ES2907144T3

ES2907144T3 - Revestimiento resistente al desgaste y de fricción reducida, método de preparación del mismo y anillo de pistón

Info

Publication number: ES2907144T3
Application number: ES20176159T
Authority: ES
Inventors: Qianxi Liu; Bo Zhang; Kaishun Li
Original assignee: Asimco Shuanghuan Piston Ring Yizheng Co Ltd
Current assignee: Asimco Shuanghuan Piston Ring Yizheng Co Ltd
Priority date: 2019-05-21
Filing date: 2020-05-22
Publication date: 2022-04-22
Anticipated expiration: 2040-05-22
Also published as: US11401598B2; CN109988994A; US20200370162A1; EP3741881A1; JP7018988B2; EP3741881B1; JP2020190031A; CN109988994B

Abstract

Un revestimiento capaz de reducir la fricción y el desgaste, en el que el revestimiento está situado sobre la superficie de un sustrato y el revestimiento comprende una capa adhesiva, una capa de transición, una capa de gradiente y una capa funcional en secuencia en una dirección que se aleja de la superficie del sustrato, en el que la capa de gradiente es una capa de CrMoXN en la que el contenido de Mo aumenta de forma progresiva de un 2,0- 3,0% en peso a un 3,0-6,0% en peso; y la capa funcional comprende al menos una capa cíclica, cada capa cíclica comprende una primera capa de CrMoXN y una segunda capa de CrMoXN en secuencia de abajo a arriba, y el contenido de Mo de la primera capa de CrMoXN es menor que el contenido de Mo de la segunda capa de CrMoXN.

Description

DESCRIPCIÓN

Revestimiento resistente al desgaste y de fricción reducida, método de preparación del mismo y anillo de pistón

Campo técnico

La presente divulgación pertenece al campo de tratamiento de superficies, se refiere a un revestimiento, su método de preparación y sus usos y, en particular, se refiere a un revestimiento resistente al desgaste y de fricción reducida, su método de preparación y un anillo de pistón.

Antecedentes

Para adaptarse a criterios de consumo de combustible cada vez más estrictos, una manera efectiva consiste en mejorar la eficiencia de combustión del motor y reducir las pérdidas por fricción de los componentes del motor. La pérdida por fricción de un conjunto de pistón representa de un 40% a un 60% de la pérdida por fricción global del motor de un vehículo. De este modo, resulta fundamental reducir la pérdida por fricción del conjunto de pistón y se requiere que el anillo de pistón tenga un rendimiento de fricción tan bajo como sea posible a lo largo de la vida útil del mismo.

Para mejorar la eficiencia y la vida útil de un sistema de pistón, se utiliza gradualmente de manera amplia un revestimiento resistente al desgaste de alta dureza. No obstante, a pesar de poder mejorar en gran medida la vida útil de la capacidad de desgaste del par de fricción de revestimiento de un cilindro y un anillo de pistón, el revestimiento duro tiene escasa influencia en el coeficiente de fricción durante el movimiento relativo. Hay dos direcciones de desarrollo. Primero, una dirección de desarrollo es un revestimiento laminado que tiene dureza y blandura coordinadas. Una combinación de un revestimiento duro resistente al desgaste y un revestimiento blando de fricción reducida puede aminorar tanto la fricción como el desgaste. Se informa que la deposición física de vapor de un revestimiento de composite de CrTiAlN/MoST se realiza sobre un acero troquelado en frío Cr12MoV, la aportación ventajosa del revestimiento de CrTiAIN permite que el revestimiento de MoST ejerza su lubricación de manera suficiente, y el revestimiento de MoST reduce significativamente el coeficiente de fricción del revestimiento de CrTiAIN y prolonga de manera efectiva la vida útil del revestimiento. No obstante, existen limitaciones significativas en cuanto al efecto de reducción de fricción del revestimiento MoST. El revestimiento externo blando hace que la dureza del revestimiento de composite sea significativamente menor que la de un revestimiento duro convencional. Además, una vez que se despega el revestimiento externo blando, el efecto de reducción de la fricción desaparece y la tasa de desgaste del revestimiento de composite tiende a aumentar. En segundo lugar, un método efectivo consiste en depositar un revestimiento de tipo diamante que tenga por un lado baja fricción y por otro, menor desgaste. No obstante, el cuello de botella de la aplicación actual y la popularización del revestimiento de tipo diamante es que el revestimiento de tipo diamante preparado por medio de la técnica relacionada tiene una elevada tensión interna. Cuanto mayor sea el espesor del revestimiento, mayor será la tensión. Cuando el espesor de revestimiento supera los 10 gm, la elevada tensión interna percibida por el propio revestimiento hace que el revestimiento se desprenda de forma fácil. Como resultado de ello, se evita que el revestimiento preparado tenga un espesor mayor y una vida útil más prolongada.

El documento CN103789725A divulga un revestimiento de PVD duro de composite de múltiples elementos y capas sobre la superficie de un anillo de pistón. El revestimiento incluye una capa de imprimación de metal individual, una capa de transición de nitruro individual, un revestimiento de nitruro individual, una capa de transición de nitruro múltiple y un revestimiento de nitruro múltiple en secuencia de abajo a arriba. El metal individual es Cr. El nitruro individual es CrN. El nitruro múltiple es Cr(Me)N. Me es uno o una combinación de al menos dos de Al, Mo, W, B, Si o Ti. El revestimiento es una estructura de cinco capas que tiene un espesor total de hasta 60 gm. El revestimiento tiene una elevada fuerza de unión con la superficie del anillo de pistón, alta dureza, bajo coeficiente de fricción y buena resistencia al desgaste. El coeficiente de fricción de un revestimiento de TiN individual o un revestimiento de CrN individual se puede reducir de forma adicional entre un 5% y un 20% cuando se controla la cantidad añadida de elemento de adición de Al, Mo, W, B, Si o Ti. No obstante, la resistencia al desgaste, la durabilidad y el efecto reductor de fricción del revestimiento de PVD se deben mejorar de forma adicional.

