DE10017459C2

DE10017459C2 - Gleitelement und Verfahren zur Herstellung desselben

Info

Publication number: DE10017459C2
Application number: DE10017459A
Authority: DE
Inventors: Shojiro Miyake; Yoshiteru Yasuda; Makoto Kano; Yutaka Mabuchi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-04-09
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2002-03-28
Anticipated expiration: 2020-04-08
Also published as: DE10017459A1; JP3555844B2; US6844068B1; US20050118426A1; JP2000297373A; US7273655B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei einem Gleitelement, das einen harten kohlenstoffbasierenden Film aufweist, der eine niedrige Reibungszahl aufweist, und insbesondere auf ein Gleitelement, das einen harten kohlen stoffbasierenden Film aufweist, das geeignet ist, unter einer Betriebsbedingung benutzt zu werden, das einen Kontakt mit Maschinenschmierstoffen, Getriebeölen oder dergleichen vor gibt.

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 werden gegenwärtig auf Gleitelemente oder Teile angewendet, die unter schmier mittelfreien Bedingungen verwendet werden, so zum Beispiel bei Schneidwerkzeugen, wie zum Beispiel Klingen oder einem Bohrer, Herstellwerkzeugen für Schneidwerkzeuge, Metallguß formen für die Plastikverarbeitung, Ventilkegel (valve cocks) und Drehkreuzroller (capstan rollers). Ferner wuchs die Nach frage nach Maschinenteilen, so zum Beispiel in Verbrennung kraftmaschinen, die gleitbeweglich in Schmieröl sind und de ren mechanische Verluste unter dem Gesichtspunkt von Energie sparen und Umweltschutz reduziert sein sollen. Insbesondere wurde danach gesucht, solche Maschinenteile in der Reibung zu vermindern unter Zuhilfenahme der oben erwähnten harten koh lenstoffbasierenden Filme, die feste Festschmiereigenschaften (solid lubricating characteristics) aufweisen, die unter ei ner schweren Reibungsbedingung, die einen hohen Reibungsver lust erzeugt, verwendet werden.

Unter diesem Bezug kann in dem Fall, in dem ein Gleitelement, das mit den oben erwähnten harten kohlenstoffbasierenden Film beschichtet wird und gleitbewegbar in einem Maschinen schmieröl, Getriebeöl oder dergleichen benutzt wird, eine niedrige Reibungscharakteristik erhalten werden bis zu einem gewissen Bereich, aufgrund der Glätte des harten kohlenstoff basierenden Films. Es hat sich gezeigt, daß die gleitbewegli chen Teile, die mit einem harten kohlenstoffbasierenden Film beschichtet worden sind, im allgemeinen in ihrer niedrigen Reibungscharakteristik zu solchen gleitbeweglichen Teilen, die mit harten Filmen beschichtet worden sind, die Fest schmiereigenschaften (solid lubricating characteristics) auf weisen, so zum Beispiel mit denjenigen, die durch Ionenplat tieren von Titannitrid (TiN) oder Chromnitrid (CrN) gebildet wurden. Mit anderen Worten hat es sich als Problem gezeigt, daß das Gleitelement, das mit einem herkömmlichen kohlen stoffbasierenden Film beschichtet worden ist, im allgemeinen in seinen niedrigen Reibungscharakteristiken in Schmieröl zu gleitbeweglichen Teilen gleich ist, die mit Filmen beschichtet worden sind, die keine festen Benetzungscharakteristiken aufweisen und im allgemeinen die gleiche Oberflächenrauhig keit aufweisen oder im Vergleich zu oberflächenvergüteten (super finished) Stahlteilen, auch wenn diese mit herkömmli chen kohlenstoffbasierenden Filmen beschichtet wurden, die die festen benetzenden Charakteristiken aufweisen.

