DE10017459A1 - Gleitbewegliches Element und Verfahren zur Herstellung desselben - Google Patents
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Abstract
Ein gleitbewegliches Element, wie zum Beispiel ein Justierkeil, wie er in einem Ventilbetätigungsmechanismus einer Verbrennungskraftmaschine eines Autos benutzt wird. Das gleitbewegliche Element wird im Kontakt mit Schmieröl verwendet und weist ein Substrat auf. Ein harter kohlenstoffartiger Film wird auf eine Oberfläche des Substrats abgeschieden. Der harte kohlenstoffbasierende Film weist einen Oberflächenbereich auf, der zumindest eines der Elemente Stickstoff oder Sauerstoff in einem Bereich von 0,5 bis 30 Atom% und/oder Wasserstoff in einem Bereich von nicht mehr als 10 Atom% aufweist.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei
einem gleitbeweglichen (slidably movable) Element, das einen
harten kohlenstoffbasierenden Film aufweist, der eine niedri
ge Reibungszahl aufweist, und insbesondere auf ein gleitbe
wegbares Element, das einen harten kohlenstoffbasierenden
Film aufweist, das geeignet ist, unter einer Betriebsbedin
gung benutzt zu werden, das einen Kontakt mit Maschinen
schmierstoffen, Getriebeölen oder dergleichen vorgibt.
Bis jetzt wurde die Bildung von harten kohlenstoffbasierenden
Filmen vorgeschlagen und in die praktische Benutzung genom
men. Die harten kohlenstoffbasierenden Filme sind aus kohlen
stoffbasierenden Materialien gebildet, wie zum Beispiel amor
phem Kohlenstoff (a-C), einem wasserstoffhaltigen amorphen
Kohlenstoff (a-C:H), i-Kohlenstoff (i-C) und diamantartigem
Kohlenstoff (DLC). Die kohlenstoffbasierenden Filme werden
gewöhnlicherweise durch eine plasmaverstärkte chemische Ab
scheidung aus der Dampfphase (plasma enhanced chemical vapor
deposition CVD) gebildet, bei welchem ein Kohlenwasserstoff
gas plasmazersetzt wird, um einen kohlenstoffbasierenden Film
zu bilden, oder durch eine Ionenstrahlabscheidung aus der
Dampfphase (ion beam vapor deposition process), bei dem Koh
lenstoffionen und Kohlenwasserstoffionen benutzt werden. Der
so geformte kohlenstoffbasierende Film hat eine hohe Oberflä
chenhärte, eine hohe Oberflächenglätte und eine hohe Abnut
zungsbeständigkeit. Zusätzlich ist ein kohlenstoffbasierender
Film niedrig im Reibungskoeffizienten infolge der festen Be
netzungscharakteristiken, dabei eine niedrige Reibungscharak
teristik zeigend. Der kohlenstoffbasierende Film hat einen
Reibungskoeffizienten von ungefähr 0,1 unter der Bedingung,
daß kein Schmiermittel vorhanden ist, wohingegen ein normaler
Stahl mit einer glatten Oberfläche einen Reibungskoeffizien
ten von 0,5 bis 1,0 aufweist, unter der Bedingung, daß kein
Schmiermittel vorhanden ist.
Die harten kohlenstoffbasierenden Filme wurden gegenwärtig
auf gleitbewegbare Elemente oder Teile angewendet, die unter
schmiermittelfreien Bedingungen verwendet werden, so zum Bei
spiel bei Schneidwerkzeugen, wie zum Beispiel Klingen oder
einem Bohrer, Herstellwerkzeugen für Schneidwerkzeuge, Me
tallgußformen für die Plastikverarbeitung, Ventilkegel (valve
cocks) und Drehkreuzroller (capstan rollers). Ferner wuchs
die Nachfrage nach Maschinenteilen, so zum Beispiel in Ver
brennungkraftmaschinen, die gleitbeweglich in Schmieröl sind
und deren mechanische Verluste unter dem Gesichtspunkt von
Energiesparen und Umweltschutz reduziert sein sollen. Insbe
sondere wurde danach gesucht, solche Maschinenteile in der
Reibung zu vermindern unter Zuhilfenahme der oben erwähnten
harten kohlenstoffbasierenden Filme, die feste Festschmierei
genschaften (solid lubricating characteristics) aufweisen,
die unter einer schweren Reibungsbedingung, die einen hohen
Reibungsverlust erzeugt, verwendet werden.
Unter diesem Bezug kann in dem Fall, in dem ein gleitbewegli
ches Element, das mit den oben erwähnten harten kohlenstoff
basierenden Film beschichtet wird und gleitbewegbar in einem
Maschinenschmieröl, Getriebeöl oder dergleichen benutzt wird,
eine niedrige Reibungscharakteristik erhalten werden bis zu
einem gewissen Bereich, aufgrund der Glätte des harten koh
lenstoffbasierenden Films. Es hat sich gezeigt, daß die
gleitbeweglichen Teile, die mit einem harten kohlenstoffba
sierenden Film beschichtet worden sind, im allgemeinen in ih
rer niedrigen Reibungscharakteristik zu solchen gleitbewegli
chen Teilen, die mit harten Filmen beschichtet worden sind,
die Festschmiereigenschaften (solid lubricating characteri
stics) aufweisen, so zum Beispiel mit denjenigen, die durch
Ionenplattieren von Titannitrid (TiN) oder Chromnitrid (CrN)
gebildet wurden. Mit anderen Worten hat es sich als Problem
gezeigt, daß das gleitbewegliche Element, das mit einem her
kömmlichen kohlenstoffbasierenden Film beschichtet worden
ist, im allgemeinen in seinen niedrigen Reibungscharakteri
stiken in Schmieröl zu gleitbeweglichen Teilen gleich ist,
die mit Filmen beschichtet worden sind, die keine festen Be
netzungscharakteristiken aufweisen und im allgemeinen die
gleiche Oberflächenrauhigkeit aufweisen oder im Vergleich zu
oberflächenvergüteten (super finished) Stahlteilen, auch wenn
diese mit herkömmlichen kohlenstoffbasierenden Filmen be
schichtet wurden, die die festen benetzenden Charakteristiken
aufweisen.
