一种盘片阀的第一部件，所述第一部件具有一与所述阀的一第二部件滑动接触的密封面，所述第二部件也具有一密封面，所述第一部件的所述密封面具有足够光滑的共形密封面，从而基本上阻止了在所述每一个密封面之间的流体的输送，所述第一部件包括： 一基底材料； 一层强化层，所述强化层设置在所述基底材料上并包括一种比所述基底材料硬的材料，所述强化层具有足以提高所述基底材料抗刮性的厚度，所述厚度小于大约１０微米；以及 一层非晶金刚石层，所述非晶金刚石层设置在所述强化层上，所述非晶金刚石层形成所述密封面，所述非晶金刚石层具有足以提高所述第一部件耐磨性的至少一个厚度值。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总的来说涉及一种多层表面涂层，所述涂层用于需要低摩擦、低磨损以及保护性外层的制品和产品。更特别地，本专利技术涉及一种具有相互滑动部件、具有表面保护层的工件，所述滑动部件例如为用于水混合阀的阀部件，所述表面保护层包括一层强化层和一层外部非晶金刚石涂层。
技术介绍
在某些应用中，例如用于流体控制阀的阀板，需要耐磨、抗磨蚀、抗刮并具有低摩擦系数的相互滑动的表面。尽管所述板元件可为任意外形或形状，但一种用于使热水流和冷水流混合的控制阀元件通常包括一静止盘片和一可移动的滑动盘片，所述板元件具有一密封面，所述密封面包括例如扁平的、球形的以及圆柱表面。因此，在此术语“盘片(disk)”是指任意外形和形状的阀板，其具有配合表面，所述表面相互配合和滑动从而形成不透流体的密封。静止盘片通常具有一个热水入口，一个冷水入口以及一个混合水排放口，而可移动的盘片包括相似的特征和一个混合室。应该理解的是，所述混合室不必位于所述盘片内，但可以是一个毗邻结构的一部分。所述可移动的盘片叠盖住所述静止盘片，并可在所述静止盘片上滑动和/或旋转，从而通过调节流量以及热水和冷水的比例，在所述混合室获得期望温度的混合水和流量，所述水从热水入口和冷水入口进入并通过混合水排放口排放。盘片配合密封面应该制造成具有足够的精度，从而使得两个密封面配合在一起并形成不透流体的密封(即它们必须是共形的(conformal)并足够光滑，从而阻止流体从密封面之间通过)。所需要的平面度(对平板形状而言)，或者共形性(对于非平表面而言)以及光滑度有点取决于阀的结构和有关流体，且其在工业中通常是公知的。仍然使用彼此滑动接触的配合密封面的其它类型盘片阀通过不同结构或端口配置可只控制一个液流或者提供混合。例如所述静止盘片可为与所述阀主体制成一体的一个部分。以前使用这种类型控制阀的经验已经说明，由于所述静止和可移动盘片彼此相互接触和滑动而存有所述盘片配合表面的磨损问题(例如参见USPNs4935313和4,966,789)。为了最小化所述磨损问题，所述阀盘片通常由烧结陶瓷例如矾土(氧化铝)制成。尽管矾土盘片具有良好的耐磨性，但是其却由于操作力增加而具有不合乎要求的摩擦特性，且在起初施加给所述盘片的润滑脂损耗和冲洗掉之后，其易于变得发“粘”。矾土板对于水流中大和小颗粒(各自)的抗刮和抗磨性是很好的，但是它们仍然容易受到来自污染水流的损害，所述水流含有磨损性颗粒例如沙子，在这一方面上进行改进是有利的。此外，烧结陶瓷盘片的多孔性使其在长期不使用期间，有“锁死”的倾向，这是由于溶解在供水中的矿物在配合表面的重合孔道之间形成沉淀和结晶。本专利技术的一个目的在于提供具有降低的磨损性、提高的抗刮性和抗磨性以及降低的摩擦特性的盘片。另一个目的在于提供无孔或孔隙率降低的阀盘片从而减少在配合表面之间形成沉积晶体的位置的数目。特别地，将烧结陶瓷打磨和抛光达到共形以及充分密封的光滑程度相对困难和昂贵(由于其硬度)。将一种材料例如金属用于所述盘片是有利的，所述材料价格低廉、易于打磨和抛光且无孔。但是，裸露金属盘片的耐磨性和摩擦性能通常不适于滑动密封应用。本专利技术还一个目的在于提供一种由金属基底材料制成的盘片，同未涂覆的陶瓷盘片相比，所述盘片具有增强的耐磨、抗刮、抗磨蚀以及增强的摩擦性能。在现有技术(例如US4,707,384和US4,734,339，在此对其参考引用)中公开了可将多晶金刚石涂层同各种材料的磨蚀层结合使用以提供抗刮和耐磨部件，所述多晶金刚石涂层在基底温度大约为800-1000℃时，通过化学气相沉积(CVD)法沉积。