Sumario

A la vista de las desventajas de la técnica relacionada, un objeto de la presente divulgación consiste en proporcionar un revestimiento resistente al desgaste y de fricción reducida, un método de preparación del mismo y un anillo de pistón. El revestimiento tiene una intensa fuerza de unión entre capas, elevada dureza, pequeño coeficiente de fricción, efecto de resistencia al desgaste y reducción de fricción y ciclo de vida prolongado.

A tal fin, la presente divulgación adopta la solución que se describe a continuación.

En un primer aspecto, la presente divulgación proporciona un revestimiento resistente al desgaste y de fricción reducida. El revestimiento está situado sobre la superficie de un sustrato. El revestimiento incluye una capa adhesiva, una capa de transición, una capa de gradiente y una capa funcional en secuencia en una dirección que se aleja de la superficie del sustrato.

La capa de gradiente es una capa de CrMoxN en la que el contenido de Mo aumenta de forma progresiva de un 2,0-3,0% en peso a un 3,0-6,0% en peso. La capa de gradiente es una capa de CrMoxN en la que el contenido de Mo aumenta de forma progresiva, lo que reduce eficazmente la tensión interna del revestimiento y garantiza la deposición de un revestimiento más grueso.

La capa funcional incluye al menos una capa cíclica, por ejemplo, 2, 3, 5, 7, 9, 10, 12, 15, 17, 19, 21, 25 o 30 capas cíclicas. Cada capa cíclica incluye una primera capa de CrMoXN y una segunda capa de CrMoXN en secuencia de abajo a arriba. El contenido de Mo de la primera capa de CrMoXN es más bajo que el de la segunda capa de CrMoXN.

El número de capas cíclicas puede ser seleccionado por un experto en la materia según la necesidad del sustrato.

Cuando la capa funcional incluye al menos dos capas cíclicas, la capa funcional es una estructura de modulación de amplitud cíclica. La estructura de modulación de amplitud cíclica garantiza que el contenido de Mo del revestimiento varíe aparentemente de forma cíclica, de manera que el revestimiento tiene un espesor de hasta 80 pm, lo que significa que el espesor de revestimiento aumenta de manera considerable. El contenido de Mo de la primera capa de CrMoxN es menor que el contenido de Mo de la segunda capa de CrMoxN, por lo que la tensión interna entre capas se reduce y la fuerza de unión entre capas aumenta, lo que facilita el aumento del espesor de revestimiento.

En una solución preferida de la presente divulgación, la primera capa de CrMoxN tiene un contenido de Mo de un 3,0% en peso a un 6,0% en peso, por ejemplo, un 3,2% en peso, un 3,5% en peso, un 3,8% en peso, un 4,1% en peso, un 4,5% en peso, un 4,8% en peso, un 5,1% en peso, un 5,3% en peso, un 5,5% en peso o un 5,8% en peso

Preferentemente, la segunda capa de CrMoxN tiene un contenido de Mo de un 10,0% en peso a un 15,0% en peso, por ejemplo, un 10,2% en peso, un 10,3% en peso, un 10,5% en peso, un 10,8% en peso, un 11,2% en peso, un 11,5% en peso, un 11,8% en peso, un 12,2% en peso, un 12,5% en peso, un 12,8% en peso, un 13,1% en peso, un 13,5% en peso, un 13,8% en peso, un 14,3% en peso o un 14,8% en peso.

La capa adhesiva sirve para garantizar que el revestimiento tenga una buena capacidad de unión. La capa de transición sirve para reducir la tensión interna del revestimiento al tiempo que se garantiza el requisito básico inherente de resistencia al desgaste. La capa de gradiente sirve para reducir la tensión interna del revestimiento al tiempo que se garantiza el requisito inherente de resistencia al desgaste y baja fricción. La capa funcional sirve para tener tanto elevada resistencia al desgaste como baja fricción.

En una solución preferida de la presente divulgación, la capa funcional incluye de 4 a 20 capas cíclicas, por ejemplo, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 18 o 19 capas cíclicas.

En una solución preferida de la presente divulgación, la capa adhesiva es una capa de Cr.

Preferentemente, la capa de transición es una capa de CrN y/o una capa de Cr2N.

Preferentemente, el sustrato es un segmento de pistón de acero y/o hierro fundido. El sustrato puede ser otro objeto que sea seleccionado por un experto en la materia según las necesidades prácticas.

En una solución preferida de la presente divulgación, el revestimiento tiene un espesor de 10 pm a 80 pm, por ejemplo, 12 pm, 15 pm, 18 pm, 20 pm, 23 pm, 25 pm, 28 pm, 31 pm, 35 pm, 38 pm, 40 pm, 42 pm, 45 pm, 48 pm, 50 pm, 52 pm, 55 pm, 57 pm, 60 pm, 61 pm, 65 pm, 68 pm, 70 pm, 72 pm, 75 pm o 78 pm. El espesor de revestimiento se puede determinar por parte de un experto en la materia según las necesidades prácticas, tales como el material de sustrato o usos de sustrato. El espesor de revestimiento puede ser de hasta 80 pm, a partir de lo cual se puede apreciar que la fuerza de unión entre las capas del revestimiento es intensa.

Preferentemente, la capa funcional tiene un espesor de 7,5 pm a 55 pm, por ejemplo, 7,8 pm, 8,1 pm, 8,3 pm, 8,5 pm, 9,5 pm, 10,0 pm, 10,3 pm, 10,5 pm, 11,0 pm, 11,5 pm, 11,8 pm, 12,0 pm, 12,5 pm, 13,0 pm, 14,0 pm, 15,0 pm, 18,0 pm, 20,0 pm, 21,0 pm, 22,0 pm, 23,5 pm, 28,3 pm, 30,2 pm, 34,3 pm, 38,1 pm, 40,3 pm, 43,6 pm, 48,5 pm, 50,2 pm o 53,4 pm.

Preferentemente, la relación de espesor de la segunda capa de CrMoxN con respecto a la primera capa de CrMoxN es (2-3) :1, por ejemplo, 2,1:1,2,3:1,2,5:1,2,8:1 o 2,9:1.

Preferentemente, la capa adhesiva tiene un espesor de 0,5 pm a 3 pm, por ejemplo, 0,8 pm, 1,0 pm, 1,2 pm, 1,5 pm, 1,8 pm, 2,1 pm, 2,3 pm, 2,5 pm o 2,7 pm.