Insbesondere wenn drei Stahlkugeln mit einem Durchmesser von
3/8 Inch auf einen harten kohlenstoffbasierenden Film von
diamantartigem Kohlenstoff unter einer Last von 1 kgf in ein
Schmieröl gedrückt werden und mit einer Relativgeschwindig
keit von 0,03 m/sec gleiten, weist der harte kohlenstoffba
sierende Film mit diamantartigem Kohlenstoff einen Reibungs
koeffizienten auf, der zwischen 0,08 und 0,12 rangiert, wel
cher im allgemeinen derselbe ist, der von ionenplattierten
Chromnitrid(CrN)-Filmen oder von Stahlmaterial, das im allge
meinen dieselbe Oberflächenrauhigkeit aufweist und nicht mit
einer Hartbeschichtungsbehandlung versehen worden ist, auf.
Darüber hinaus wurden gleitbewegliche Elemente oder Teile,
die mit Molybdändisulfid (MoS2) oder Polytetraflouroethylen
(PTFE) beschichtet worden sind, die feste Benetzungscharakte
ristiken aufweisen, in praktischen Gebrauch genommen, um eine
niedrige Reibungscharakteristik zu realisieren, die einen
Reibungskoeffizienten µ < 0,07 in Schmieröl aufweist, wie zum
Beispiel Maschinenschmieröl oder Getriebeöl. In dem Fall, in
dem solche herkömmlichen gleitbeweglichen Elemente oder Teile
weiter unter schweren Bedingungen und unter einem hohen La
gerdruck (bearing pressure) benutzt werden, sind diese unzu
reichend im Abnutzungswiderstand, so daß die notwendige Be
ständigkeit (performance) des Abnutzungswiderstands nur in
einer Anfangsperiode beim Betrieb erreicht werden kann, aber
nicht für eine längere Betriebszeit aufrecht erhalten werden
kann.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbes
sertes gleitbewegliches Element bereitzustellen, welches die
Nachteile, die mit herkömmlichen gleitbeweglichen Elementen
verbunden sind, welche im Kontakt mit Schmieröl verwendet
werden, effektiv beseitigen kann.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
verbessertes gleitbewegliches Element bereitzustellen, wel
ches eine hohe Abnutzungsbeständigkeit aufweist, auch unter
der Bedingung eines Kontaktes mit Schmieröl und für eine lan
ge Zeit der Benutzung.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein
verbessertes gleitbewegliches Element bereitzustellen, dessen
Festbenetzungscharakteristik auch in Schmieröl effektiv ist,
so daß eine niedrige Reibungscharakteristik mit einem Rei
bungskoeffizient µ von nicht höher als 0,07 gezeigt werden
kann.
Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einem
gleitbeweglichen Element, das in Kontakt mit Schmieröl ver
wendet wird. Das gleitbewegliche Element weist ein Substrat
auf. Ein harter kohlenstoffbasierender Film ist auf eine
Oberfläche des Substrats abgeschieden. Der harte kohlenstoff
basierende Film hat einen Oberflächenbereich, welcher zumin
dest ein Element der Elemente Stickstoff und Sauerstoff in
einem Bereich von 0,5 bis 30 Atom% aufweist.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in ei
nem Justierkeil (adjusting shim) der in einem Ventilbetäti
gungsmechanismus einer Verbrennungskraftmaschine benutzt
wird. Der Justierkeil (adjusting shim) weist ein Substrat
auf. Ein harter kohlenstoffbasierender Film ist auf eine
Oberfläche des Substrats abgeschieden. Der harte kohlenstoff
basierende Film weist einen Oberflächenbereich auf, welcher
zumindest eines der Elemente Stickstoff und Sauerstoff in ei
nem Bereich von 0,5 bis 30 Atom% aufweist.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in ei
nem gleitbeweglichen Element, das in Kontakt mit einem
Schmieröl benutzt wird. Das gleitbewegliche Element weist ein
Substrat auf. Ein harter kohlenstoffbasierender Film ist auf
eine Oberfläche des Substrats abgeschieden. Der harte kohlen
stoffbasierende Film weist einen Oberflächenbereich auf, der
Wasserstoff in einem Betrag von nicht mehr als 10 Atom% auf
weist.
Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in ei
nem gleitbeweglichen Element, das in Kontakt mit einem
Schmieröl benutzt wird. Das gleitbewegliche Element weist ein
Substrat auf. Ein harter kohlenstoffbasierender Film ist auf
eine Oberfläche des Substrats abgeschieden. Der harte kohlen
stoffbasierende Film weist einen Oberflächenbereich auf, der
zumindest eines der Elemente Stickstoff in einem Bereich von
0,5 bis 30 Atom% Sauerstoff in einem Bereich von 0,5 bis
30 Atom% und Wasserstoff in einem Bereich von nicht mehr als
10 Atom% beinhaltet.
Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in ei
nem Verfahren zum Herstellen eines gleitbeweglichen Elements,
das in Kontakt mit einem Schmieröl benutzt wird. Das Her
stellverfahren umfaßt (a) Bereitstellen eines Substrats, (b)
Abscheiden eines harten kohlenstoffbasierenden Films auf eine
Oberfläche des Substrats durch ein CVD-Verfahren; und (c) Be
wirken, daß ein Oberflächenbereich des harten kohlenstoffba
sierenden Films zumindest eines der Elemente Stickstoff und
Sauerstoff in einem Bereich von 0,5 bis 30 Atom% durch eine
Plasmabehandlung oder einen Ionenimplantationsprozeß beinhal
tet.
Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in ei
nem Herstellverfahren eines gleitbeweglichen Element, das in
Kontakt mit einem Schmieröl benutzt wird. Das Herstellverfah
ren umfaßt (a) Bereitstellen eines Substrats; und (b) Ab
scheiden eines harten kohlenstoffbasierenden Films auf eine
Oberfläche des Substrats durch einen Kohlenstoffionenstrahl
prozeß, ein thermisches CVD-Verfahren, einen Ionenplattier
prozeß und einen Sputter-Prozeß, um den Gehalt von Wasser
stoff in einem Oberflächenbereich des harten kohlenstoffba
sierenden Films innerhalb eines Bereichs von nicht mehr als
10 Atom% einzustellen.
Die Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht zum Er
klären einer Ausführungsform (Justierkeil (adjusting shim))
eines gleitbeweglichen Elements nach der vorliegenden Erfin
dung;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht zur Erklärung einer
Plasmabehandlungsvorrichtung, die zum Erzielen einer Plasma
behandlung für einen harten kohlenstoffbasierenden Film, der
auf einem Substrat gebildet wird, um ein gleitbewegliches
Element nach der vorliegenden Erfindung herzustellen;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht zur Erklärung eines
Reibungstesters (friction tester) zum Messen eines Reibungs
koeffizienten des gleitbeweglichen Element nach der vorlie
genden Erfindung;
Fig. 4 ist eine fragmentarische Schnittansicht zur
Erklärung eines essentiellen Teiles einer Ventilbetätigungs
vorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, in welcher das
gleitbewegliche Element nach der vorliegenden Erfindung als
Justierkeil (adjusting shim) benutzt wird; und
Fig. 5 zeigt einen Graphen mit Testergebnissen von
Messungen eines Reibungsverlustdrehmoments, das durch die Be
nutzung des Ventilbetätigungsmechanismus aus der Fig. 4 er
halten wird.
