本发明专利技术提供了一种具有出色的硬涂层附着性的表面涂覆滑动部件，以及一种用于制造所述部件的方法。该表面涂覆滑动部件是其中将硬涂层通过物理沉积形成在基材的表面上的滑动部件，所述基材由以下各项形成：以质量百分数计，C：0.5至0.8％，Si：0.1至1.5％，Mn：0.2至1.0％，Cr：8.0至13.5％，以(Mo+1/2W)计Mo和/或W：0.5至4.0％，以及N：0.01至0.1％，并且余量为Fe和杂质。物理沉积涂层是进一步由类金刚石碳涂层覆盖的钛金属涂层。用于制造涂覆表面部件的方法包括为了向具有上述组成的基材表面涂布物理沉积涂层的溅射，所述物理沉积涂层由钛金属涂层以及之后形成表面层的类金刚石碳涂层组成。优选在涂布物理沉积涂层之前对该基材进行氩气轰击。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及多种类型的表面涂覆有硬质膜的滑动部件，它们可以用于机械设备、 汽车等，并且涉及一种用于制造所述滑动部件的方法。
技术介绍
因为通过用硬质膜如类金刚石碳(在下文中有时称作DLC)膜或陶瓷膜涂覆金属基材的表面而形成的部件能够提高如耐磨损性和可滑动性这样的特性，所以它被用作在苛刻环境中使用的滑动部件。其中，涂覆有维氏(Vickers)硬度为2000HV至3000HV以上的 DLC膜的滑动部件在耐磨损性和可滑动性方面出色，并且因此，可以将其广泛地使用。用于形成DLC膜的代表性方法包括化学气相沉积(在下文中有时称作CVD)方法和物理气相沉积(在下文中有时称作PVD方法)。然而，在其中在涂覆操作过程中温度达到 1000°C以上的CVD方法的情况下，基材倾向于显著地变形。尤其是，在使用钢基材作为典型实例的情况下，所述钢基材包括最适合用于本案
的工具钢，CVD方法在由淬火和回火热处理引起的热处理应变方面是有问题的，所述淬火和回火热处理通常在涂覆操作之后进行。据此，在其中对于部件本身的形状要求精度的本案的
中，有益的是应用能够在相对低的温度下形成膜并且在膜形成后不需要上述热处理的PVD方法。然而，即使在PVD方法的情况下，需要相当注意膜对基材的附着性。因此，已经提出了用于改善附着性的多种方法。例如，为了提高膜对工具钢基材的附着，已经提出了包括以下各步的方法用氩气轰击基材的表面，并且之后根据溅射法用类金刚石碳对其涂覆 (专利文献1 JP2005-068499A)。关于这种轰击，已经提出了一种包括以下各步的方法进行金属轰击，其中使用钛等作为所要涂覆的物质，以及之后用DLC膜以对于工具钢基材具有出色附着的中间金属膜居间来涂覆基材(专利文献2 JP2003-082458A)。专利文献1 JP 2005-068499A专利文献2 JP 2003-082458A专利技术公开本专利技术所要解决的问题专利文献1和2中所描述的不同轰击作为用于改善物理气相沉积膜对基材的附着行的基本方式是有效的。除了这些轰击以外，专利文献2中描述的用中间金属膜涂覆也展现出进一步改善上述附着性的巨大效果。然而，为了在PVD方法的领域内改善DLC的涂层附着性，除了如专利文献1和2中所描述的“PVD条件”的改善之外，最优化“基材自身”的改善也是有效的。换言之，在用硬质膜如DLC膜涂覆基材的情况下，即使基材在涂覆操作之前具有高硬度，该基材也通过涂覆操作过程中的加热变软，并且作为结果，可以容易地将DLC膜移除。该事实是本领域技术人员公知的。PVD方法使得能够在比CVD方法的温度低的温度下进行涂覆处理，并且当形成DLC膜时基材的温度为大约200°C。如果在该基材上进行上述轰击，在轰击操作过程中其温度达到300°C以上。此外，如果在基材上进行具有高碰撞能量的金属轰击，其温度达到400°C以上。据此，在上述轰击的过程中需要即使在500°C的高温下也几乎不变软并且具体地保持58HRC以上的高Rockwell硬度的材料作为基材。在主要以切割工具作为目标的专利文献1中，因为用作基材的高速工具钢含有大量的合金元素如Mo、W、V和Nb，在PVD膜的形成过程中该基材保持高硬度。然而，虽然这种高速工具钢需要大量的昂贵合金元素的添加，它具有不足的耐蚀性。因此，其应用环境受到限制，并且因而，在本案的