Preferentemente, la capa de transición tiene un espesor de 1 pm a 11 pm, por ejemplo, 1,5 pm, 2 pm, 3 pm, 4 pm, 5 pm, 6 pm, 7 pm, 8 pm, 9 pm o 10 pm.

Preferentemente, la capa de gradiente tiene un espesor de 1 pm a 11 pm, por ejemplo, 1,5 pm, 2 pm, 3 pm, 4 pm, 5 pm, 6 pm, 7 pm, 8 pm, 9 pm o 10 pm.

En un segundo aspecto, la presente divulgación proporciona un anillo de pistón. El revestimiento anterior se aplica sobre la superficie del revestimiento. Un anillo de pistón en el que la superficie tenga el revestimiento anterior que tiene un excelente efecto de reducción de fricción y resistencia al desgaste. Este efecto prolonga en gran medida la vida útil del anillo de pistón.

En un tercer aspecto, la presente divulgación proporciona un método de preparación de revestimiento como se describe en el segundo aspecto. El método de preparación incluye las etapas que se describen a continuación.

(1) limpiar la superficie del sustrato para obtener un sustrato limpio;

(2) depositar la capa adhesiva sobre la superficie del sustrato mediante el uso de un dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple;

(3) depositar la capa de transición sobre una superficie de la capa adhesiva utilizando el dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple;

(4) depositar la capa de gradiente sobre una superficie de la capa de transición utilizando el dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple; y

(5) depositar al menos una capa cíclica sobre una superficie de la capa de gradiente utilizando el dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple para formar la capa funcional y obtener el revestimiento.

El revestimiento se puede preparar mediante un dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple. El dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple puede estar seleccionado entre dispositivos de metalizado iónico de arco múltiple PVP.

En una solución preferida de la presente divulgación, la limpieza de la etapa (1) incluye las etapas que se describen a continuación.

(a) desengrasar la superficie de sustrato y someter la superficie de sustrato a limpieza por ultrasonidos, secar el sustrato, introducir el sustrato en el dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple, calentar el sustrato a una temperatura de 380 °C a 450 °C, por ejemplo , 385 °C, 390 °C, 395 °C, 400 °C, 405 °C, 410 °C, 415 °C, 420 °C, 430 °C, 440 °C o 445 °C, y continuación someter a vacío el dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple por debajo de 5,0 x 10-3 Pa, por ejemplo, 4,5 x 10-3 Pa, 4,3 x 10-3 Pa, 4,1 x 10-3 Pa, 3,8 x 10-3 Pa, 3,5 x 10-3 Pa, 3,1 x 10-3 Pa, 2,8 x 10-3 Pa, 2,5 x 10-3 Pa, 2,1 x 10-3 Pa, 1,8 x 10-3 Pa, 1,5 x 10-3 Pa, 0,5 x 10-3 Pa o 0,1 x 10-3 Pa; y

(b) hacer pasar Ar con una pureza de un 99,99% al dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple, permitiendo que los iones de Ar bombardeen y limpien la superficie del sustrato a una tensión de polarización negativa de -800 V a -1200 V, por ejemplo, -850 V, -900 V, -1000 V, -1050 V, -1100 V o -1150 V;

Las condiciones de proceso para la deposición de la capa adhesiva en la etapa (2) incluyen un objetivo de Cr metálico como cátodo, Ar como gas reactivo de trabajo, una corriente de cátodo de 80 A a 120 A, por ejemplo, 82 A, 88 A, 94 A, 100 A, 108 A o 116 A, una presión de 1 Pa a 2 Pa, por ejemplo, 1,1 Pa, 1,2 Pa, 1,3 Pa, 1,5 Pa, 1,7 Pa o 1,9 Pa, y una tensión de polarización negativa de -17 V a -23 V aplicada al sustrato, por ejemplo, -18 V, -19 V, -20 V, -21 V, -22 V o -22,5 V.

Preferentemente, las condiciones de proceso para depositar la capa de transición en la etapa (3) incluyen un objetivo de Cr metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una corriente de cátodo de 80 A a 120 A, por ejemplo, 82 A, 88 A, 94 A, 100 A, 108 A o 116 A, una presión de 4 Pa a 6 Pa, por ejemplo, 4,2 Pa, 4,5 Pa, 4,8 Pa, 5,0 Pa, 5,2 Pa, 5,5 Pa o 5,8 Pa, y una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato, por ejemplo, -31 V, -32 V, - 33 V, -35 V, -37 V, -38 V o -39 V.

Preferentemente, las condiciones de proceso para depositar la capa de gradiente en la etapa (4) incluyen un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4 Pa a 6 Pa, por ejemplo, 4,2 Pa, 4,5 Pa, 4,8 Pa, 5,0 Pa, 5,2 Pa, 5,5 Pa o 5,8 Pa, una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato, por ejemplo, -31 V, -32 V, -33 V, -35 V, -37 V, -38 V o -39 V, y una corriente de cátodo de CrMo que aumenta de manera progresiva de 30 A a 45 A a 40 A a 55 A, por ejemplo, una corriente de cátodo de CrMo que aumenta de manera progresiva de 30 A a 40 A, una corriente de cátodo de CrMo que aumenta de manera progresiva de 30 A a 45 A, una corriente de cátodo de CrMo que aumenta de manera progresiva de 30 A a 50 A, una corriente de cátodo de CrMo que aumenta de manera progresiva de 30 A a 55 A, corriente de cátodo de CrMo que aumenta de manera progresiva de 35 A a 40 A, corriente de cátodo de CrMo que aumenta de manera progresiva de 35 A a 45 A, una corriente de cátodo de CrMo que aumenta de manera progresiva de 35 A a 50 A , una corriente de cátodo de CrMo que aumenta de manera progresiva de 35 A a 55 A, una corriente de cátodo de CrMo que aumenta de manera progresiva de 40 A a 45 A, una corriente de cátodo de CrMo que aumenta de manera progresiva de 40 A a 50 A, una corriente de cátodo de CrMo que aumenta de manera progresiva de 40 A a 55 A, una corriente de cátodo de CrMo que aumenta de manera progresiva de 45 A a 50 A, o una corriente de cátodo de CrMo que aumenta de manera progresiva de 45 A a 55 A.