Nach der vorliegenden Erfindung weist ein gleitbewegliches
Element, das in Kontakt mit einem Maschinenöl benutzt wird,
ein Substrat auf. Darüber hinaus ist auf eine Oberfläche des
Substrats ein harter kohlenstoffbasierender Film abgeschie
den. Der harte kohlenstoffbasierende Film ist ein Film, des
sen Hauptkomponente Kohlenstoff ist. Der harte kohlenstoffba
sierende Film weist einen Oberflächenbereich auf, der zumin
dest eines der Elemente Stickstoff oder Sauerstoff in einem
Bereich von 0,5 bis 30 Atom% und/oder Wasserstoff in einem
Bereich von nicht mehr als 10 Atom% aufweist. Der Oberflä
chenbereich des harten kohlenstoffbasierenden Films beinhal
tet eine Oberfläche des harten kohlenstoffbasierenden Films.
Insbesondere weist der harte kohlenstoffbasierende Film eine
Dicke von 1 bis 10 µm auf, in welcher die Dicke des Oberflä
chenbereichs 1/10 des Oberflächenbereichs ist. Demzufolge
enthält zumindest der Oberflächenbereich des harten kohlen
stoffbasierenden Films Stickstoff und/oder Sauerstoff in dem
oben aufgeführten Betrag. Es versteht sich, daß Stickstoff
und/oder Sauerstoff in dem oben erwähnten Betrag in dem har
ten kohlenstoffbasierenden Film anders als im Oberflächenbe
reich enthalten sein kann.
In einem so zusammengesetzten gleitbeweglichen Element, das
einen harten kohlenstoffbasierenden Film aufweist, dessen
Oberflächenbereich zumindest eines der Elemente Stickstoff
oder Sauerstoff in einem Bereich von 0,5 bis 30 Atom% auf
weist, sind ein großer Betrag von polaren Gruppen gegenwärtig
an der Oberfläche des harten kohlenstoffbasierenden Films und
demzufolge können ölige Bestandteile (oiliness agents), die
in Schmierölen enthalten sind, physikalisch oder chemisch an
der Oberfläche des harten kohlenstoffbasierenden Films adsor
biert werden. Als Ergebnis können niedrige Reibungscharakte
ristiken bei dem harten kohlenstoffbasierenden Film einge
stellt sein, so daß der harte kohlenstoffbasierende Film ei
nen niedrigen Reibungskoeffizienten µ von nicht höher als
0,07 aufweist. Wenn der Inhalt von Stickstoff und/oder Sauer
stoff im Oberflächenbereich des harten kohlenstoffbasierenden
Films weniger als 0,5 Atom% ist, besteht eine Tendenz, daß
die oben erwähnte niedrige Reibungscharakteristik in Schmier
öl nicht realisiert werden kann. Im Kontrast dazu ist die
Verschleißbeständigkeit unter einem hohen Lagerdruck unzurei
chend, wenn der Betrag 30 Atom% übersteigt. Demzufolge liegt
der Betrag von Stickstoff und/oder Sauerstoff vorzugsweise
innerhalb eines Bereichs von 4 bis 20 Atom%, welcher effektiv
eine niedrige Reibungscharakteristik in Schmieröl gewährlei
stet, ohne daß die Verschleißbeständigkeit und die Glätte des
harten kohlenstoffbasierenden Films beeinträchtigt würde. Der
Inhalt von Stickstoff und/oder Sauerstoff wird durch ein
Röntgenfotoelektronenspektrum (XPS) "SK-5600" (hergestellt
von Physical Electronics Inc.) gemessen.
Das gleitbewegliche Element wird durch ein Verfahren herge
stellt, das (a) das Bereitstellen eines Substrats; (b) das
Abscheiden eines harten kohlenstoffbasierenden Films auf eine
Oberfläche des Substrats durch ein CVD-Verfahren; und (c) das
Bewirken, daß ein Oberflächenbereich des harten kohlenstoff
basierenden Films zumindest eines der Elemente Stickstoff
oder Sauerstoff in einem Bereich von 0,5 bis 30 Atom% entwe
der durch eine Plasmabehandlung oder durch einen Ionenimplan
tationsprozeß enthält, beinhaltet.
Unter einer Plasmabehandlung werden Stickstoff und/oder Sau
erstoff erzeugt, um in dem Oberflächenbereich des harten koh
lenstoffbasierenden Films enthalten zu sein. Die Plasmabe
handlung wird durch eine Plasmabehandlungsapparat 21, wie sie
in der Fig. 2 gezeigt ist, ausgeführt. Der Plasmabehand
lungsapparat 21 beinhaltet einen Vakuumkessel 22. Ein Sub
strathalter 24 ist innerhalb des Vakuumkessels 22 angeordnet
und befindet sich dort an einer niedrigeren Position, um das
Substrat 23, das mit dem harten kohlenstoffbasierenden Film
beschichtet ist, zu halten, welches dann das gleitbewegliche
Element 1 ergeben soll. Der Substrathalter 24 ist mit einer
Vorspannstromquelle (bias power source) 25 verbunden. RF-
Elektroden 26 sind oberhalb des Substrathalters 24 angeordnet
und elektrisch mit einer RF-Stromquelle (RF power source) 27
verbunden.
Ein plasmaerzeugendes Gas, das in einer Gasbombe 28 enthalten
ist, wird über einen Gasregler 29 an die RF-Elektroden 26 ge
führt, die jeweils eine zentrale Öffnung 26a aufweisen, so
daß Plasma zwischen den Elektroden 26 unter einer RF-
Entladung erzeugt wird. Dann wird ein Ion 32 in einer Öff
nungselektrode 31 gebildet, so daß ein Radikalionenstrahl 33
den Oberflächenbereich des harten kohlenstoffbasierenden
Films erreicht, der auf der Oberfläche des Substrats 23 aus
gebildet wird. Danach ist das plasmaerzeugende Gas in einem
Oberflächenbereich des harten kohlenstoffbasierenden Films
enthalten. Die Evakuierung des Vakuumkessels 22 wird in einer
Richtung, die durch den Pfeil A gezeigt wird, durch eine Eva
kuiereinrichtung (nicht gezeigt) bewirkt. So eine Plasmabe
handlung wird beispielsweise unter einer Bedingung, bei der
die RF-Eingangsleistung in einem Bereich von 10 bis 100 W be
trägt, vorgenommen. Eine Flußrate des Plasmabildungsgases ist
innerhalb von 5 bis 50 cc/min und eine Vorspannspannung, die
von der Vorspannstromquelle 25 angelegt wird, ist in einem
Bereich von -250 bis +250 V.