Insbesondere wenn drei Stahlkugeln mit einem Durchmesser von 0,9525 cm (3/8 Inch) auf einen harten kohlenstoffbasierenden Film von diamantartigem Kohlenstoff unter einer Last von 9,806650 N (1 kgf) in ein Schmieröl gedrückt werden und mit einer Relativgeschwindigkeit von 0,03 m/sec gleiten, weist der harte kohlenstoffbasierende Film mit diamantartigem Koh lenstoff einen Reibungskoeffizienten auf, der zwischen 0,08 und 0,12 rangiert, welcher im allgemeinen derselbe ist, der von ionenplattierten Chromnitrid(CrN)-Filmen oder von Stahlmaterial, das im allgemeinen dieselbe Oberflächenrauhig keit aufweist und nicht mir einer Hartbeschichtungsbehandlung versehen worden ist, auf.

Darüber hinaus wurden Gleitelemente oder Teile, die mit Mo lybdändisulfid (MoS₂) oder Polytetraflouroethylen (PTFE) be schichtet worden sind, die feste Benetzungscharakteristiken aufweisen, in praktischen Gebrauch genommen, um eine niedrige Reibungscharakteristik zu realisieren, die einen Reibungs koeffizienten µ < 0,07 in Schmieröl aufweist, wie zum Bei spiel Maschinenschmieröl oder Getriebeöl. In dem Fall, in dem solche herkömmlichen Gleitelemente oder Teile weiter unter schweren Bedingungen und unter einem hohen Lagerdruck (bea ring pressure) benutzt werden, sind diese unzureichend im Ab nutzungswiderstand, so daß die notwendige Beständigkeit (per formance) des Abnutzungswiderstands nur in einer Anfangsperi ode beim Betrieb erreicht werden kann, aber nicht für eine längere Betriebszeit aufrecht erhalten werden kann.

Aus dem Artikel "Neuartige Laufflächen-Schutzverfahren für Kolben von Verbrennungsmotoren" von E. Meyer-Rässler in der VDI-Zeitschrift 1942, Band 86, Nr. 15/16, S. 245 bis 247, ist es bekannt, auf Kolbengleitflächen, die im Kontakt mit Schmieröl verwendet werden, eine weiche, auf Kunststoff ba sierende Schicht aus Graphit aufzubringen.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbes sertes Gleitelement bereitzustellen, welches die Nachteile, die mit herkömmlichen Gleitelementen verbunden sind, welche im Kontakt mit Schmieröl verwendet werden, effektiv beseiti gen kann.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Gleitelement bereitzustellen, welches eine hohe Abnutzungsbeständigkeit aufweist, auch unter der Bedingung eines Kontaktes mit Schmieröl und für eine lange Zeit der Be nutzung.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Gleitelement bereitzustellen, dessen Festbenet zungscharakteristik auch in Schmieröl effektiv ist, so daß eine niedrige Reibungscharakteristik mit einem Reibungs koeffizient µ von nicht höher als 0,07 gezeigt werden kann.

Ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einem Gleitelement, das in Kontakt mit Schmieröl verwendet wird. Das Gleitelement weist ein Substrat auf. Ein harter kohlen stoffbasierender Film ist auf eine Oberfläche des Substrats abgeschieden. Der harte kohlenstoffbasierende Film hat einen Oberflächenbereich, welcher zumindest ein Element der Elemen te 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 Gleitelement, das in Kontakt mit einem Schmieröl benutzt wird. Das Gleitelement weist ein Substrat auf. Ein harter kohlenstoffbasierender Film ist auf eine Oberfläche des Sub strats abgeschieden. Der harte kohlenstoffbasierende Film weist einen Oberflächenbereich auf, der Wasserstoff in einem Betrag von nicht mehr als 10 Atom% aufweist.

Ein vierter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in ei nem Gleitelement, das in Kontakt mit einem Schmieröl benutzt wird. Das Gleitelement weist ein Substrat auf. Ein harter kohlenstoffbasierender Film ist auf eine Oberfläche des Sub strats abgeschieden. Der harte kohlenstoffbasierende 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 Wasser stoff in einem Bereich von nicht mehr als 10 Atom% beinhal tet.