Preferentemente, las condiciones de proceso para depositar al menos una capa cíclica en la etapa (5) incluyen un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4 Pa a 6 Pa, por ejemplo, 4,2 Pa, 4,5 Pa, 4,8 Pa, 5,0 Pa, 5,2 Pa, 5,5 Pa o 5,8 Pa, una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato, por ejemplo, -31 V, -32 V, -33 V, -35 V, -37 V, -38 V o -39 V, y una corriente de cátodo CrMo de 40 A a 55 A, por ejemplo, 42 A, 43 A, 45 A, 48 A, 50 A, 52 A o 54 A, para depositar la primera capa de CrMoxN; y un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4 Pa a 6 Pa, por ejemplo, 4,2 Pa, 4,5 Pa, 4,8 Pa, 5,0 Pa, 5,2 Pa, 5,5 Pa o 5,8 Pa, una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato, por ejemplo, -31 V, -32 V, -33 V, -35 V, -37 V, -38 V o -39 V, y una corriente de cátodo de CrMo de 80 A a 95 A, por ejemplo, 82 A, 83 A, 85 A, 88 A, 90 A, 92 A o 94 A, para depositar la segunda capa de CrMoxN.

Preferentemente, la etapa (5) incluye depositar de 4 a 20 capas cíclicas, por ejemplo, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 15, 18 o 19 capas cíclicas.

Preferentemente, la duración total del proceso de deposición de la etapa (2) a la etapa (5) es de 8 h a 39 h, por ejemplo, 10 h, 12 h, 14 h, 16 h, 18 h, 20 h, 22 h, 24 h, 26 h, 28 h, 30 h, 32 h, 34 h, 36 h o 38 h.

En una solución preferida de la presente divulgación, el método de preparación del revestimiento incluye las etapas que se describen a continuación.

(1) limpiar la superficie del sustrato para obtener un sustrato limpio; comprendiendo específicamente la limpieza:

(a) desengrasar la superficie del sustrato y someter la misma a una limpieza por ultrasonidos, teñir el sustrato, introducir el sustrato en el dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple, calentar el sustrato a 380 °C a 450 °C, y a continuación someter a vacío el dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple por debajo de 5,0 x 10-3 Pa; y

(b) hacer pasar Ar con una pureza de un 99,99% al dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple, permitiendo que los iones de Ar bombardeen y limpien la superficie del sustrato a una tensión de polarización negativa de -800 V a -1200 V;

(2) depositar la capa adhesiva, una capa de Cr, sobre la superficie del sustrato en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo metálico de Cr como cátodo, Ar como gas reactivo de trabajo, una corriente de cátodo de 80 A a 120 A, una presión de 1 Pa a 2 Pa, y una tensión de polarización negativa de -17 V a -23 V aplicada al sustrato;

(3) depositar la capa de transición, una capa de CrN y/o una capa de C 2N, sobre la capa de Cr en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una tensión de cátodo de 80 A a 120 A, una presión de 4 Pa a 6 Pa y una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato;

(4) depositar la capa de CrMoxN en la que el contenido de Mo aumenta de forma progresiva en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4 Pa a 6 Pa, una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato y una corriente de cátodo CrMo de forma progresiva aumentada de 30 A a 45 A a 40 A a 55 A;

(5) depositar la primera capa de CrMoxN en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4 Pa a 6 Pa, una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato y una corriente de cátodo de CrMo de 40 A a 55 A; y a continuación depositar la segunda capa de CrMoxN en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4 Pa a 6 Pa, una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato y una corriente de cátodo de CrMo de 80 A a 95 A; y

(6) repetir la etapa (5) durante 4 a 20 ciclos hasta el final de la duración del proceso, y sacar el sustrato después de que la temperatura del horno sea inferior a 150 °C para obtener el revestimiento sobre la superficie del sustrato.

La duración total del proceso de deposición de la etapa (2) a la etapa (5) es de 8 h a 39 h.

Los intervalos numéricos descritos en la presente memoria contienen no sólo los valores puntuales enumerados anteriormente, sino también valores puntuales no enumerados en los intervalos numéricos. Debido a la limitación de longitud de la presente solicitud y por motivos de brevedad, no se enumeran en la presente memoria todos los valores puntuales de los intervalos numéricos.

En comparación con la técnica relacionada, la presente divulgación presenta las ventajas que se describen a continuación.

(1) En comparación con un revestimiento de CrN existente, el revestimiento proporcionado en la presente memoria se reduce entre un 10% y un 30% en cuanto a rendimiento global de fricción. Un revestimiento típico de CrN tiene un coeficiente de fricción de 0,60 a 0,70, mientras que el revestimiento proporcionado en la presente memoria tiene un coeficiente de fricción de 0,3 a 0,45. Además, el revestimiento proporcionado en la presente memoria tiene una dureza total de 1400 HV a 2600 HV. A partir de esta dureza se puede ver que el revestimiento proporcionado en la presente memoria tiene una elevada dureza y, de este modo, es resistente al desgaste. En particular, se utiliza una capa de CrMoxN que tiene un elevado contenido de Mo sobre la superficie más externa del revestimiento proporcionado en la presente memoria, lo que facilita la operación del anillo de pistón en la etapa inicial de funcionamiento del motor.

(2) El revestimiento proporcionado en la presente memoria es una estructura en forma de capas. La estructura en forma de capas evita efectivamente el desarrollo continuo de defectos (tales como gotas y cristales columnares gruesos) en el revestimiento, con el fin de garantizar que aumente el espesor de revestimiento. De manera adicional, el contenido de Mo del revestimiento varía aparentemente de forma cíclica, eliminando de este modo la tensión interna entre las capas de revestimiento, garantizando el crecimiento continuo del revestimiento y logrando de este modo el propósito de un revestimiento ultragrueso (de 10 pm a 80 pm). En comparación con el espesor de un revestimiento CrN abrasivo convencional, el espesor de revestimiento aumenta de aproximadamente 8 pm a 10-80 pm, lo que proporciona la durabilidad requerida para el ciclo de vida completo del anillo de pistón.