中该高速工具钢被认为是需要根本改进的基材。因此，本专利技术的目标是提供一种滑动部件，所述滑动部件即使在根据PVD方法将基材用DLC膜涂覆的过程中进行金属轰击的情况下也获得出色的涂层附着性。用于解决问题的方法本专利技术的专利技术人对于提供具有出色的涂层附着性的表面涂覆滑动部件进行了深入的研究。作为结果，本专利技术的专利技术人发现用中间金属膜涂覆基材的上述方法应该在通过 PVD方法将基材用DLC膜涂覆之前进行。他们还发现在上述涂覆操作之前在基材上进行金属轰击是有效的。因而，专利技术人发现了保持高附着强度的基材，无论是否进行金属轰击所述基材都保持高硬度；即，优选即使在500°C以上的高温处理下也保持58HRC以上的调节硬度 (adjustment hardness)。从而，他们完成了本专利技术的表面涂覆滑动部件。此外，专利技术人已经发现在上述金属轰击和随后的用中间膜涂覆基材的方法之间存在特定的且有效的组合条件。通过指定这种预形成膜处理条件，本专利技术的专利技术人完成了本专利技术的用于制造表面涂覆滑动部件的方法，通过所述方法，尤其可以显著地改善硬质膜的附着性。详细地，本专利技术涉及具有出色的涂层附着性的表面涂覆滑动部件，其中基材的表面涂覆有硬质物理气相沉积膜，所述基材以质量％计包含，C :0. 5%至0.8%，Si 0. 至 1. 5%, Mn 0. 2%M 1. 0%, Cr :8. 0%至 13. 5%, Mo 和 / 或 W :0. 5%至 4. 0% (以 Mo+l/2ff 计)，N :0. 01%至0. 1%，并且余量组成为Fe和杂质，其中所述物理气相沉积膜包含钛金属膜和进一步涂覆该钛金属膜的类金刚石碳膜。该基材优选包含Cr :9.0%至11.0%。另外， 该基材优选包含S :0. 以下、Ca 0. 以下、以及Mg :0. 03%以下中的一种以上，或者进一步地，它优选包含V :1.0%以下、Nb :0. 3%以下、Ni :1.0%以下、和Cu :0. 5%以下中的一种以上。该基材适宜地具有58HRC以上的硬度。上述物理气相沉积膜适宜地包含具有 1000HV以上的表面硬度的类金刚石碳膜。此外，物理气相沉积膜在钛金属膜与类金刚石碳膜之间适宜地包含由钛和碳组成的混合梯度膜，其中钛含量朝向类金刚石碳膜一侧逐渐的下降。同样，本专利技术涉及用于制造表面涂覆滑动部件的方法，其中基材的表面涂覆有硬质物理气相沉积膜，所述基材以质量％计包含，C :0. 5%至0.8%，Si 0. 至1.5%，Mn 0. 2%M 1. 0%,Cr :8. 0%M 13. 5%，Mo禾口/或W :0. 5%至4· 0% (以Mo+l/2W计)，N :0. 01% 至0. 1%，并且余量组成为Fe和杂质，所述方法包括将基材根据溅射法用钛金属膜涂覆并且之后用类金刚石碳膜作为表面层涂覆，从而基材涂覆有包含钛金属膜和类金刚石碳膜的物理气相沉积膜。在用物理气相沉积膜涂覆基材之前需要在基材上进行氩气轰击。此外，适宜的是，在将基材用物理气相沉积膜涂覆之前，在基材上根据电弧离子镀方法进行钛金属离子轰击，并且随后，将所述基材用物理气相沉积膜涂覆。进一步适宜地是，在基材上进行钛金属离子轰击之前，在基材上进行氩气轰击。在完成钛金属离子轰击之后，优选在将基材保留在处理室内的状态下，接着根据溅射法用物理气相沉积膜涂覆处理过的基材。该基材优选包含Cr :9. 0%至11.0%。另外，该基材优选包含S :0. 1 %以下、Ca 0. 以下、和Mg 0. 03%以下中的一种以上，或者进一步地，它优选包含V :1.0%以下、Nb 0.3%以下、Ni:1.0%以下、和Cu :0.5%以下中的一种以上。此外，该基材适宜地具有58HRC 以上的调节硬度。物理气相沉积膜适宜地包含具有1000HV以上的表面硬度的类金刚石碳膜。此外， 适宜地根据非平衡磁控溅射法进行物理气相沉积膜的本文档来自技高网...
【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：本多史明，横山健儿，井上谦一，久保田邦亲，上原利弘，大野丈博，大石胜彦，
申请(专利权)人：日立工具股份有限公司，日立金属株式会社，
类型：发明
国别省市：
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