Ein fünfter Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in ei nem Verfahren zum Herstellen eines Gleitelements, das in Kon takt mit einem Schmieröl benutzt wird. Das Herstellverfahren umfaßt (a) Bereitstellen eines Substrats, (b) Abscheiden ei nes harten kohlenstoffbasierenden Films auf eine Oberfläche des Substrats durch ein CVD-Verfahren; und (c) Bewirken, daß ein Oberflächenbereich des harten kohlenstoffbasierenden Films zumindest eines der Elemente Stickstoff und Sauerstoff in einem Bereich von 0,5 bis 30 Atom% durch eine Plasmabe handlung oder einen Ionenimplantationsprozeß beinhaltet.

Ein sechster Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in ei nem Herstellverfahren eines Gleitelements, das in Kontakt mit einem Schmieröl benutzt wird. Das Herstellverfahren umfaßt (a) Bereitstellen eines Substrats; und (b) Abscheiden eines harten kohlenstoffbasierenden Films auf eine Oberfläche des Substrats durch einen Kohlenstoffionenstrahlprozeß, ein ther misches CVD-Verfahren, einen Ionenplattierprozeß und einen Sputter-Prozeß, um den Gehalt von Wasserstoff in einem Ober flächenbereich des harten kohlenstoffbasierenden Films inner halb 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 Gleitelements nach der vorliegenden Erfindung;

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 Gleitelement nach der vorliegenden Erfindung herzustellen;

Fig. 3 ist eine Schnittansicht zur Erklärung eines Reibungstesters (friction tester) zum Messen eines Reibungs koeffizienten des Gleitelements nach der vorliegenden Erfin dung;

Fig. 4 ist eine fragmentarische Schnittansicht zur Erklärung eines essentiellen Teiles einer Ventilbetätigungs vorrichtung einer Verbrennungskraftmaschine, in welcher das Gleitelement 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 Gleitelement, das in Kontakt mit einem Maschinenöl benutzt wird, ein Substrat auf. Darüber hinaus ist auf eine Oberfläche des Substrats ein harter kohlenstoffbasierender Film abgeschieden. Der harte kohlenstoffbasierende Film ist ein Film, dessen Hauptkompo nente Kohlenstoff ist. 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. Der Oberflächenbereich des harten kohlenstoffbasierenden Films beinhaltet 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 Oberflächenbereichs 1/10 des Oberflächenbereichs ist. Demzufolge enthält zumindest der Oberflächenbereich des harten kohlenstoffbasierenden Films Stickstoff und/oder Sauerstoff in dem oben aufgeführten Be trag. Es versteht sich, daß Stickstoff und/oder Sauerstoff in dem oben erwähnten Betrag in dem harten kohlenstoffbasieren den Film anders als im Oberflächenbereich enthalten sein kann.

In einem so zusammengesetzten Gleitelement, das einen harten kohlenstoffbasierenden Film aufweist, dessen Oberflächenbe reich zumindest eines der Elemente Stickstoff oder Sauerstoff in einem Bereich von 0,5 bis 30 Atom% aufweist, sind ein gro ßer Betrag von polaren Gruppen gegenwärtig an der Oberfläche des harten kohlenstoffbasierenden Films und demzufolge können ölige Bestandteile (oiliness agents), die in Schmierölen ent halten sind, physikalisch oder chemisch an der Oberfläche des harten kohlenstoffbasierenden Films adsorbiert werden. Als Ergebnis können niedrige Reibungscharakteristiken bei dem harten kohlenstoffbasierenden Film eingestellt sein, so daß der harte kohlenstoffbasierende Film einen niedrigen Rei bungskoeffizienten µ von nicht höher als 0,07 aufweist. Wenn der Inhalt von Stickstoff und/oder Sauerstoff im Oberflächen bereich des harten kohlenstoffbasierenden Films weniger als 0,5 Atom% ist, besteht eine Tendenz, daß die oben erwähnte niedrige Reibungscharakteristik in Schmieröl nicht realisiert werden kann. Im Kontrast dazu ist die Verschleißbeständigkeit unter einem hohen Lagerdruck unzureichend, 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 Reibungscha rakteristik in Schmieröl gewährleistet, ohne daß die Ver schleißbeständigkeit und die Glätte des harten kohlenstoffba sierenden Films beeinträchtigt würde. Der Inhalt von Stick stoff und/oder Sauerstoff wird durch ein Röntgenfotoelektro nenspektrum (XPS) "SK-5600" (hergestellt von Physical Elec tronics Inc.) gemessen.