Obwohl hier nur die Plasmabehandlung diskutiert wurde, um den
Oberflächenbereich des harten kohlenstoffbasierenden Films
mit Stickstoff und/oder Sauerstoff zu versehen, versteht es
sich, daß eine Ionenimplantation zum selben Zweck ebenfalls
vorgenommen werden kann.
Andererseits kann die niedrige Reibungscharakteristik in
Schmieröl durch das Einstellen des Inhalts oder der Konzen
tration von Wasserstoff auf einen Bereich von nicht mehr als
10 Atom% im Oberflächenbereich des harten kohlenstoffbasie
renden Films erreicht werden. Obwohl die Messung des Inhalts
von Wasserstoff im Oberflächenbereich schwierig ist, kann der
Inhalt leicht aus den Bedingungen abgeschätzt werden, bei der
der harte kohlenstoffbasierende Film erzeugt worden ist. Dem
zufolge kann ein niedriger Gehalt von Wasserstoff durch das
Erzeugen eines harten kohlenstoffbasierenden Films mit amor
phem Kohlenstoff über einen Kohlenstoffionenstrahlprozeß oder
dergleichen realisiert werden, in welchem kein Kohlenwasser
stoffplasma zumindest während der Bildung des harten kohlen
stoffbasierenden Films benutzt wird, oder durch das Erzeugen
eines harten kohlenstoffbasierenden Filmes mit polykristalli
nem Diamant durch ein thermisches CVD-Verfahren. Darüber hin
aus kann ein solch niedriger Inhalt von Wasserstoff durch das
Erzeugen des harten kohlenstoffbasierenden Films über einen
Ionenplattierprozeß realisiert werden, oder durch ein Sput
ter-Verfahren. Mit einem so hergestellten harten kohlenstoff
basierenden Film sind ein großer Betrag von polaren Gruppen
an der Oberfläche gegenwärtig und demzufolge können ölige Be
standteile, die im Schmieröl enthalten sind, physikalisch
oder chemisch an der Oberfläche des harten kohlenstoffbasie
renden Films adsorbiert werden. Es versteht sich, daß Wasser
stoff in dem oben erwähnten Betrag in dem harten kohlenstoff
basierenden Film in einem anderen Betrag enthalten sein kann,
als in dem Oberflächenbereich.
Ferner weist der harte kohlenstoffbasierende Film vorzugswei
se eine Oberflächenrauhigkeit Ra auf, die nicht höher ist als
0,1 µm, so daß der harte kohlenstoffbasierende Film eine
niedrige Reibungscharakteristik und eine niedrige Aggressivi
tät gegen ein anderes Element aufweist, gegen das es sich in
gleitendem Kontakt befindet. Die Oberflächenrauhigkeit Ra
wird nach dem JIS (Japanese Industrial Standard) B0601 gemes
sen. Darüber hinaus weist der harte kohlenstoffbasierende
Filme eine Härte Hv nach Vickershärten-Test gemäß JIS Z 2244
von nicht weniger als 1000 vorzugsweise auf. Ferner weist der
harte kohlenstoffbasierende Film vorzugsweise eine Dicke auf,
die zwischen 1 bis 10 µm liegt. Ist die Dicke niedriger als
1 µm, weist der kohlenstoffbasierende Film eine unzureichende
Adhärenzstrenge (adherence strength) auf. Ist die Dicke da
hingegen < 10 µm, ist die Verspannung in dem harten kohlen
stoffbasierenden Film so hoch, daß der harte kohlenstoffba
sierende Film sich auf natürliche Weise abschälen kann. Die
Dicke des harten kohlenstoffbasierenden Films wird mikrosko
pisch gemessen.
Das gleitbewegliche Element 1 wird vorzugsweise als Justier
keil (adjusting shim) in der Form, wie sie in der Fig. 1 ge
zeigt ist, benutzt. Der Justierkeil (adjusting shim) ist bei
spielsweise auf einen Ventilöffner für ein Maschinenventil
(Einlaß- oder Auslaßventil) einer Verbrennungskraftmaschine
eines Automobils. Der Ventilöffner bildet einen Teil eines
Ventilbetätigungsmechanismus zum Betätigen eines Maschinen
ventils während des Maschinenbetriebs. Der Justierkeil (adju
sting shim) ist in gleitendem Kontakt mit einer Nockenwelle,
so daß er mit Schmieröl in Kontakt kommt. Der Justierkeil
(adjusting shim) dient dazu, um die Ventilöffnung des Maschi
nenventils zu justieren.
Die vorliegende Erfindung wird leichter verstanden, wenn sie
anhand der folgenden Ausführungsbeispiele im Vergleich zu
Vergleichsbeispielen diskutiert wird. Die Ausführungsbeispie
le werden dazu benutzt, die Erfindung zu veranschaulichen und
sind nicht dazu vorgesehen, den Schutzbereich der Erfindung
zu begrenzen.
Als erstes wurde ein scheibenförmiges Substrat 2 aus Keramik
(Siliziumnitrid) mit 30 mm Durchmesser und 4 mm Dicke, wie in
Fig. 1 gezeigt, hergestellt. Ein polykristalliner Diamant
film (synthetisiert in der Gasphase) mit einer Dicke von
10 µm wurde auf einer oberen Oberfläche des Substrats 2 durch
ein thermisches CVD-Verfahren abgeschieden, um einen harten
kohlenstoffbasierenden Film 3 zu erzeugen, wie in der Fig. 1
gezeigt. Der Oberflächenbereich des harten kohlenstoffbasie
renden Films 3 wurde in seinem Wasserstoffgehalt auf einen
Betrag < 10 Atom% abgeschätzt. Danach wurde die Oberfläche
des polykristallinen Diamantfilms oder des harten kohlen
stoffbasierenden Films 3 mit einem Diamantrad oder einem
Schleifpapier geschliffen, um eine Oberflächenrauhigkeit Ra
von 0,05 µm zu erzielen. Letztendlich wurde ein gleitbewegli
ches Element 1, wie in der Fig. 1 gezeigt, hergestellt.
