在部件表面上的纹理涂层制造技术

本发明专利技术涉及一种用于在部件的磨损表面上形成纹理涂层的方法。所述方法包括在表面上施加掩模，以及在表面上沉积摩擦涂层。所述方法还包括去除掩模。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】在部件表面上的纹理涂层
本专利技术整体上涉及用于在部件表面上形成纹理涂层的方法，更具体涉及用于在受到摩擦的部件的表面上形成纹理涂层的方法。
技术介绍
机器中具有被设计成在运转过程中相互摩擦的部件。一些例子是轴承、齿轮、凸轮、挺杆、活塞、环、燃料喷射器柱塞、轴承、凸轮/随动件、传动部件和如液压泵的液压系统部件。在这些部件中，两个表面互相接触，承载(或承受)负荷，以及相对于彼此运动(以下称为摩擦接触)。这些表面可能从宏观尺度上看是光滑的，而在微观尺度上，它们可能包含很多不平整处(称为粗糙表面)。当微观上粗糙的两个部件表面摩擦接触时，在粗糙表面处进行物理接触和负荷转移。接触点处的局部高压造成粗糙表面的塑性变形，并在接触点处形成微观粘性连接。当这些部件相对运动时，粘性连接受到剪切力并形成新的连接。粘性连接的这种重复剪切和重新建立造成材料去除。这个过程被称为磨损。其它机构的表面摩擦接触时，也可能发生磨损。因为磨损的机构不同，所以部件的尺寸和/或部件的强度可能发生变化。磨损限制摩擦接触的机器部件的耐久性。具有摩擦接触表面的部件被称为磨损部件，而摩擦接触的表面被称为磨损表面。工程化表面处理应用在摩擦接触的表面以减少摩擦和磨损，进而改善耐久性。这些表面处理可大致分为改变部件表面纹理的处理和改变部件表面化学的处理。改变部件表面纹理的处理的实例包括利用振动抛光、激光微造型、石珩磨、喷丸、机械开槽/切槽等对表面进行化学和/或机械抛光。改变部件表面化学的处理的实例包括摩擦涂层。摩擦涂层包括掺杂/无掺杂非晶碳(类金刚石碳，“DLC”)、非晶碳氢化合物、金属碳化物、金属氮化物、金属二硫化物、金属硼化物等。通过降低粗糙表面的高度和/或设置小型凹槽存储润滑油和/或残留物，这种表面纹理的改变减少磨损。通过减少粘性连接的形成和设置坚硬的表面防止材料去除，或换句话说，通过增强抗磨损性，摩擦涂层减少部件磨损。为了利用这两种工程化表面处理的抗磨损性，纹理表面可形成在摩擦涂层上。可先在表面上沉积摩擦涂层，然后在涂层上形成纹理。表面纹理技术，如机械加工、激光表面微造型等，常常用于在摩擦涂层上形成纹理表面。在于2005年8月11日授权给Massler等人的美国专利公开文献 NO.US2005/0175837A1 (以下称为'837公开文献)揭示了纹理摩擦涂层和用于在摩擦接触表面上形成所述涂层的方法。在'837公开文献的方法中，不同摩擦涂层的均匀层使用物理气相沉积法或化学气相沉积法施加在部件表面。然后，使用准分子激光系统进行摩擦涂层的开槽(形成纹理)。虽然'837公开文献中的纹理摩擦涂层可改善部件的抗磨损性，但是'837公开文献中用于形成纹理摩擦涂层的方法具有明显的局限性。例如，使用激光形成纹理表面可能由于局部热量过多而损害部件。在大规模生产部件时，由于设备成本昂贵和生产时间延长/复杂程度提高，造成用激光单独形成凹槽(这些凹槽形成表面纹理)的费用昂贵。此外，'837公开文献中的方法没有揭露在初始涂层磨损时重新施加摩擦涂层的方法。因此，虽然'837专利揭示的方法能提高部件的抗磨损性，但是，当初始纹理摩擦涂层磨损后，可能仍需要更换部件。其它已知的方法基于使用要求温度超过500°C的化学气相沉积法(CVD)，因此，不适用于很多部件或基材。本申请旨在克服现有技术中纹理摩擦涂层的一个或多个缺陷。
技术实现思路
在一方面，本申请涉及一种用于在部件的表面上形成纹理涂层的方法，所述部件包括但不限于燃料喷射器柱塞、齿轮、活塞、环、轴承、凸轮/随动件、传动部件以及如液压泵的液压系统部件。所述方法包括在表面上施加掩模，和在表面上沉积摩擦涂层。所述方法还包括去除掩模。在另一方面，本申请涉及一种用于在机器部件的表面形成纹理涂层的方法，所述机器部件包括但不限于燃料喷射器柱塞、齿轮、活塞、环、轴承、凸轮/随动件、传动部件以及如液压泵的液压系统部件。所述方法包括以第一图案在表面上施加第一掩模，和在表面上沉积第一摩擦涂层。为了获得第一摩擦涂层的图案，所述方法还包括去除第一掩模。然后，运转机器部件，使得第一摩擦涂层的图案被磨损。所述方法进一步包括在表面上沉积第二摩擦涂层的图案。在又一方面，本申请涉及一种用于在机器零件的表面上形成涂层的方法，所述机器零件包括但不限于燃料喷射器柱塞、齿轮、活塞、环、轴承、凸轮/随动件、传动部件以及如液压泵的液压系统部件。所述方法包括在表面上附着树脂掩模，以覆盖表面的第一部分并显露表面的第二部分。