(3) El revestimiento proporcionado en la presente memoria es de proceso de preparación simple y buena operabilidad. Como se utiliza un objetivo de aleación de CrMo, la capa funcional se puede formar fácilmente a través de una variación periódica de la corriente del cátodo, lo cual resulta apropiado para la industrialización.

Breve descripción de los dibujos

La Figura 1 es un diagrama de estructura de un revestimiento sobre la superficie de un sustrato según una realización de la presente divulgación. En la Figura 1, 1- sustrato; 2-capas adhesivas; 3-capas de transición; 4-capa de gradiente; 5-primeras capa de CrMoxN; 6-segunda capa de CrMoxN; y 7-capa funcional.

La Figura 2 es un gráfico que muestra el contenido de Cr y el contenido de Mo de cada capa en un revestimiento según una realización de la presente divulgación. En la Figura 2, la línea discontinua indica el contenido de Cr y la línea continua indica el contenido de Mo.

Descripción detallada

La presente divulgación se describe a continuación de forma adicional a través de realizaciones con referencia a los dibujos.

En una realización, como se muestra en la Figura 1, la presente divulgación proporciona un revestimiento que tiene un espesor de 10 pm a 80 pm, incluyendo el revestimiento una capa adhesiva 2, una capa de transición 3, una capa de gradiente 4 y una capa funcional 7 en secuencia, y la capa adhesiva 2 está en contacto directo con la superficie de un sustrato 1.

La capa adhesiva 2 es una capa de Cr y tiene un espesor de 0,5 pm a 3 pm.

La capa de transición 3 es una capa de CrN y/o una capa de Cr2N y tiene un espesor de 1 pm a 11 pm.

La capa de gradiente 4 es una capa de CrMoxN en la que el contenido de Mo aumenta de forma progresiva. La capa de gradiente 4 tiene un espesor de 1 pm a 11 pm.

La capa funcional 7 incluye al menos una capa cíclica (por ejemplo, 2, 3, 4, 5, 8, 10, 15, 20, 25, 30, 35 o 40 capas cíclicas). La Figura 1 muestra 4 capas cíclicas. Cada capa cíclica incluye una primera capa 5 de CrMoxN y una segunda capa 6 de CrMoxN sobre la superficie de la primera capa 5 de CrMoxN. La capa funcional 7 tiene un espesor de 7,5 pm a 55 pm. La relación de espesor de la segunda capa 6 de CrMoxN con respecto a la primera capa 5 de CrMoxN es de (2-3):1.

El contenido de Mo de la primera capa 5 de CrMoxN es más bajo que el contenido de Mo de la segunda capa 6 de CrMoxN. La primera capa 5 de CrMoxN tiene un contenido de Mo de un 3,0% en peso a un 6,0% en peso. La segunda capa 6 de CrMoxN tiene un contenido de Mo de un 10,0% en peso a un 15,0% en peso. El contenido de Cr y el contenido de Mo de la capa de unión 2, la capa de transición 3, la capa de gradiente 4 y la capa funcional 7 varían como se muestra en la Figura 2.

En otra realización, la presente divulgación proporciona un método de preparación del revestimiento. El método de preparación incluye las etapas que se describen a continuación:

(1) limpiar la superficie del sustrato 1 para obtener un sustrato limpio 1; comprendiendo específicamente la limpieza:

(a) desengrasar la superficie del sustrato 1 y someter la superficie del sustrato 1 a limpieza por ultrasonidos, secar el sustrato 1 e introducir el sustrato 1 en un dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple, calentar el sustrato 1 a una temperatura de 380 °C a 450 °C, y a continuación someter a vacío el dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple por debajo de 5,0 x 10-3 Pa; el sustrato 1 puede ser un anillo de pistón; y

(b) hacer pasar Ar con una pureza de un 99,99% al dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple, permitiendo que los iones de Ar bombardeen y limpien la superficie del anillo de pistón a una tensión de polarización negativa de -800 V a -1200 V;

(2) depositar la capa adhesiva, una capa de Cr sobre la superficie del sustrato 1 en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico como cátodo, Ar como gas reactivo de trabajo, una corriente de cátodo de 80 A a 120 A, una presión de 1 Pa a 2 Pa, y una tensión de polarización negativa de -17 V a -23 V aplicado al sustrato 1; (3) depositar la capa de transición, una capa de CrN y/o una de Cr2N sobre la capa de Cr en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una corriente de cátodo de 80 A a 120 A, una presión de 4 Pa a 6 Pa y una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato 1; (4) depositar la capa de CrMoXN en la que el contenido de Mo aumenta de forma progresiva en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4 Pa a 6 Pa, una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato 1, y una corriente de cátodo CrMo que aumenta de forma progresiva de 30 A a 45 A a 40 A a 55A;

(5) depositar la primera capa 5 de CrMoXN en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4 Pa a 6 Pa, una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato 1, y una corriente de cátodo de CrMo de 40 A a 55 A; y a continuación depositar la segunda capa 6 de CrMoXN en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4 Pa a 6 Pa, una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato 1 y una corriente de cátodo de CrMo de 80 A a 95 A; y

(6) repetir la etapa (5) durante 4 a 20 ciclos hasta el final de la duración del proceso, y sacar el sustrato 1 después de que la temperatura del horno sea inferior a 150 °C para obtener el revestimiento sobre la superficie del sustrato 1. La duración total del proceso de deposición de la etapa (2) a la etapa (5) es de 8 h a 39 h.

Realización uno

Se proporciona un revestimiento sobre la superficie de un anillo de pistón. El revestimiento tiene un espesor de 10 gm. El revestimiento incluye una capa adhesiva 2, una capa de transición 3, una capa de gradiente 4 y una capa funcional 7 en secuencia. La capa adhesiva 2 se encuentra sobre la superficie del anillo de pistón.

La capa adhesiva 2 es una capa de Cr y tiene un espesor de 0,5 gm.

La capa de transición 3 es una capa de CrN y tiene un espesor de 1 gm.

