沉積工藝。在沉積期間，在所述室 中維持大約0.5毫托的氬壓?？山惶媸褂妹}沖或AC偏壓，為了穩(wěn)定 所述弧光源操作和優(yōu)化涂層性能，可維持更高或更低的氬。通過試驗，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所述由不銹鋼制成且根據(jù)上述實施例被涂覆 的岡盤片能夠經(jīng)得住多于15, 000次的試驗循環(huán)，在循環(huán)水中帶有 20|iim的硅沙，而標準未涂覆的礬土閥盤片在相同的條件下在低于 2500次循環(huán)中失效。實施例2將干凈的鋯閥盤片放置在一個熱空氣干燥爐中，加熱達到560°C 的溫度，保持這個溫度達大約6小時，然后冷卻。從而在所述基底表
面上形成一層氧化鋯強化層，所述強化層具有5-10jnm的厚度。然后 將所述盤片放置在真空沉積室中，所述室包括一過濾弧蒸發(fā)陰極和一 濺射陰極。在所述閥盤片上，通過如實施例1中所述的'減射沉積一層 厚度為大約20nm的鉻附著層。在沉積所述鉻附著層之后，如實施例 1所述沉積一層非晶金剛石層。使用劃痕試驗儀，用變化負荷將由鋯制成并如所述處理以在其表 面上形成多層結(jié)構(gòu)的閥盤片進行抗刮試驗。在3牛頓負荷下，通過半 徑為100jLim的刻針尖在被處理Zr盤片上產(chǎn)生劃痕深度為大約4.7pm 深，而在未處理的Zr盤片上的劃痕深度為大約9.5pm或者大于其兩 倍那么深。在本領(lǐng)域應(yīng)用中，認為劃痕試驗性能是抗刮性和抗磨性的 相關(guān)預(yù)測值。實施例3將干凈的模制玻璃閥盤片放置在真空沉積室中，所述室包括一激 光燒蝕源、一 PECVD源以及一濺射陰極。通過公知裝置，將所述閥 盤片進行RF (射頻)放電等離子體清洗。然后在所述閥盤片上，通 過濺射沉積一層厚度大約為20nm的鈦附著層。然后在附著層上，通 過PECVD，使用公知沉積參數(shù)沉積一層厚度大約為3nm的DLC強 化層。然后在DLC層上，通過激光燒蝕，使用常規(guī)沉積參數(shù)沉積一 層厚度大約為300nm的非晶金剛石層。實施例4將干凈的不銹鋼閥盤片放置在真空室中，所述室包括一過濾弧蒸 發(fā)源和一濺射陰極。抽空所述室，引入氮氣，在所述盤片和所述室壁 之間建立等離子體放電，根據(jù)公知參數(shù)將所述盤片表面等離子體氮化。 氮擴散到不銹基底中以形成一層比基底主體堅硬的表面層，繼續(xù)所述 工藝達一段時間，所述時間足以使所述層的深度達到大約2pm。分別 通過過濾弧蒸發(fā)和濺射，然后在氮化不銹鋼表面上沉積超晶格 (superlattice ),所述超晶格由碳氮化物和氮化鋯的多層交互層組成。 各個交互層為大約10nm厚，將每種材料沉積大約IOO層來形成總厚 度大約為2nm的超晶格。在所述碳氮化物層中，氮與碳的比率優(yōu)選為 大約1.3，這是因為具有所述N: C比率的碳氮化物+氮化鋯超晶格顯 示主要具有sp3碳鍵和在50千兆帕范圍內(nèi)的硬度。用于此處的碳氮化 物是指一種N: C比率在大約0.1-1.5之間的材料。通過將基底安裝在一個旋轉(zhuǎn)柱體上以使所述基底首先通過一個沉 積源的前面，然后通過另一個沉積源，從而在柱體的每一個旋轉(zhuǎn)周期 沉積一雙層，這樣可方便地沉積大量薄層?？倧娀瘜拥暮穸葹榇蠹s 4nm，其包括等離子體氮化不銹鋼層。然后在超晶格層上，如在實施 例1中所述通過過濾弧蒸發(fā)來沉積一層厚度為大約200nm的非晶金剛 石層。在優(yōu)選或其它示例性實施方案中所示的要素的構(gòu)成和布置只是說 明性的。盡管在公開的內(nèi)容中僅對一些實施方案進行了詳細說明，但 查看所述公開內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員很容易意識到，從實質(zhì)上不違背 在此列舉的主題的新穎性教導(dǎo)和優(yōu)點，進行許多改變(例如在大小、 尺寸、結(jié)構(gòu)、形狀和多種元素的比例、參數(shù)值、材料的使用等上的變 化)是可能的。根據(jù)替代實施方案可改變或再排序任何工藝或方法步 驟的順序或次序。不違背本發(fā)明范圍，可對優(yōu)選的和其它示例性實施 方案的設(shè)計、操作條件和布置進行其它取代、修改、變化和刪除。