Das Gleitelement wird durch ein Verfahren hergestellt, das (a) das Bereitstellen eines Substrats; (b) das Abscheiden ei nes harten kohlenstoffbasierenden Films auf eine Oberfläche des Substrats durch ein CVD-Verfahren; und (c) das Bewirken, daß ein Oberflächenbereich des harten kohlenstoffbasierenden Films zumindest eines der Elemente Stickstoff oder Sauerstoff in einem Bereich von 0,5 bis 30 Atom% entweder durch eine Plasmabehandlung oder durch einen Ionenimplantationsprozeß 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 Gleitelement 1 wird vorzugsweise als Justierkeil (adju sting shim) in der Form, wie sie in der Fig. 1 gezeigt ist, benutzt. Der Justierkeil (adjusting shim) ist beispielsweise auf einen Ventilöffner für ein Maschinenventil (Einlaß- oder Auslaßventil) einer Verbrennungskraftmaschine eines Automo bils. Der Ventilöffner bildet einen Teil eines Ventilbetäti gungsmechanismus zum Betätigen eines Maschinenventils während des Maschinenbetriebs. Der Justierkeil (adjusting 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 Maschinenventils zu ju stieren.

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.

Ausführungsbeispiel 1

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 Gleitelement 1, wie in der Fig. 1 gezeigt, hergestellt.

Ausführungsbeispiel 2

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 Gleitelement 1, wie es in der Fig. 1 ge zeigt ist, hergestellt mit einer Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,09 µm, ohne daß dieses Element einem Veredelungsprozeß nach Bildung des harten kohlenstoffbasierenden Films 3 unterworfen werden mußte.

Ausführungsbeispiel 3

Das Gleitelement 1 von Ausführungsbeispiel 3 wurde ähnlich wie im Ausführungsbeispiel 2 hergestellt mit der Ausnahme, daß die obere Oberfläche des Gleitelements 1 geläppt wurde, so daß das Gleitelement eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,03 µm hatte.

Ausführungsbeispiel 4

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, hergestellt. 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 1/6 m³/s (10 cc/min); und die Vorspannungs spannung (bias voltage) betrug -100 V. Als Ergebnis wurde ein Gleitelement 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.

Ausführungsbeispiel 5

Das Gleitelement 1 aus dem Ausführungsbeispiel 3 wurde auf dem Substrathalter 24 in den Plasmabehandlungsapparat 21 ein gebracht und einer Sauerstoffplasmabehandlung ähnlich zu der aus dem Ausführungsbeispiel 4 unterworfen. Der harte kohlen stoffbasierende Film 3 wurde auf einen Wasserstoffgehalt von weniger als 10 Atom% abgeschätzt. Als Ergebnis wurde ein Gleitelement 1, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist erzielt, das einen harten kohlenstoffbasierenden Film aufwies, dessen Oberflächenbereich einen Sauerstoffgehalt von ungefähr 3,5 Atom% aufwies.