La capa de gradiente 4 es una capa de CrMoxN en la que el contenido de Mo aumenta de forma progresiva. La capa de gradiente 4 tiene un espesor de 1 gm.

La capa funcional 7 (estructura de modulación) incluye una capa cíclica. La capa cíclica incluye una primera capa 5 de CrMoxN y una segunda capa 6 de CrMoxN superpuesta sobre la superficie de la primera capa 5 de CrMoxN. El contenido de Mo de la primera capa 5 de CrMoxN es menor que el contenido de Mo de la segunda capa 6 de CrMoxN. El contenido de Mo de la primera capa 5 de CrMoxN es de un 3,0% en peso. El contenido de Mo de la segunda capa 6 de CrMoxN es de un 10,0% en peso. La capa funcional 7 tiene un espesor de 7,5 gm. La relación de espesor de la segunda capa 6 de CrMoxN con respecto a la primera capa 5 de CrMoxN es 2:1.

El método de preparación de revestimiento incluye las etapas que se describen a continuación:

(1) limpiar la superficie del sustrato 1 para obtener un sustrato limpio 1; comprendiendo específicamente la limpieza: (a) desengrasar la superficie del sustrato 1 y someter la superficie del sustrato 1 a limpieza por ultrasonidos, secar el sustrato 1 e introducir el sustrato 1 en un dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple, calentar el sustrato 1 a 390 °C, y a continuación someter a vacío el dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple por debajo de 5,0 x 10-3 Pa; en el que el sustrato 1 es un anillo de pistón; y

(b) hacer pasar Ar con una pureza de un 99,99% al dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple, permitiendo que los iones de Ar bombardeen y limpien la superficie del anillo de pistón a una tensión de polarización negativa de -900 V;

(2) depositar la capa adhesiva, una capa de Cr, sobre la superficie del sustrato 1 en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico como cátodo, Ar como gas reactivo de trabajo, una corriente de cátodo de 85 A, una presión de 1,2 Pa, y una tensión de polarización negativa de -19 V aplicada al sustrato 1;

(3) depositar la capa de transición, una capa de CrN, sobre la capa de Cr en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo metálico de Cr como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una corriente de cátodo de 85 A, una presión de 4,2 Pa y una tensión de polarización negativa de -38 V aplicada al sustrato 1;

(4) depositar la capa CrMoxN en la que el contenido de Mo aumenta de forma progresiva en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4,2 Pa, una tensión de polarización negativa de -38 V aplicada al sustrato 1, y una corriente de cátodo de CrMo que aumenta de forma progresiva de 32 A a 42 A;

(5) depositar la primera capa 5 de CrMoxN en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4,2 Pa, una tensión de polarización negativa de -38 V aplicada al sustrato 1 y una corriente de cátodo de CrMo de 43 A; y a continuación depositar la segunda capa 6 de CrMoXN en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4,2 Pa, una tensión de polarización negativa de -38 V aplicada al sustrato 1 y una corriente de cátodo de CrMo de 82 A; y

(6) sacar el sustrato 1 después de que la temperatura del horno sea inferior a 150 °C para obtener el revestimiento sobre la superficie del sustrato.

La duración total del proceso de depósito de la etapa (2) a la etapa (5) es de 8,6 h.

Se obtiene, a partir del ensayo de dureza y coeficiente de fricción del revestimiento, que el revestimiento preparado tiene un coeficiente de fricción de 0,35 y una dureza de 1800 a 1900.

Realización dos

Se proporciona un revestimiento sobre la superficie de un anillo de pistón. El revestimiento tiene un espesor de 80 gm. El revestimiento incluye una capa adhesiva 2, una capa de transición 3, una capa de gradiente 4 y una capa funcional 7 en secuencia. La capa adhesiva 2 se encuentra sobre la superficie del anillo de pistón.

La capa adhesiva 2 es una capa de Cr y tiene un espesor de 3 gm.

La capa de transición 3 es una capa de Cr2N y tiene un espesor de 11 gm.

La capa de gradiente 4 es una capa de CrMoxN en la que el contenido de Mo aumenta de forma progresiva. La capa de gradiente 4 tiene un espesor de 11 gm.

La capa funcional 7 (estructura de modulación) incluye 20 capas cíclicas. Cada capa cíclica incluye una primera capa 5 de CrMoxN y una segunda capa 6 de CrMoxN superpuesta sobre la superficie de la primera capa 5 de CrMoxN. El contenido de Mo de la primera capa 5 de CrMoxN es menor que el contenido de Mo de la segunda capa 6 de CrMoxN. El contenido de Mo de la primera capa 5 de CrMoxN es un 6,0% en peso. El contenido de Mo de la segunda capa 6 de CrMoxN es un 15,0% en peso. La capa funcional 7 tiene un espesor de 55 gm. La relación de espesor de la segunda capa 6 de CrMoxN con respecto a la primera capa 5 de CrMoxN es 3:1.

El método de preparación del revestimiento incluye las etapas que se describen a continuación:

(a) desengrasar la superficie del sustrato 1 y someter la superficie del sustrato 1 a limpieza por ultrasonidos, secar el sustrato 1 introducir el sustrato 1 en un dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple, calentar el sustrato 1 a 435 °C, y a continuación someter a vacío el dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple por debajo de 5,0 x 10-3 Pa; en el que el sustrato 1 es un anillo de pistón.

(b) hacer pasar Ar con una pureza de un 99,99% al dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple, permitiendo que los iones de Ar bombardeen y limpien la superficie del anillo de pistón a una tensión de polarización negativa de -1100 V.

(2) depositar la capa adhesiva, una capa de Cr, sobre la superficie del sustrato 1 en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico como cátodo, Ar como gas reactivo de trabajo, una corriente de cátodo de 110 A, una presión de 1,5 Pa, y una tensión de polarización negativa de -22 V aplicada al sustrato 1.

(3) depositar la capa de transición, una capa de Cr2N, sobre la capa de Cr en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una corriente de cátodo de 110 A, una presión de 5 Pa y una tensión de polarización negativa de -38 V aplicada al sustrato 1.