Als erstes wurde ein scheibenförmiges Substrat 2 aus carbu
riertem Stahl (carburized steel) gemäß SCM415 Chrommolybdän
stahl gemäß JIS G 4105 mit 30 mm Durchmesser und 4 mm Dicke,
wie in Fig. 1 gezeigt, hergestellt. Eine Spezialveredelung
(super finishing) wurde auf einem oberen Teil der Oberfläche
des Substrats 2 ausgeführt, um eine Oberflächenrauhigkeit Ra
von 0,04 µm zu erzielen. Eine Oberflächenveredelung (super
finishing) wurde auf der oberen Oberfläche des Substrates 2
ausgeführt, um eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,04 µm zu
erreichen. Danach wurde ein harter kohlenstoffbasierender
Film 3 auf die Oberfläche des Substrats 2 durch einen Ionen
plattierungsprozeß mit einem Kohlenstoffionenstrahl, wie es
in der Fig. 1 gezeigt ist, abgeschieden. Der Oberflächenbe
reich des harten kohlenstoffbasierenden Filmes 3 wurde auf
einen Wasserstoffgehalt von < 10 Atom% abgeschätzt. Als Er
gebnis wurde ein gleitbewegliches Element 1, wie es in der
Fig. 1 gezeigt ist, hergestellt mit einer Oberflächenrauhig
keit Ra von 0,09 µm, ohne daß dieses Element einem Verede
lungsprozeß nach Bildung des harten kohlenstoffbasierenden
Films 3 unterworfen werden mußte.
Das gleitbewegliche Element 1 von Ausführungsbeispiel 3 wurde
ähnlich wie im Ausführungsbeispiel 2 hergestellt mit der Aus
nahme, daß die obere Oberfläche des gleitbeweglichen Elements
1 geläppt wurde, so daß das gleitbewegliche Element eine
Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,03 µm hatte.
Zuerst wurde ein scheibenförmiges Substrat 2 aus carburiertem
Stahl (nach JIS SCM415) mit einem Durchmesser von 30 mm und
einer Dicke von 4 mm, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist, her
gestellt. Eine Oberflächenvergütung (super finishing) wurde
auf der oberen Oberfläche des Substrats 2 vorgenommen, so daß
dieses eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,04 µm hatte. Da
nach wurde ein diamantartiger Kohlenstofffilm (DLC) oder ein
harter kohlenstoffbasierender Film 3 auf der oberen Oberflä
che des Substrats 2 durch ein plasmaverstärktes CVD-Verfahren
mit einem Kohlenwasserstoffgas abgeschieden. Der Oberflächen
bereich des harten kohlenstoffbasierenden Filmes 3 wurde auf
einen Wasserstoffgehalt von mehr als 10 Atom% abgeschätzt.
Danach wurde das Substrat 2 mit dem DLC-Film auf den Sub
strathalter 24 in den Plasmabehandlungsapparat 21 eingebracht
und einer Sauerstoffplasmabehandlung unterworfen, um den
Oberflächenbereich des harten kohlenstoffbasierenden Filmes 3
mit einem Sauerstoffgehalt unter den folgenden Bedingungen zu
versehen: Die RF-Eingangsleistung war 50 W; die Sauerstoff
gasflußrate war 10 cc/min. und die Vorspannungsspannung (bias
voltage) betrug -100 V. Als Ergebnis wurde ein gleitbewegli
ches Element 1, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist, herge
stellt, welches einen harten kohlenstoffbasierenden Film auf
wies, dessen Oberflächenbereich einen Sauerstoffgehalt von
ungefähr 3,5 Atom% aufwies.
Das gleitbewegliche Element 1 aus dem Ausführungsbeispiel 3
wurde auf dem Substrathalter 24 in den Plasmabehandlungsappa
rat 21 eingebracht und einer Sauerstoffplasmabehandlung ähn
lich zu der aus dem Ausführungsbeispiel 4 unterworfen. Der
harte kohlenstoffbasierende Film 3 wurde auf einen Wasser
stoffgehalt von weniger als 10 Atom% abgeschätzt. Als Ergeb
nis wurde ein gleitbewegliches Element 1, wie es in der Fig.
1 gezeigt ist erzielt, das einen harten kohlenstoffbasieren
den Film aufwies, dessen Oberflächenbereich einen Sauerstoff
gehalt von ungefähr 3,5 Atom% aufwies.
Das gleitbewegliche Element 1 aus dem Ausführungsbeispiel 1
wurde auf dem Substrathalter 24 in den Plasmabehandlungsappa
rat 21 eingebracht, so daß der polykristalline Diamantfilm
oder der harte kohlenstoffbasierende Film 3 einer Stickstoff
plasmabehandlung unterworfen wurde, um den Oberflächenbereich
des harten kohlenstoffbasierenden Filmes 3 mit einem Stick
stoffgehalt zu versehen, unter Bedingungen die ähnlich zu de
nen aus den Ausführungsbeispielen 4 und 5 waren mit der Aus
nahme, daß die Sauerstoffgasflußrate durch eine Stickstoff
gasflußrate ersetzt wurde. Der harte kohlenstoffbasierende
Film 3 wurde auf einen Wasserstoffgehalt von weniger als
10 Atom% abgeschätzt. Als Ergebnis wurde ein gleitbewegliches
Element 1 im Ausführungsbeispiel 6 hergestellt, das einen
harten kohlenstoffbasierenden Film 3 aufwies, dessen Oberflä
chenbereich einen Stickstoffgehalt von ungefähr 5,7 Atom%,
wie es in der Fig. 1 gezeigt ist, aufwies.
Als erstes wurde ein scheibenförmiges Substrat aus carburie
tem Stahl (carburized steel) nach JIS SCM415 hergestellt mit
einem Durchmesser von 30 mm und einer Dicke von 4 mm, wie es
in der Fig. 1 gezeigt ist. Die obere Oberfläche des Sub
strats wurde geschliffen, um eine Oberflächenrauhigkeit Ra
von 0,24 µm aufzuweisen. Danach wurde die obere Oberfläche
des Substrats 2 einer Manganphosphatbehandlung zur Erzielung
einer Manganphosphatbeschichtung unterzogen. Als Ergebnis
wurde ein gleitbewegliches Element im Vergleichsbeispiel 1
hergestellt, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist.