Ausführungsbeispiel 6

Das Gleitelement 1 aus dem Ausführungsbeispiel 1 wurde auf dem Substrathalter 24 in den Plasmabehandlungsapparat 21 ein gebracht, so daß der polykristalline Diamantfilm oder der harte kohlenstoffbasierende Film 3 einer Stickstoffplasmabe handlung unterworfen wurde, um den Oberflächenbereich des harten kohlenstoffbasierenden Filmes 3 mit einem Stickstoff gehalt zu versehen, unter Bedingungen die ähnlich zu denen aus den Ausführungsbeispielen 4 und 5 waren mit der Ausnahme, daß die Sauerstoffgasflußrate durch eine Stickstoffgasflußra te ersetzt wurde. Der harte kohlenstoffbasierende Film 3 wur de auf einen Wasserstoffgehalt von weniger als 10 Atom% abge schätzt. Als Ergebnis wurde ein Gleitelement 1 im Ausfüh rungsbeispiel 6 hergestellt, das einen harten kohlenstoffba sierenden Film 3 aufwies, dessen Oberflächenbereich einen Stickstoffgehalt von ungefähr 5,7 Atom%, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist, aufwies.

Vergleichsbeispiel 1

Als erstes wurde ein scheibenförmiges Substrat aus carburier 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 Gleitelement im Vergleichsbeispiel 1 hergestellt, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist.

Vergleichsbeispiel 2

Als erstes wurde ein Substrat aus carburiertem Stahl (carbu rized 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. 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 Gleitelement im Vergleichsbeispiel 2 erhal ten, ähnlich zu dem, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist.

Vergleichsbeispiel 3

Das Gleitelement des Vergleichsbeispiels 2 wurde einem Ionen plattierprozeß unterworfen, in welchem die Oberfläche des Gleitelements mit einer Chromnitrit(CrN)-Schicht versehen wurde. Als Ergebnis wurde ein Gleitelement im Vergleichsbei spiel 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.

Vergleichsbeispiel 4

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 Gleitelement im Vergleichsbeispiel 4, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist, hergestellt mit einer Oberflä chenrauhigkeit Ra von 0,12 µm.

Vergleichsbeispiel 5

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 Glei telement im Ausführungsbeispiel 5 hergestellt, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist.

Vergleichsbeispiel 6

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 Gleitelement im Vergleichsbeispiel 6 herge stellt, wie es in der Fig. 1 gezeigt ist, mit einer Oberflä chenrauhigkeit Ra von 0,25 µm.

Vergleichsbeispiel 7

Das Gleitelement des Vergleichsbeispiels 6 wurde auf dem Sub strathalter 24 in die Plasmabehandlungsapparatur 21 gebracht und einer Sauerstoffplasmabehandlung ähnlich zu der aus dem Ausführungsbeispiel 4 unterworfen. Der Oberflächenbereich des harten kohlenstoffbasierenden Films wurde auf einen Wasser stoffgehalt von weniger als 10 Atom% abgeschätzt. Als Ergeb nis wurde ein Gleitelement im Vergleichsbeispiel 7 herge stellt, 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 Gleitelemente nach der vorliegenden Erfindung zu bewerten, wurden die Reibungs koeffizienten der Gleitelemente durch einen Reibungstester, der nach dem Nadel-auf-Scheibe(pin-on-disk)-Verfahren arbei tet, 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 0,9525 cm (3/8 Inch) und bestand aus SUJ2, einem kohlenstoffreichen Chromla gerstahl nach JIS G 4805. Ein Gleitelement (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 Gleitelement 1 waren. Die Stahlkugeln 44 wurden auf das Gleitelement mit ei ner Last von 9,806650 N (1,0 kgf) über eine Feder 45 ge preßt, 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 Gleitge schwindigkeit von 0,01 bis 0,1 m/s bezüglich der Stahlkugeln 44. Eine Lastzelle 48 wurde mit der Federhalterung 46a ver bunden, um so eine Kraft zu messen, die durch ein Drehmoment in Folge einer Reibung zwischen den Stahlkugeln 44 und dem Gleitelement 1 erzeugt wurde. Zusätzlich wurde ein Ölbad 50 bereitgestellt, so daß das Gleitelement 1 in ein Schmieröl 49 getaucht werden konnte. Die Temperatur des Schmieröls 49 wur de auf eine Temperatur von ungefähr 80°C durch eine Öltempe raturkontrolleinheit (nicht gezeigt) eingestellt. Das Schmieröl war ein Maschinenschmieröl (5W-30SG), wie es auf dem Markt erhältlich ist. Aus der aus dem Drehmoment gemesse nen Kraft wurde ein Reibungskoeffizient µ berechnet, wie er in der Tabelle 1 aufgelistet ist. In diesem Experiment wurden zwei Arten von Reibungskoeffizienten µ gemessen. Ein Rei bungskoeffizient µ wurde in dem Schmieröl gemessen, wohinge gen der andere Reibungskoeffizient µ ahne das Schmieröl oder ohne Schmierung gemessen wurde, so daß kein Schmieröl in dem Ölbad 50 vorlag. Die Meßbedingungen waren bei beiden Rei bungskoeffizienten die gleichen: die Last, die auf die drei Stahlkugeln 44 angewendet wurde, betrug 9,806650 N (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 Gleitelemente der Ausführungs beispiele in ihren Reibungskoeffizienten niedriger als die Gleitelemente des Vergleichsbeispiels 2, das keinen harten Film aufweist, und der Vergleichsbeispiele 1 und 3, die harte Filme aufweisen, die aber keine festen Schmiercharakteristi ken aufweisen, solange keine Schmierung vorgenommen wird.