(4) depositar la capa de CrMoxN en la que el contenido de Mo aumenta de forma progresiva en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 5 Pa, una tensión de polarización negativa de -38 V aplicada al sustrato 1 y una corriente de cátodo de CrMo que aumenta de forma progresiva de 35 A a 53 A.

(5) depositar la primera capa 5 de CrMoxN en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 5 Pa, una tensión de polarización negativa de -38 V aplicada al sustrato 1 y una corriente de cátodo CrMo de 53 A; y a continuación depositar la segunda capa 6 de CrMoxN en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 5 Pa, una tensión de polarización negativa de -38 V aplicada al sustrato 1 y una corriente de cátodo CrMo de 93 A.

(6) repetir la etapa (5) durante 20 ciclos hasta el final de la duración del proceso, y sacar el sustrato 1 después de que la temperatura del horno sea inferior a 150 °C para obtener el revestimiento sobre la superficie del sustrato 1.

La duración total del proceso de depósito de la etapa (2) a la etapa (5) es de 38 h.

Se obtiene, a partir del ensayo de dureza y coeficiente de fricción del revestimiento, que el revestimiento preparado tiene un coeficiente de fricción de 0,4 y una dureza de 1800 a 1900.

Realización tres

Se proporciona un revestimiento sobre la superficie de un anillo de pistón. El revestimiento tiene un espesor de 60 pm. El revestimiento incluye una capa adhesiva 2, una capa de transición 3, una capa de gradiente 4 y una capa funcional 7 en secuencia. La capa adhesiva 2 está en contacto directo con la superficie del sustrato 1.

La capa adhesiva 2 es una capa de Cr y tiene un espesor de 2 pm.

La capa de transición 3 es una capa de CrN y tiene un espesor de 5 pm.

La capa de gradiente 4 es una capa de CrMoxN en la que el contenido de Mo aumenta de forma progresiva. La capa de gradiente 4 tiene un espesor de 5 pm.

La capa funcional 7 (estructura de modulación) incluye 4 capas cíclicas. Cada capa cíclica incluye una primera capa 5 de CrMoxN y una segunda capa 6 de CrMoxN superpuestas sobre la superficie de la primera capa 5 de CrMoxN. El contenido de Mo de la primera capa 5 de CrMoxN es menor que el contenido de Mo de la segunda capa 6 de CrMoxN. El contenido de Mo de la primera capa 5 de CrMoxN es un 5,0% en peso. El contenido de Mo de la segunda capa 6 de CrMoxN es un 12,0% en peso. La capa funcional 7 tiene un espesor de 48 pm. La relación de espesor de la segunda capa 6 de CrMoxN con respecto a la primera capa 5 de CrMoxN es 2,5:1.

(1) limpiar la superficie del sustrato 1 para obtener un sustrato limpio 1; comprendiendo específicamente la limpieza: (a) desengrasar la superficie del sustrato 1 y someter la superficie del sustrato 1 a una limpieza por ultrasonidos, secar el sustrato 1 e introducir el sustrato 1 en un dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple, calentar el sustrato 1 a 420 °C, y a continuación someter a vacío el dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple por debajo de 5,0 x 10-3 Pa; en el que el sustrato 1 es un anillo de pistón; y

(b) hacer pasar Ar de una pureza de un 99,99% al dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple, permitiendo que los iones de Ar bombardeen y limpien la superficie del anillo de pistón a una tensión de polarización negativa de -1.000 V;

(2) depositar la capa adhesiva, una capa de Cr, sobre la superficie del sustrato 1 en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico como cátodo, Ar como gas reactivo de trabajo, una corriente de cátodo de 100 A, una presión de 1,7 Pa, y una tensión de polarización negativa de -20 V aplicada al sustrato 1;

(3) depositar la capa de transición, una capa de CrN, sobre la capa de Cr en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una corriente de cátodo de 100 A, una presión de 5,2 Pa y una tensión de polarización negativa de -35 V aplicada al sustrato 1;

(4) depositar la capa CrMoxN en la que el contenido de Mo aumenta de forma progresiva en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 5,2 Pa, una tensión de polarización negativa de -35 V aplicada al sustrato 1 y una corriente de cátodo de CrMo que aumenta de forma progresiva de 33 A a 49 A;

(5) depositar la primera capa 5 de CrMoxN en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 5,2 Pa, una tensión de polarización negativa de -35 V aplicada al sustrato 1 y una corriente de cátodo de CrMo de 50 A; y a continuación depositar la segunda capa 6 de CrMoxN en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 5,2 Pa, una tensión de polarización negativa de -35 V aplicada al sustrato 1 y una corriente de cátodo de CrMo de 89 A; y

(6) repetir la etapa (5) durante 4 ciclos hasta el final de la duración del proceso, y sacar el sustrato 1 después de que la temperatura del horno sea inferior a 150 °C para obtener el revestimiento sobre la superficie del sustrato 1.

La duración total del proceso de depósito de la etapa (2) a la etapa (5) es de 30 h.

Se obtiene, a partir del ensayo de dureza y coeficiente de fricción del revestimiento, que el revestimiento preparado tiene un coeficiente de fricción de 0,32 y una dureza de 1800 a 1900.

Claims

REIVINDICACIONES

1. - Un revestimiento capaz de reducir la fricción y el desgaste, en el que el revestimiento está situado sobre la superficie de un sustrato y el revestimiento comprende una capa adhesiva, una capa de transición, una capa de gradiente y una capa funcional en secuencia en una dirección que se aleja de la superficie del sustrato, en el que

la capa de gradiente es una capa de CrMoXN en la que el contenido de Mo aumenta de forma progresiva de un 2,0-3,0% en peso a un 3,0-6,0% en peso; y

la capa funcional comprende al menos una capa cíclica, cada capa cíclica comprende una primera capa de CrMoXN y una segunda capa de CrMoXN en secuencia de abajo a arriba, y el contenido de Mo de la primera capa de CrMoXN es menor que el contenido de Mo de la segunda capa de CrMoXN.

2. - El revestimiento de la reivindicación 1, en el que la primera capa de CrMoXN tiene un contenido de Mo de un 3,0% en peso a un 6,0% en peso; y

preferentemente, la segunda capa de CrMoXN tiene un contenido de Mo de un 10,0% en peso a un 15,0% en peso.