Als erstes wurde ein Substrat aus carburiertem Stahl (carbu
rized steel) nach JIS SCM415 hergestellt mit einem Durchmes
ser von 30 mm und einer Dicke von 4 mm, wie es in der Fig. 1
gezeigt ist. Danach wurde eine Oberflächenvergütung der obe
ren Oberfläche des Substrats 2 vorgenommen, so daß eine Ober
flächenrauhigkeit Ra von 0,04 µm erzielt wurde. Als ein Er
gebnis wurde ein gleitbewegliches Element im Vergleichsbei
spiel 2 erhalten, ähnlich zu dem, wie es in der Fig. 1 ge
zeigt ist.
Das gleitbewegliche Element des Vergleichsbeispiels 2 wurde
einem Ionenplattierprozeß unterworfen, in welchem die Ober
fläche des gleitbeweglichen Elements mit einer Chromni
trit(CrN)-Schicht versehen wurde. Als Ergebnis wurde ein
gleitbewegliches Element im Vergleichsbeispiel 3, wie es in
der Fig. 1 gezeigt ist, hergestellt, mit einem Chromnitrit-
Film, der eine Dicke von 2,0 µm und eine Oberflächenhärte Hv
von 1500 aufwies.
Als erstes wurde ein scheibenförmiges Substrat aus Keramik
(Siliziumnitrid) hergestellt mit einem Durchmesser von 30 mm
und einer Dicke von 4 mm, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist.
Ein polykristalliner Diamantfilm (synthetisiert in der Gas
phase) mit einer Dicke von 10,0 µm wurde auf einer oberen
Oberfläche des Substrats mit einem thermischen CVD-Verfahren
abgeschieden, um einen harten kohlenstoffbasierenden Film,
ähnlich zu dem, der in der Fig. 1 gezeigt ist, zu erzielen.
Der harte kohlenstoffbasierende Film 3 wurde auf einen Was
serstoffgehalt von weniger als 10 Atom% abgeschätzt. Als Er
gebnis wurde ein gleitbewegliches Element im Vergleichsbei
spiel 4, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist, hergestellt mit
einer Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,12 µm.
Als erstes wurde ein scheibenförmiges Substrat aus carburier
tem Stahl (carburized steel) gemäß JIS SCM415 mit einem
Durchmesser von 30 mm und einer Dicke von 4 mm hergestellt,
wie es in der Fig. 1 gezeigt ist. Danach wurde eine Oberflä
chenvergütung (super finishing) der oberen Oberfläche des
Substrats vorgenommen, um eine Oberflächenrauhigkeit Ra von
0,04 µm zu erzielen. Danach wurde ein diamantartiger Kohlen
stofffilm (DLC) auf der oberen Oberfläche des Substrats durch
ein plasmaverstärktes CVD-Verfahren mit einem Kohlenwasser
stoffgas abgeschieden. Der Oberflächenbereich des harten koh
lenstoffbasierenden Films wurde auf einen Wasserstoffgehalt
von mehr als 10 Atom% geschätzt. Als Ergebnis wurde ein
gleitbewegliches Element im Ausführungsbeispiel 5 herge
stellt, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist.
Als erstes wurde ein scheibenförmiges Substrat aus carburier
tem Stahl (carburized steel) nach JIS SCM415 mit einem Durch
messer von 30 mm und einer Dicke von 4 mm hergestellt, wie es
in der Fig. 1 gezeigt ist. Auf der oberen Oberfläche des
Substrats wurde ein Schleifen ausgeführt, um eine Oberflä
chenrauhigkeit Ra von 0,20 µm zu erzielen. Danach wurde ein
harter kohlenstoffbasierender Film auf die obere Oberfläche
des Substrats durch einen Ionenplattierungsprozeß mit einem
Kohlenstoffionenstrahl abgeschieden. Der Oberflächenbereich
des harten kohlenstoffbasierenden Films wurde auf einen Was
serstoffgehalt von weniger als 10 Atom% abgeschätzt. Als Er
gebnis wurde ein gleitbewegliches Element im Vergleichsbei
spiel 6 hergestellt, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist, mit
einer Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,25 µm.
Das gleitbewegliche Element des Vergleichsbeispiels 6 wurde
auf dem Substrathalter 24 in die Plasmabehandlungsapparatur
21 gebracht und einer Sauerstoffplasmabehandlung ähnlich zu
der aus dem Ausführungsbeispiel 4 unterworfen. Der Oberflä
chenbereich des harten kohlenstoffbasierenden Films wurde auf
einen Wasserstoffgehalt von weniger als 10 Atom% abgeschätzt.
Als Ergebnis wurde ein gleitbewegliches Element im Ver
gleichsbeispiel 7 hergestellt, wie es in der Fig. 1 gezeigt
ist, mit einem harten kohlenstoffbasierenden Film, dessen
Oberflächenbereich einen Sauerstoffgehalt von ungefähr
40 Atom% aufwies.
Die wichtigsten Punkte der Ausführungsbeispiele und Ver
gleichsbeispiele sind in der Tabelle 1 gezeigt.
Um die Eigenschaften (performance) der gleitbeweglichen Ele
mente nach der vorliegenden Erfindung zu bewerten, wurden die
Reibungskoeffizienten der gleitbeweglichen Element durch ei
nen Reibungstester, der nach dem Nadel-auf-Scheibe (pin-on-
disk)-Verfahren arbeitet, wie er in der Fig. 3 gezeigt ist,
gemessen.
Der Reibungstester 41 beinhaltete eine Arbeitsplatte 43, die
drehbar durch eine drehbare Welle 42 gelagert war. Drei
Stahlkugeln 44 waren fest auf einem Kugelhalter 46 aufge
bracht und oberhalb der Arbeitsplatte 43 angeordnet. Jede
Stahlkugel 44 hatte einen Durchmesser von 3/8 Inch und be
stand aus SUJ2, einem kohlenstoffreichen Chromlagerstahl nach
JIS G 4805. Ein gleitbewegliches Element (aus den Ausfüh
rungsbeispielen und den Vergleichsbeispielen) wurde fest auf
der Arbeitsplatte 43 als Teststück befestigt, so daß die
Stahlkugeln 44 in gleitendem Kontakt mit dem gleitbeweglichen
Element 1 waren. Die Stahlkugeln 44 wurden auf das gleitbe
wegliche Element mit einer Last von 1,0 kgf über eine Feder
45 gepreßt, wobei eine Federhalterung 46a mit dem Kugelhalter
46 verbunden war. Die drehbare Welle 42 war direkt mit einem
Motor 47 verbunden und drehte sich mit einer relativen Gleit
geschwindigkeit von 0,01 bis 0,1 m/s bezüglich der Stahlku
geln 44. Eine Lastzelle 48 wurde mit der Federhalterung 46a
verbunden, um so eine Kraft zu messen, die durch ein Drehmo
ment in Folge einer Reibung zwischen den Stahlkugeln 44 und
dem gleitbeweglichen Element 1 erzeugt wurde. Zusätzlich wur
de ein Ölbad 50 bereitgestellt, so daß das gleitbewegliche
Element 1 in ein Schmieröl 49 getaucht werden konnte. Die
Temperatur des Schmieröls 49 wurde auf eine Temperatur von
ungefähr 80°C durch eine Öltemperaturkontrolleinheit (nicht
gezeigt) eingestellt. Das Schmieröl war ein Maschinenschmier
öl (5W-30SG), wie es auf dem Markt erhältlich ist. Aus der
aus dem Drehmoment gemessenen Kraft wurde ein Reibungskoeffi
zient µ berechnet, wie er in der Tabelle 1 aufgelistet ist.