權(quán)利要求
1. 一種用于龍頭的閥部件，包括 基底；以一定量設(shè)置在所述基底之上的第一層材料，所述一定量足以改 進所述基底的耐磨性；以及設(shè)置在所述第一層材料之上的第二層材料，所述第二層材料包括 非晶金剛石，所述非晶金剛石具有至少約40%的spS鍵、至少約45GPa 的硬度以及至少約400GPa的彈性模數(shù)。
2. 如權(quán)利要求l所述的閥部件，其中所述第二層材料具有比類金 剛石碳的摩擦系數(shù)低的摩擦系數(shù)。
3. 如權(quán)利要求l所述的閥部件，其中所述第二層材料的硬度高于 類金剛石碳的硬度。
4. 如權(quán)利要求l所述的閥部件，其中所述第二層材料基本上由碳 構(gòu)成。
5. 如權(quán)利要求l所述的閥部件，其中所述第一層材料包括類金剛 石碳，所述類金剛石碳的硬度低于非晶金剛石的硬度。
6. 如權(quán)利要求1所述的閥部件，其中所述第 一層材料包括氮化鉻。
7. 如權(quán)利要求1所述的閥部件，其中所述第一層材料包括鉻、鈦 和鋯中的至少一種的化合物，所述化合物包括氮化物、碳化物、氧化 物和碳氮化物中的一種。
8. 如權(quán)利要求l所述的閥部件，其中所述第一層材料包括多個超 晶格結(jié)構(gòu)層。
9. 如權(quán)利要求l所述的閥部件，其中所述第一層材料的硬度大于 所述基底的硬度。
10. 如權(quán)利要求1所述的閥部件，其中所述基底包括從一組材料 中選出的金屬，所述一組材料由不銹鋼、鋁、黃銅、鈦和鋯組成。
11. 如權(quán)利要求1所述的閥部件，其中所述基底包括從一組材料 中選出的材料，所述一組材料由玻璃、金屬陶瓷、含玻璃的材料、聚合物材料和復(fù)合材料組成。
12. 如權(quán)利要求1所述的閥部件，其中所述第二層材料包括多個 由不同相的金剛石構(gòu)成的層，其中所述多個層中的至少一個層包括非 晶金剛石。
13. 如權(quán)利要求l所述的閥部件，其中所述第二層材料的厚度小 于約IO微米。
14. 如權(quán)利要求13所述的閥部件，其中所述第一層材料的厚度介 于近似500納米和6孩史米之間。
15. 如權(quán)利要求l所述的閥部件，其中所述第一層材料包括由氮 和金屬中的至少一種構(gòu)成的摻雜劑。
16. 如權(quán)利要求1所述的閥部件，還包括設(shè)置在所述第一層材料 與所述第二層材料之間的附著促進層。
17. 如權(quán)利要求16所述的閥部件，其中所述附著促進層包括從一 組材料中選擇的至少一種材料，該組材料由鉻、鈦、鵠和硅組成。
18. —種龍頭，包括第一閥板，所述第一閥板包括基底材料； 設(shè)置在所述基底材料之上的強化層；以及設(shè)置在所述強化層之上的非晶金剛石材料，所述非晶金剛石材料 具有比類金剛石碳的摩擦系數(shù)低的摩擦系數(shù)，并具有比類金剛石碳的 硬度高的硬度。
19. 如權(quán)利要求18所述的龍頭，其中所述非晶金剛石材料具有至 少約40%的spS鍵、至少約45GPa的硬度以及大于約400GPa的彈性 模數(shù)。
20. 如權(quán)利要求18所述的龍頭，其中所述非晶金剛石材料基本上 由碳構(gòu)成。
21. 如權(quán)利要求18所述的龍頭，其中所述強化層包括類金剛石碳 和氮化鉻中的至少一種。
22. 如權(quán)利要求18所述的龍頭，其中所述第一閥板包括從一組材 料中選出的材料，所述一組材料由不銹鋼、鋁、黃銅、鈦、鋯、玻璃、金屬陶瓷、含玻璃的材料、聚合物材料和復(fù)合材料組成。
23. 如權(quán)利要求18所述的龍頭，其中所述非晶金剛石材料的厚度 小于IO約微米。
24. 如權(quán)利要求18所述的龍頭，還包括設(shè)置在所述強化層與所述 非晶金剛石材料之間的一層材料。