3. - El revestimiento de la reivindicación 1 o 2, en el que la capa funcional comprende de 4 a 20 capas cíclicas.

4. - El revestimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la capa adhesiva es una capa de Cr; preferentemente, la capa de transición es una capa de CrN y/o una capa de Cr2N; y

preferentemente, el sustrato es un anillo de pistón de acero y/o hierro fundido.

5. - El revestimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el revestimiento tiene un espesor de 10 gm a 80 gm;

preferentemente, la capa funcional tiene un espesor de 7,5 gm a 55 gm;

preferentemente, la relación de espesor de la segunda capa de CrMoXN con respecto a la primera capa de CrMoXN es (2-3): 1;

preferentemente, la capa adhesiva tiene un espesor de 0,5 gm a 3 gm;

preferentemente, la capa de transición tiene un espesor de 1 gm a 11 gm; y

preferentemente, la capa de gradiente tiene un espesor de 1 gm a 11 gm.

6. - Un anillo de pistón provisto del revestimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. - Un método de preparación del revestimiento de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende las siguientes etapas:

(1) limpiar la superficie del sustrato para obtener un sustrato limpio;

(2) depositar la capa adhesiva sobre la superficie del sustrato utilizando un dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple;

(5) depositar la al menos una capa cíclica sobre una superficie de la capa de gradiente utilizando el dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple para formar la capa funcional y obtener el revestimiento.

8. - El método de preparación de la reivindicación 7, en el que la limpieza de la etapa (1) comprende las siguientes etapas:

(a) desengrasar la superficie del sustrato, someter la superficie del sustrato a una limpieza por ultrasonidos, secar el sustrato, introducir el sustrato en el dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple, calentar el sustrato a una temperatura de 380 °C a 450 °C, y a continuación someter a vacío el dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple por debajo de 5,0 x 10-3 Pa; y

(b) hacer pasar Ar con una pureza de un 99,99% al dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple, permitiendo que los iones de Ar bombardeen y limpien la superficie del sustrato a una tensión de polarización negativa de -800 V a -1200 V.

9. - El método de preparación de la reivindicación 7 u 8, en el que las condiciones de proceso para depositar la capa adhesiva en la etapa (2) comprenden: un objetivo de Cr metálico como cátodo, Ar como gas reactivo de trabajo, una corriente de cátodo de 80 A a 120 A, una presión de 1 Pa a 2 Pa y una tensión de polarización negativa de -17 V a -23 V aplicada al sustrato;

preferentemente, las condiciones de proceso para depositar la capa de transición en la etapa (3) comprenden: un objetivo de Cr metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una corriente de cátodo de 80 A a 120 A, una presión de 4 Pa a 6 Pa y una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato;

preferentemente, las condiciones de proceso para depositar la capa de gradiente en la etapa (4) comprenden: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4 Pa a 6 Pa, una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato y una corriente de cátodo de CrMo que aumenta de forma progresiva de 30 A a 45 A a 40 A a 55 A;

preferentemente, las condiciones de proceso para depositar la al menos una capa cíclica de la etapa (5) comprenden: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4 Pa a 6 Pa, una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato y una corriente de cátodo de CrMo de 40 A a 55 A, para depositar la primera capa de CrMoxN; y a continuación un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4 Pa a 6 Pa, una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato y una corriente de cátodo de CrMo de 80 A a 95 A, para depositar la segunda capa de CrMoxN ;

preferentemente, la etapa (5) comprende depositar de 4 a 20 capas cíclicas; y

preferentemente, la duración total del proceso de deposición de la etapa (2) a la etapa (5) es de 8 h a 39 h.

10. - El método de preparación de una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, que comprende las siguientes etapas:

(1) limpiar la superficie del sustrato para obtener el sustrato limpio, en el que la limpieza comprende:

(a) desengrasar la superficie del sustrato, someter la superficie del sustrato a una limpieza por ultrasonidos, secar el sustrato, introducir el sustrato en el dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple, calentar el sustrato de 380 °C a 450 °C, y a continuación someter a vacío el dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple por debajo de 5,0 x 10-3 Pa; y

(b) hacer pasar el Ar con una pureza de un 99,99% al dispositivo de metalizado iónico de arco múltiple, permitiendo que los iones de Ar bombardeen y limpien la superficie del sustrato a una tensión de polarización negativa de -800 V a -1200 V;

(2) depositar la capa adhesiva, una capa de Cr, sobre la superficie del sustrato en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico como cátodo, Ar como gas reactivo de trabajo, una corriente de cátodo de 80 A a 120 A, una presión de 1 Pa a 2 Pa, y una tensión de polarización negativa de -17 V a -23 V aplicada al sustrato;

(3) depositar la capa de transición, una capa de CrN y/o una capa de Cr2N, sobre la capa de Cr en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una corriente de cátodo de 80 A a 120 A, una presión de 4 Pa a 6 Pa, y una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato;

(4) depositar la capa de CrMoxN en la que el contenido de Mo aumenta de forma progresiva en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4 Pa a 6 Pa, una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato y una corriente de cátodo CrMo que aumenta de forma progresiva de 30 A a 45 A a 40 A a 55 A;

(5) depositar la primera capa de CrMoxN en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4 Pa a 6 Pa, una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato y una corriente de cátodo de CrMo de 40 A a 55 A; y a continuación depositar la segunda capa de CrMoxN en las siguientes condiciones de proceso: un objetivo de Cr metálico y un objetivo de CrMo metálico como cátodo, N2 como gas reactivo de trabajo, una presión de 4 Pa a 6 Pa, una tensión de polarización negativa de -30 V a -40 V aplicada al sustrato y una corriente de cátodo de CrMo de 80 A a 95 A; y

(6) repetir la etapa (5) durante 4 a 20 ciclos hasta el final de la duración del proceso, y sacar el sustrato después de que la temperatura del horno sea inferior a 150 °C, para obtener el revestimiento sobre la superficie del sustrato,

en el que la duración total del proceso de deposición de la etapa (2) a la etapa (5) es de 8 h a 39 h.