所述方法还包括在第二部分上施加涂层，和在施加涂层后从表面去除树脂掩模。附图说明图1示出了用于在部件表面上形成纹理涂层的方法的示例；图2是用于说明图1中 形成纹理涂层方法的示例应用的流程图；以及图3是用于说明图1中形成纹理涂层方法的另一示例应用的流程图。具体实施方式图1说明了用于在机器部件15的表面20上形成纹理涂层50的方法1000。在本说明书中，术语-纹理涂层，指的是在涂层表面上具有特意形成的图案的摩擦涂层。表面20 可以是部件15的任意表面，部件15诸如但不限于燃料喷射器柱塞、齿轮、活塞、环、轴承、凸轮/随动件、传动部件以及如液压泵的液压系统部件。部件15可以是机器的任意部件或更复杂的部件10，如图1中示出的燃料喷射器。部件15可包括新部件或旧部件。新部件可以是新生产的部件，而旧部件可以是先前使用过的部件。旧部件可以包括因先前的使用造成任何磨损度的部件。机器部件10可以是进行与产业相关的某种操作的机器的任意部位。这样的机器可以用于采矿业、建筑业、农业、运输业或本领域已知的任何其它产业。例如，部件 15可以是用在绿篱机中的马达的轴承或其它类轴承、用于内燃机中的燃料喷射器的柱塞、 传动部件、如液压泵的液压系统部件、活塞、环、或发动机内衬、凸轮或随动轮等。在机器部件10的常规操作过程中，部件15的表面20可能与另一表面摩擦性接触。也就是说，表面20可能在另一表面上摩擦、滑动和/或滚动。例如，变速箱的齿轮的接触表面在其它齿轮的表面上摩擦、滑动或滚动。为了改进表面的摩擦性能，可在表面20上施加纹理涂层50。为了施加纹理涂层50，部件15首先可以经过清洁过程100，去除表面20的杂质。 这些杂质包括污垢、油和/或其它残留。清洁过程100可涉及使用清洁液的超声清洁。部件可被浸入清洁液并使用超声波搅动。超声波可在清洁液中形成泡沫和使其破裂(超声空化)，从而使杂质松动并从部件15的表面20被清除(移除)。清洁液可以是水(去离子水或普通的水)，或是溶剂(有机或化学溶剂)。部件15可以在超声过程中被清洁，直到表面 20足够干净。在一些情况下，可以在清洁操作100过程中制定一个或多个检查步骤。这些检查步骤可以涉及视觉分析、物理分析或化学分析，以确定表面20上是否存有杂质。可以设想，在一些实施例中，其它用于清洁表面20的方法也可用在清洁过程100中。从部件15的表面20上清除杂质后，部件15可以进行掩模施加过程200。在掩模施加过程200中，可在部件15的表面20上施加掩模25。施加掩模25，从而在表面20上形成任意图案。该图案可显露表面20的一些部分(显露区域)，而覆盖掩模下方的表面20的其它部分(阴影区域)。例如，在表面20上施加掩模25，可在表面20上形成线条图案。这些线条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.05.17 US 12/781,1021.一种用于在机器部件(10，15)的磨损表面(20)上形成纹理涂层(50)的方法，所述方法包括 提供机器部件(10，15)，所述机器部件(10，15)选自包括燃料喷射器柱塞、齿轮、活塞、环、轴承、凸轮、随动件、传动部件(10，15)以及液压泵的组， 在所述机器部件(10，15)的磨损表面(20)上选择性地施加掩模(25)，用于形成所述磨损表面(20)的显露部分的图案； 在所述磨损表面(20)的显露部分的图案上沉积摩擦涂层(30);以及 去除所述掩模(25)，以在所述磨损表面(20)上保留所述摩擦涂层(30)的图案， 其中，所述图案提供抗磨损性，并且所述显露部分提供能够积聚润滑剂和/或残留物的区域。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述图案还包括阴影部分，所述阴影部分被所述掩模(25)覆盖，而所述显露部分不被所述掩模(25)覆盖。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述图案包括一系列相交线。4.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其中，沉积摩擦涂层(30)包括 在所述显露部分上沉积所述摩擦涂层(30)，以及 在所述掩模(25)上沉积所述摩擦涂层(30)。5.根据权利要求4所述的方法，其中，去除...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·刘，C·Q·达姆，冯暴，D·华，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：
国别省市：