In diesem Experiment wurden zwei Arten von Reibungskoeffizi
enten µ gemessen. Ein Reibungskoeffizient µ wurde in dem
Schmieröl gemessen, wohingegen der andere Reibungskoeffizient
µ ohne das Schmieröl oder ohne Schmierung gemessen wurde, so
daß kein Schmieröl in dem Ölbad 50 vorlag. Die Meßbedingungen
waren bei beiden Reibungskoeffizienten die gleichen: die
Last, die auf die drei Stahlkugeln 44 angewendet wurde, be
trug 1 kgf und die relative Gleitgeschwindigkeit betrug
0,25 m/s (250 rpm).
Wie aus den Testergebnissen, die in der Tabelle 1 aufgelistet
sind, deutlich wird, haben die harten kohlenstoffbasierenden
Filme der Ausführungsbeispiele eine feste Schmiercharakteri
stik und demzufolge sind die gleitbeweglichen Element der
Ausführungsbeispiele in ihren Reibungskoeffizienten niedriger
als die gleitbeweglichen Elemente des Vergleichsbeispiels 2,
das keinen harten Film aufweist, und der Vergleichsbeispiele
1 und 3, die harte Filme aufweisen, die aber keine festen
Schmiercharakteristiken aufweisen, solange keine Schmierung
vorgenommen wird.
Unter der Bedingung einer Schmierung mit Schmieröl weist das
gleitbewegliche Element des Vergleichsbeispiels 5, das einen
harten Film aus diamantartigem Kohlenstoff mit einem Wasser
stoffgehalt von mehr als 10 Atom% aufweist, allgemein gleich
wertige Reibungskoeffizienten zu den gleitbeweglichen Elemen
ten der Vergleichsbeispiele 1 und 2 auf, die keinen harten
Film aufweisen. Der Reibungskoeffizient ist höher als 0,07
und demzufolge in Bezug auf die Reibungsverminderung niedrig
gerade bei dem gleitbeweglichen Element aus dem Vergleichs
beispiel 4, das einen harten Film aus polykristallinem Dia
mant oder amorphem Kohlenstoff aufweist in dem Fall, in dem
die Oberflächenrauhigkeit Ra des gleitbeweglichen Elements
über 0,10 µm beträgt.
Im Kontrast dazu weisen die gleitbeweglichen Elemente der
Ausführungsbeispiele 1 bis 6 einen Reibungskoeffizienten von
nicht mehr als 0,07 auf. Diese gleitbeweglichen Elemente sind
mit harten Filmen versehen, die einen Wasserstoffgehalt von
weniger als 10 Atom% aufweisen und/oder einen spezifizierten
Stickstoff- oder Sauerstoffgehalt und eine Oberflächenrauhig
keit Ra von nicht mehr als 0,01 µm aufweisen. Dies führt da
zu, daß die Reibungsverluste dieser gleitbeweglichen Elemente
gerade in Schmieröl effektiv erniedrigt werden können.
Darüber hinaus wurde ein Reibungsverlustdrehmoment, das heißt
ein Drehmoment, das einem Reibungsverlust entspricht, für ei
ne Nocke einer Nockenwelle eines Ventilbetätigungsmechanismus
einer Verbrennungskraftmaschine gemessen für die Fälle, in
denen die gleitbeweglichen Elemente des Ausführungsbeispiels
5 und der Vergleichsbeispiele 1, 2, 3 und 5 als Justierkeil
(adjusting shim) benutzt wurden, indem eine Maschine benutzt
wurde, die einen Ventilbetätigungsmechanismus aufwies, wie er
in Fig. 4 gezeigt wird.
In dem Ventilbetätigungsmechanismus, der in der Fig. 4 ge
zeigt ist, wurde die Nockenwelle 52, die Nocken 51 aufwies,
durch einen Riemen (timing belt) durch die Maschine in Rota
tion versetzt. Ein Maschinenventil 53 (Einlaß- oder Auslaß
ventil) wurde gleitbeweglich in eine Ventilführung 54 einge
setzt. Ein Ventilöffner 55 wurde an einem oberen Ende des
Ventils 53 angeordnet. Eine Ventilfeder 57 wurde zwischen dem
Ventilöffner 55 und einem Zylinderkopf 56 angeordnet. Der
obere Endbereich der Ventilfeder 57 ist an einen Rückhaltebe
reich des Ventils 53 durch einen Rückhalter 58 und einen Bol
zen 59 befestigt. Die Ventilfeder 57 gibt eine Last auf das
Ventil 53 in einer Richtung, in der das Ventil 53 schließt,
ab. Der Justierkeil (adjusting shim) 60 wurde in eine Ausneh
mung im oberen Bereich des Ventilöffners 55 eingepaßt und
wies eine Dicke auf, die ein Spiel von ungefähr 0,3 mm zwi
schen der Nocke 51 und dem Justierkeil (adjusting shim) 60
vorgibt. Sobald die Nockenwelle 52 sich dreht, dreht sich die
Nocke 51 in gleitendem Kontakt mit dem Justierkeil (adjusting
shim) 60, so daß eine Hin- und Herbewegung des Ventils 53
ausgeführt wird.
