为提高耐磨性而开发的SiDLC涂层挺杆

【韩】　J.U.Ahn　S.M.Choi



【韩】J.U.AhnS.M.Choi

为实现低摩擦和高燃油效率，大多数提升式配气机构的发动机采用类金刚石碳(DLC)涂层挺杆。但是，由于低黏度机油的使用和更高的发动机输出功率要求，使得摩擦学环境变得更为严苛，因而对涂层的坚固耐用性提出了更高的要求。为获得较高的涂层效率并提高耐磨性，利用等离子体辅助化学气相沉积法开发了添加5%～9%Si的Si-DLC涂层挺杆，尽管Si-DLC硬度和粘着力等机械性能有所下降，但其热稳定性和耐磨性比DLC涂层有极大提高。Si抑制了DLC涂层的石墨化，涂层表面的薄层氧化硅起到了阻碍氧化或快速导热的作用。

类金刚石碳耐磨性稳定性涂层

0　前言

类金刚石碳(DLC)涂层是1种具有低摩擦、高硬度、耐磨性和化学稳定性好的亚稳态非定形碳。在汽车工业中，DLC涂层有望提高汽车发动机的摩擦学特性和降低摩擦损失。尤其是在提升式配气机构中，DLC涂层挺杆已在降低挺杆与凸轮轴的摩擦和提高燃油效率方面发挥了作用。[1-5]

然而，随着小型化发动机(汽油直喷和涡轮汽油直喷)及含摩擦改进剂(MoDTC)的低黏度机油使用量的增加，发动机的摩擦学环境变得越加严峻。因此，对涂层坚固耐用性的要求更高。

事实上，DLC涂层对工作温度有一定的限度，工作温度超过300℃，涂层的机械性能就会退化，涂层中的氢分解会造成DLC涂层的石墨化[3-4]。

众所周知，在DLC中添加金属元素(W、Ti、Cr、Ta、Zr和Mo等)或非金属元素(Si、N、O和F等)能够提高涂层的热稳定性和粘着力。添加的元素会形成纳米级结晶体或碳化物，并能增强与氢的粘合，从而提高DLC的热稳定性[7-10]。……