Unter der Bedingung einer Schmierung mit Schmieröl weist das Gleitelement des Vergleichsbeispiels 5, das einen harten Film aus diamantartigem Kohlenstoff mit einem Wasserstoffgehalt von mehr als 10 Atom% aufweist, allgemein gleichwertige Rei bungskoeffizienten zu den Gleitelementen der Vergleichsbei spiele 1 und 2 auf, die keinen harten Film aufweisen. Der Reibungskoeffizient ist höher als 0,07 und demzufolge in Be zug auf die Reibungsverminderung niedrig gerade bei dem Glei telement aus dem Vergleichsbeispiel 4, das einen harten Film aus polykristallinem Diamant oder amorphem Kohlenstoff auf weist in dem Fall, in dem die Oberflächenrauhigkeit Ra des Gleitelements über 0,10 µm beträgt.

Im Kontrast dazu weisen die Gleitelemente der Ausführungsbei spiele 1 bis 6 einen Reibungskoeffizienten von nicht mehr als 0,07 auf. Diese Gleitelemente sind mit harten Filmen verse hen, die einen Wasserstoffgehalt von weniger als 10 Atom% aufweisen und/oder einen spezifizierten Stickstoff- oder Sau erstoffgehalt und eine Oberflächenrauhigkeit Ra von nicht mehr als 0,01 µm aufweisen. Dies führt dazu, daß die Rei bungsverluste dieser Gleitelemente gerade in Schmieröl effek tiv 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 Gleitelemente 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 490,3325 N (50 kgf) wurde auf die Ventilfeder aus geübt; das Maschinenschmieröl wie eine Temperatur von 80°C auf; die Nocke 51, die den Justierkeil (adjusting shim) 60 gleitend kontaktierte, wurde einer Oberflächenvergütung (su per finishing) unterworfen, um eine Oberflächenrauhigkeit Ra von 0,05 µm aufzuweisen. Das Ergebnis der Messung des Rei bungsverlustdrehmoments ist in Form eines Balkendiagramms in der Fig. 5 gezeigt, in welchem die Balken a, b, c, d und e jeweils Ausführungsbeispiel 5 (0,160829 Nm (1,64 kgcm)), Ver gleichsbeispiel 1 (0,281451 Nm (2,87 kgcm)), Vergleichsbei spiel 2 (0,235360 Nm (2,40 kgcm)), Vergleichsbeispiel 3 (0,238302 Nm (2,43 kgcm)) und Vergleichsbeispiel 5 (0,223592 Nm (2,28 kgcm)) darstellen.