Die Nockenwelle 52 wurde von einem Motor (nicht gezeigt) über
ein Drehmomentmeter (nicht gezeigt), das an einem Endbereich
der Nockenwelle angeordnet war, angetrieben, um ein Drehmo
ment zu messen, das einem Reibungsverlust entspricht, der
zwischen der Nocke 51 und dem Justierkeil (adjusting shim) 60
hervorgerufen wird, unter folgenden Bedingungen: eine Drehge
schwindigkeit der Nockenwelle 52 betrug 3000 rpm, entspre
chend dem Leerlauf (corresponding to idling); eine maximale
Last von 50 kgf wurde auf die Ventilfeder ausgeübt; das Ma
schinenschmieröl wie eine Temperatur von 80°C auf; die Nocke
51, die den Justierkeil (adjusting shim) 60 gleitend kontak
tierte, wurde einer Oberflächenvergütung (super finishing)
unterworfen, um eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,05 µm
aufzuweisen. Das Ergebnis der Messung des Reibungsver
lustdrehmoments ist in Form eines Balkendiagramms in der
Fig. 5 gezeigt, in welchem die Balken a, b, c, d und e jeweils
Ausführungsbeispiel 5 (1,64 kgcm), Vergleichsbeispiel 1 (2,87 kgcm),
Vergleichsbeispiel 2 (2,40 kgcm), Vergleichsbeispiel 3
(2,43 kgcm) und Vergleichsbeispiel 5 (2,28 kgcm) darstellen.
Wie aus der Fig. 5 offenbar wird, ist das gleitbewegliche
Element der Ausführungsbeispiele verglichen mit denen der
Vergleichsbeispiele niedrig, auch in den Fällen, in denen
beide dieselbe Oberflächenrauhigkeit aufwiesen. Dies führt
dazu, daß das gleitbewegliche Element nach der vorliegenden
Erfindung eine hohe Reibungsperformance aufweist.
Die gesamte Offenbarung der japanischen Patentanmeldung
P 11-102205, die am 9. April 1999 angemeldet wurde, wird als
Bestandteil der Offenbarung der vorliegenden Offenbarung be
trachtet (incorporated by reference).
Obwohl die Erfindung unter Zuhilfenahme verschiedener Ausfüh
rungsbeispiele beschrieben wurde, beschränkt sich die Erfin
dung nicht auf die Ausführungsbeispiele, die oben beschrieben
wurden. Modifikationen und Variationen der obigen Ausfüh
rungsbeispiele sind für Fachleute im Lichte der obigen Lehre
naheliegend. Der Bereich der Erfindung wird durch die beige
fügten Patentansprüche definiert.
Claims (14)
1. Ein gleitbewegliches Element, das unter Schmierölkontakt
verwendet wird, umfassend:
- - ein Substrat und
- - einen harten kohlenstoffbasierenden Film, der auf eine Oberfläche des besagten Substrats abgeschieden ist,
2. Gleitbewegliches Element nach Anspruch 1, wobei besagter
harter kohlenstoffbasierender Film ein Diamantfilm ist,
der durch ein CVD-Verfahren erzeugt wird.
3. Gleitbewegliches Element nach Anspruch 1, wobei der
Oberflächenbereich des besagten harten kohlenstoffbasie
renden Films zumindest eines der Elemente Stickstoff
oder Sauerstoff in einem Bereich von 4 bis 20 Atom% ent
hält.
4. Gleitbewegliches Element nach Anspruch 1, wobei besagter
harter kohlenstoffbasierender Film eine Oberflächenrau
higkeit von weniger als 0,1 µm aufweist.
5. Gleitbewegliches Element nach Anspruch 1, wobei besagter
harter kohlenstoffbasierender Film eine Härte Hv größer
als 1000 aufweist.
6. Gleitbewegliches Element nach Anspruch 1, wobei besagter
harter kohlenstoffbasierender Film eine Dicke von 1 bis
10 µm aufweist und wobei besagter harter kohlenstoffba
sierender Film einen Reibungskoeffizienten von nicht
mehr als 0,07 aufweist, wenn der harte kohlenstoffbasie
rende Film in ein Schmieröl eingetaucht ist.
7. Gleitbewegliches Element nach Anspruch 1,
wobei besagtes Substrat aus einem Material aus der Grup
pe bestehend aus Siliziumnitrid und Stahl gebildet ist.
8. Gleitbewegliches Element nach Anspruch 1,
wobei besagter harter kohlenstoffbasierender Film aus
einem Material gebildet ist, das aus der Gruppe beste
hend aus polykristallinem Diamant, amorphem Kohlenstoff
und diamantartigem Kohlenstoff gebildet ist.
9. Justierkeil zur Verwendung in einem Ventilbetätigungsme
chanismus einer Verbrennungskraftmaschine umfassend:
- - ein Substrat und
- - einen harten kohlenstoffbasierenden Film, der auf eine Oberfläche des besagten Substrats abgeschieden ist,
10. Gleitbewegliches Element zur Verwendung im Kontakt mit
Schmieröl umfassend:
- - ein Substrat und
- - einen harten kohlenstoffbasierenden Film, der auf eine Oberfläche von besagtem Substrats abgeschieden wurde,
11. Gleitbewegliches Element nach Anspruch 1, wobei besagter
harter kohlenstoffbasierender Film durch ein Verfahren
aus der Gruppe von Kohlenstoffionenstrahlverfahren,
thermischem CVD-Verfahren, Ionenplattierprozeß und einem
Sputter-Verfahren hergestellt wird.
12. Gleitbewegliches Element zur Verwendung im Kontakt mit
Schmieröl, umfassend:
- - ein Substrat und
- - einen harten kohlenstoffbasierenden Film, der auf eine Oberfläche von besagtem Substrat abgeschieden ist,
13. Verfahren zum Herstellen eines gleitbeweglichen Ele
ments, das im Kontakt mit Schmieröl verwendet wird, um
fassend:
- - Bereitstellen eines Substrats;
- - Abscheiden eines harten kohlenstoffbasierenden Films auf eine Oberfläche des Substrats durch ein CVD-Verfahren; und
- - Bewirken, daß ein Oberflächenbereich des harten kohlenstoffbasierenden Films zumindest eines der Elemente Stickstoff oder Sauerstoff in einem Be reich von 0,5 bis 30 Atom% durch eine Plasmabehand lung oder ein Ionenimplantationsverfahren enthält.
14. Verfahren zum Herstellen eines gleitbeweglichen Ele
ments, das im Kontakt mit Schmieröl verwendet wird, um
fassend:
- - Bereitstellen eines Substrats;
- - Abscheiden eines harten kohlenstoffbasierenden Films auf eine Oberfläche des Substrats durch ein Verfahren bestehend aus der Gruppe der Verfahren Kohlenstoffionenstrahlverfahren, thermisches CVD- Verfahren, Ionenplattierprozeß und Sputter- Verfahren; und
- - Bewirken, daß der Wasserstoffgehalt in einem Ober flächenbereich des harten kohlenstoffbasierenden Films innerhalb eines Bereichs von nicht mehr als 10 Atom% fällt.
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