[發明專利]具有優異批量生產能力和低摩擦特性的表面處理方法

在審

• 申請號: 201510740783.1
• 申請日: 2015-11-04
• 公開（公告）號: CN105671497A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 洪雄杓;樸貞妍;崔光勛;金甫炅;呂寅雄;徐知延
• 申請（專利權）人: 現代自動車株式會社
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/06
• 代理公司: 北京尚誠知識產權代理有限公司 11322
• 代理人: 龍淳;張燕

相關申請的交叉參考

本申請基于并要求于2014年12月3日提交到韓國知識產權局的 韓國專利申請第10-2014-0172411號的優先權權益，其公開內容全部并 入本文以供參考。

技術領域

本發明涉及通過形成包括鉻(Cr)、銅(Cu)和氮(N)的復合涂 層而進行表面處理的方法，以及通過該方法制造的車輛發動機部件。 特別地，通過本發明的表面處理方法，可以將復合涂層施加于產品上， 其具有大大改善的粘合性和硬度、低摩擦系數且其制造可以高效地進 行。

背景技術

類金剛石碳(DLC)最近已被用作發動機驅動部件的涂布材料， 并且其在室溫下的低干/濕摩擦和耐磨性優異。然而，DLC的耐磨性和 低摩擦特性在高溫下劣化并且具有較差的耐久性。進一步地，與基材 的粘合性質由于高殘余應力也較差，因此，DLC材料需要額外的工藝 或材料，諸如中間層。此外，當施加DLC涂布材料時，成本可能因較 低的碳濺射速率所引起的較長處理時間而增加。

同時，氮化鉻(CrN)已長時間被用作滑動件，所述滑動件用于隨 相對部件的鐵金屬等滑動，或在涂布膜之間滑動。具體地，已經使用 的是在旋轉式壓縮機的葉片、輥、軸的表面上形成氮化鉻涂層的相關 技術中的技術。然而，CrN仍不能對用于涂布車輛發動機驅動部件的 表面的材料提供足夠的摩擦特性、硬度或粘合性質。或者，通過在CrN 涂布材料中加入銅(Cu)而具有提高的潤滑特性和機械特性的鉻(Cr) -銅(Cu)-氮(N)復合涂布材料已經被設計成CrN的替代物。

當通過混合物理氣相沉積(PVD)(這是在相關技術中通常使用的 方法)施加Cr-Cu-N涂布材料時，由于優異的潤滑特性和機械特性以 及較高的粘合性可以不需要中間層。然而，需要執行至少兩個不同源 的元素的共沉積，使得涂覆的區域可能受到限制，這可能進一步妨礙 批量生產能力。

因此，迫切需要研究能夠具有優異的潤滑特性和機械特性并且能 夠實現批量生產且因較高的緊密粘合性而不需要用于中間層的額外工 藝的表面處理方法。

發明內容

在優選的方面，本發明提供用于表面處理的方法，或能夠克服上 述根據相關技術的類金剛石碳(DLC)涂布方法的缺點(諸如制造時 間延遲和成本上漲)的表面處理方法。此外，該表面處理方法可改善 通過混合物理氣相沉積(PVD)進行的鉻(Cr)-銅(Cu)-氮(N)涂 布方法中的批量生產效率，并通過將銅(Cu)加入CrN涂布材料中而 同時改善潤滑特性和機械特性。進一步地，由于大大改善的與基材的 粘合性，該表面處理方法可以不需要中間層或粘合層。此外，該表面 處理方法的特征在于通過使用Cr和Cu的高濺射速率使成本的增加最 小化，并且通過使用鉻(Cr)-銅(Cu)復合靶提高批量生產能力。

根據本發明的示例性實施方式，表面處理方法可包括：制備包括 鉻(Cr)和銅(Cu)的復合物；以及通過在含氮氣氛中濺射復合物而 形成包括鉻(Cr)-銅(Cu)-氮(N)的涂層。優選地，復合物可包括 約95～98原子％的Cr和約2～5原子％的Cu，原子％相對于復合物的原 子總數。優選地，涂層可包括約30～40原子％的Cr、約2～5原子％的 Cu、和構成涂層的原子余量的N，原子％相對于涂層的原子總數。

如本文所用，復合物可以是如上所述的組分或材料的簡單摻合物。

復合涂層可優選地包括可適當地具有約10nm或更小尺寸的 Cr-Cu-N復合材料的納米粒子或納米晶。應當理解這樣的復合涂層也可 以稱為“納米復合涂層”。

在形成包括Cr-Cu-N的涂層的過程中，通過在含氬和含氮氣氛氣 體中的非平衡閉合場磁控濺射(UBCFMS)，可以將鉻(Cr)沉積為 Cr_xN_1-x(0.3≤x≤0.4)。

濺射可以在約10～14W的濺射功率下執行。

濺射可以在約3×10^-3～4×10^-3mBar的壓力下執行。

濺射可以在約100～150V的偏壓下執行。

濺射可以在約1:(3～5)的氣氛氣體中的Ar:N₂比率執行。

進一步地，提供可以通過本文所述的方法制造的復合涂層。