Wie aus der Fig. 5 offenbar wird, ist das Gleitelement der Ausführungsbeispiele verglichen mit denen der Vergleichsbei spiele niedrig, auch in den Fällen, in denen beide dieselbe Oberflächenrauhigkeit aufwiesen. Dies führt dazu, daß das Gleitelement nach der vorliegenden Erfindung eine hohe Rei bungsperformance 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

1. Gleitelement, das unter Schmierölkontakt verwendet wird, umfassend:
ein Substrat und
einen harten kohlenstoffbasierenden Film, der auf eine Oberfläche des besagten Substrats abgeschieden ist,
wobei besagter harter kohlenstoffbasierender Film einen Oberflächenbereich aufweist, der zumindest eines der Elemente Stickstoff oder Sauerstoff in einem Betrag von 0,5 bis 30 Atom% enthält.

2. Gleitelement nach Anspruch 1, wobei besagter harter koh lenstoffbasierender Film ein Diamantfilm ist, der durch ein CVD-Verfahren erzeugt wird.

3. Gleitelement nach Anspruch 1, wobei der Oberflächenbe reich des besagten harten kohlenstoffbasierenden Films zumindest eines der Elemente Stickstoff oder Sauerstoff in einem Bereich von 4 bis 20 Atom% enthält.

4. Gleitelement nach Anspruch 1, wobei besagter harter koh lenstoffbasierender Film eine Oberflächenrauhigkeit von weniger als 0,1 µm aufweist.

5. Gleitelement nach Anspruch 1, wobei besagter harter koh lenstoffbasierender Film eine Härte Hv größer als 1000 aufweist.

6. Gleitelement nach Anspruch 1, wobei besagter harter koh lenstoffbasierender Film eine Dicke von 1 bis 10 µm auf weist und wobei besagter harter kohlenstoffbasierender Film einen Reibungskoeffizienten von nicht mehr als 0,07 aufweist, wenn der harte kohlenstoffbasierende Film in ein Schmieröl eingetaucht ist.

7. Gleitelement nach Anspruch 1, wobei besagtes Substrat aus einem Material aus der Grup pe bestehend aus Siliziumnitrid und Stahl gebildet ist.

8. Gleitelement 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,
wobei besagter harter kohlenstoffbasierender Film einen Oberflächenbereich aufweist, der zumindest eines der Elemente Stickstoff oder Sauerstoff in einem Bereich von 0,5 bis 30 Atom% aufweist.

10. Gleitelement zur Verwendung im Kontakt mit Schmieröl um fassend:
ein Substrat und
einen harten kohlenstoffbasierenden Film, der auf eine Oberfläche von besagtem Substrats abgeschieden wurde,
wobei besagter harter kohlenstoffbasierender Film einen Oberflächenbereich aufweist, der nicht mehr als 10 Atom% Wasserstoff enthält.

11. Gleitelement nach Anspruch 1, wobei besagter harter koh lenstoffbasierender Film durch ein Verfahren aus der Gruppe von Kohlenstoffionenstrahlverfahren, thermischem CVD-Verfahren, Ionenplattierprozeß und einem Sputter- Verfahren hergestellt wird.

12. Gleitelement zur Verwendung im Kontakt mit Schmieröl, umfassend:
ein Substrat und
einen harten kohlenstoffbasierenden Film, der auf eine Oberfläche von besagtem Substrat abgeschieden ist,
wobei besagter harter kohlenstoffbasierender Film einen Oberflächenbereich aufweist, der zumindest eines der Elemente Stickstoff in einem Bereich von 0,5 bis 30 Atom% oder Sauerstoff in einem Bereich von 0,5 bis 30 Atom% aufweist und Wasserstoff in einem Bereich von nicht mehr als 10 Atom% aufweist.

13. Verfahren zum Herstellen eines Gleitelements, das im Kontakt mit Schmieröl verwendet wird, umfassend:
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 Gleitelements, das im Kontakt mit Schmieröl verwendet wird, umfassend:
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.