但是，如在专利’384的图2和3中的照片所示，公知多晶金刚石膜由于各个金刚石颗粒的晶面而具有粗糙表面。在滑动应用时，为了最小化摩擦系数，本领域公知将这种表面抛光，或者甚至在光滑基底上沉积所述多晶金刚石，然后从所述基底移去所述膜并将所述膜(其先前靠着所述基底)的光滑面，而不是原始表面用作支承面。本专利技术通过提供许多有利特征来克服现有技术的问题，其包括但不局限为提供一种用于滑动应用的、光滑且很硬的表面，同时避免困难和昂贵的多晶金刚石表面层的后处理。所述方法还有利地使用基底材料(例如适宜的金属、玻璃以及复合和有机材料)，所述材料不能在为多晶金刚石的CVD沉积所需的升高温度下进行处理。在现有技术(例如US6,165,616，在此对其参考引用)中也公开可使用工程的中间层来降低在多晶金刚石层中的热诱导应力。所述热诱导应力在较高的温度下沉积涂层之后，在基底冷却期间产生，以及由于基底和金刚石涂层之间热膨胀系数的不同而产生。在’616中说明了相当复杂的工程计算从而预定所期望的中间层的构成与厚度。根据图1-3，在’616中公开的用以最小化所述金刚石层中热诱导应力的中间层厚度为20-25微米。由于需要沉积所述中间层必需的时间和高成本的设备，所以沉积这种厚度的中间层很昂贵。本专利技术还有利地包括但不局限，为通过使用与’616中教导的层相比薄很多的中间层，最小化所述涂层成本但仍然达到期望的结果，与现有技术如专利’616相比，本专利技术通过在相对低温下沉积一层坚硬的表面层，来避免形成需要这种复杂工程计算的热诱导应力。在现有技术(例如US4,935,313和US4,966,789，在此对其参考引用)中还公开可将体心立方晶格(多晶金刚石)和其它坚硬材料用作阀盘片上的表面涂层，关于最小化所述板之间的摩擦，在表面成份或表面精加工上彼此不同的、成对相互滑动的阀盘片优于在所述特性上相同的阀盘片。本专利技术提供配合的阀盘片表面，与在水润滑或流体润湿表面应用中例如水阀中公开的材料相比，所述表面具有较低的摩擦系数，为了避免需要购买和操作不同类型加工设备，本专利技术对两个配合表面提供等同加工。本专利技术进一步但不局限于提供一种配合阀盘片表面，与在水润滑或流体润湿表面应用中例如水阀中公开的材料相比，所述表面具有较低的摩擦系数。此外，所述盘片的两个配合滑动表面可很硬且对污染水流具有抗磨性，为了避免购买和操作不同类型加工设备的需要，本专利技术对两个配合表面提供等同加工。
技术实现思路
本专利技术提供一种部件，所述部件具有一耐磨、抗刮、抗磨以及低摩擦的表面。更特别地，本专利技术提供一种部件，所述部件具有一多层结构，所述结构包括一层薄强化层和一层沉积在所述强化层上的薄非晶金刚石耐磨和摩擦降低层，所述强化层比基底材料具有更高的硬度。所述非晶金刚石层提供一低摩擦、耐磨和抗磨蚀密封面，所述表面在水润滑或流体润湿应用中具有特别的优势。结合一强化层来支承顶部非晶金刚石层，同单独使用一非晶金刚石层相比，提供了更好的抗刮和抗磨性，并允许使用一更薄的非晶金刚石层。所述强化层特别用于避免由卡在所述配合面之间的大颗粒带来的问题，由于下面更柔软基底的塑性变形，所述颗粒可使所述薄金刚石涂层裂开。附图说明图1是一种形式的阀，所述阀包括多层结构，其在基底上具有一层非晶金刚石层；图2是本专利技术一种形式的多层结构的详图；图3说明了另一种多层结构，其具有附加的附着促进层；图4是图2的多层结构的另一种形式，其中，强化层包括两层不同的材料；以及图5是外部非晶金刚石层的表面状况的显微照片，所述非晶金刚石层位于下层基底或层之上。具体实施例方式通常通过附图来说明本专利技术的实施例，其中，图1显示体现本专利技术的一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【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：R·P·韦尔蒂，K·布伦杜姆，D·S·里希蒙德，P·B·约特，
申请(专利权)人：印地安纳马斯科公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。