25. 如權(quán)利要求24所述的龍頭，其中所述設(shè)置在所述強化層與所 述非晶金剛石材料之間的一層材料包括從一組材料中選擇的至少 一種 材料，該組材料由鉻、鈦、鵠和硅組成。
26. 如權(quán)利要求18所述的龍頭，還包括第二閥板，所述第二閥板 包括設(shè)置在其上的非晶金剛石材料，所述第二閥板被設(shè)置成與所述第 一閥板接觸。
27. —種龍頭閥板，包括 基底；設(shè)置在所述基底之上的一層材料，該一層材料包括從一組材料中 選擇的至少一種材料，所述一組材料由類金剛石碳和氮化鉻組成；以 及設(shè)置在所述一層材料之上的非晶金剛石層，所述非晶金剛石層具 有比類金剛石碳的硬度高的硬度。
28. 如權(quán)利要求27所述的龍頭閥板，其中所述非晶金剛石層具有 至少約40%的spS鍵、至少約45GPa的硬度以及至少約400GPa的彈 性模數(shù)。
29. 如權(quán)利要求27所述的龍頭閥板，其中所述非晶金剛石層具有 比類金剛石碳的摩擦系數(shù)低的摩擦系數(shù)。
30. 如權(quán)利要求27所述的龍頭閥板，其中所述基底包括燒結(jié)陶瓷 和金屬中的至少一種。
31. 如權(quán)利要求27所述的龍頭閥板，其中所述一層材料一該層材 料包括從一組材料中選擇的至少一種材料，所述一組材料由類金剛石 碳和氮化鉻組成一的厚度介于近似2000納米和5000納米之間。
32. 如權(quán)利要求27所述的龍頭岡板，還包括設(shè)置在所述基底與所 述一層材料之間的附著促進層，所述一層材料包括從一組材料中選擇 的至少一種材料，所述一組材料由類金剛石碳和氮化鉻組成。
33. 如權(quán)利要求32所述的龍頭閥板，其中所述附著促進層包括從 一組材料中選擇的至少一種材料，該組材料由鉻、鈦、鴒和硅組成。
34. —種用于流體流動控制的盤片閥，包括兩塊板，所述兩塊板 中的每塊板都具有相對于所述兩塊板中的另 一塊板的密封表面滑動的 密封表面，每一密封表面都具有一足夠低的平均表面粗糙度，從而基 本上防止在所述密封表面之間的流體的輸送，所述兩塊板中的至少一 塊板具有一結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括基底材料；一層強化層，該強化層包括比基底材料硬的材料； 一層非晶金剛石層，該非晶金剛石層布置在所述強化層上，并形 成所述密封表面，所述非晶金剛石層的厚度至少為一個足以改進所述 板的耐磨性的值，所述非晶金剛石層具有平均表面粗糙度，該平均表 面粗糙度不顯著地高于所述強化層的平均表面粗糙度，所述非晶金剛 石層包括在所述表面中的石墨夾雜物。
35. 如權(quán)利要求34所述的盤片閥，其中所述兩塊板都包括所述結(jié)構(gòu)。
36. 如權(quán)利要求34所述的盤片閥，其中所述基底材料包括鐵鋁化
37. 如權(quán)利要求34所述的盤片閥，其中所述強化層包括氮化鉻。
38. 如權(quán)利要求37所述的盤片閥，其中所述基底材料包括不銹鋼。
39. 如權(quán)利要求34所述的盤片閥，其中所述強化層包括超晶格結(jié)構(gòu)。
40. 如權(quán)利要求34所述的盤片閥，其中所述石墨夾雜物的表面密 度為至少500/mm2。
41. 如權(quán)利要求34所述的盤片閥，其中所述基底材料包括不銹鋼， 所述強化層包括一表面層，該表面層從一由所述基底材料的離子注入 層和等離子體氮化層組成的組中選擇。
全文摘要
一種滑動部件，特別是一種盤片閥板。所述滑動部件包括一多層表面結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包括一層強化層和一層非晶金剛石頂層，所述強化層比基底材料要硬。
文檔編號F16K25/00GK101144553SQ200710153719
公開日2008年3月19日 申請日期2003年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者D·S·里希蒙德, K·布倫杜姆, P·B·約特, R·P·韋爾蒂 申請人:印地安納馬斯科公司