KR20070029568A - 내마모성 코팅 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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KR20070029568A
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KR1020060086501A
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팀 마티아스 호젠펠트
마르틴 크라머
알렉산더 프라이부르크
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쉐플러 카게
루크 아우토모빌테크니크 게엠베하 운트 체오. 카게
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Abstract

본 발명은 마찰 마모에 노출되고 소결 재료로 이루어진, 특히 연료 공급 유닛용 기계 부품(1)의 미리 결정된 표면(2) 상의 내마모성 코팅 및 상기 내마모성 코팅의 제조 방법에 관한 것이며, 상기 코팅은 기계 부품(1)의 미리 결정된 표면(2)의 마찰을 감소시키고 내마모성을 증가시키기 위해, 상기 기계 부품(1)의 미리 결정된 표면(2) 상에 피복되는, 금속을 함유하지 않는 적어도 하나의 무정형 탄화수소 층(5)으로 이루어지며, 상기 탄화수소 층은 sp2- 및 sp3-혼성 탄소를 갖는다.
내마모성 코팅, 기계 부품, 탄화수소 층, 접착제 층, 중간층

Description

내마모성 코팅 및 이의 제조 방법 {WEAR-RESISTANT COATING AND A METHOD FOR PRODUCING THE SAME}
도1은 본 발명의 실시예에 따른 디젤 공급 유닛의 평면도.
도2는 도1의 디젤 공급 유닛의 절단선 A-A에 따른 단면도.
도3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 편심 디스크의 접촉면 상에 중간 디스크에 대해 침착된 내마모성 코팅의 확대도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 기계 부품/편심 디스크
2 기계 부품의 미리 결정된 표면/
중간 플레이트에 대한 편심 디스크의 접촉면
3 접착제 층
4 중간층
5 무정형 탄화수소 층/기능층
6 연료 공급 유닛
7 중간 플레이트
본 발명은 소결 재료로 이루어진 마찰성 마모에 노출된 기계 부품의 사전 결정된 표면에 대한 내마모성 코팅과, 연료 공급 유닛 내에서 특히 소결 재료로 이루어진 기계 부품에 대한 상기 유형의 내마모성 코팅의 제조 방법에 관한 것이다.
소결 재료로 이루어진 임의의 기계 부품에 대해 사용될 수 있음에도 불구하고, 본 발명에 대해 그리고 연료 공급 유닛을 위해 소결 재료로 이루어진 기계 부품, 특히 편심 디스크와 관련되는 문제점에 대해 더욱 상세히 설명된다.
본 출원인에게 예를 들어, 루크-아우토모빌테크닉(LuK-Automobiltechnik)의 4-, 5- 및 10-실린더-탠덤 펌프에서 소위 차단 윙 원리에 근거하는 연료 공급 유닛은 공지되어 있다. 상기 원리에서 공급 유닛의 중간 플레이트에 회전 가능하게 배치되는 편심 디스크가 사용되며, 상기 편심 디스크는 편심 디스크의 특정 접촉면을 통해 중간 플레이트의 대향면과 접하게 위치한다. 편심 디스크뿐 아니라 중간 플레이트도 비용 문제로 인해 바람직하게 소결 재료로 제조된다. 편심 디스크와 중간 플레이트 사이에 발생하는 마찰 접촉 위치로 인해, 공급 유닛의 중간 플레이트 상에서 5- 및 10-실린더 펌프에서 강화되는 반경 방향으로 발생하는 재료의 마모가 상응하는 접촉면에서 일어난다.
상기 마모는, 즉 지속적인 응력 시에 접촉하는 상대 부품에 발생하며 일반적으로 기계적 또는 마찰 공학적 원인에 따른 미소 부품들의 마멸에 의해 일반적으로 원치 않는 표면 변화를 일으키는 마모 현상은, 해당되는 상대 부품을 소정의 특성을 목표로 열-화학 처리시킴으로써 감소시키기 위해 시도되었다. 예를 들어 접촉 면을 침탄질화, 침질탄화, 침탄화 및/또는 산화시킨다.
그러나 이러한 시도에서는 사용되는 열-화학적 프로세스에도 불구하고, 예를 들어 중간 플레이트의 플라스마-침질탄화에도 불구하고, 특히 5- 및 10-실린더 공급 유닛에서 반경 방향으로 너무 높거나 너무 낮은 내마모성이 발생하는 사실이 불리한 것으로 판명되었다. 또한, 편심 디스크의 플라스마-침질탄-프로세스는 복수의 문제를 야기한다. 편심 디스크에 대해 작용하는 하중을 견디기 위해, 편심 디스크는 소결 프로세스 후 흡열 대기에서 급냉되고 약 200℃ 내지 250℃에서 어닐링된다. 플라스마-침질탄화는 약 550℃ 내지 590℃의 온도에서 일어난다. 이때 편심 디스크의 본래의 강도가 손실되므로, 부하되는 위치에서 추가로 유도 보강되어야만 한다. 기본 재료 또는 편심 디스크 재료의 어닐링 온도 이상의 처리 온도를 사용하는 코팅의 경우, 편심 디스크의 구조와 이에 따라 편심 디스크 완성품의 치수도 변경되는데, 이는 구조 기술적인 면에서 매우 불리하고 바람직하지 않다.
또한, 소결 재료로 제조되는 구성 부품은 다공도가 높기 때문에, 예를 들어 냉각 윤활제 또는 이와 유사한 물질과 같은 이물질을 포함한다. 이들 이물질은 코팅 프로세스가 재료의 배기에 의해 방해되지 않도록 플라스마-침질탄화에 앞서 제거되어야 한다. 따라서 불리하게도 추가의 처리 단계가 필요하다. 또한, 편심 디스크의 소결 금속 표면이 매우 평활하지 않기 때문에, 적용된 마모층은 침질탄화 시에 매우 불균일하게 전개되어, 마모층은 박편으로 떨어져 버릴 수 있다. 또한, 부품 재료의 모서리에서 모서리의 벌지(bulge)가 발생할 수 있다.
또한, 예를 들어 플라스마-침질탄화와 같은 열-화학적 프로세스의 단점에 따 르면, 예열 처리에 의해 발생하는 상대적으로 낮은 재료 강도를 갖는 편심 디스크 상에 상대적으로 높은 강도를 갖는 임의의 결합층이 단지 작은 유지력을 보유하기 때문에, 상기 임의의 결합층은 바람직하지 않은 방식으로 편심 디스크로부터 분리될 수 있다.
또한, 본 발명의 출원인에게 공지된 바에 따르면, 구성 부품의 접촉면이 망간-인 처리 프로세스에 의해 처리되거나 슬라이딩 래커층으로 코팅되거나, 또는 접촉면 상에 갈바니 전기 도금층이 코팅된다. 마찰은 어느 정도 감소될 수 있지만, 이러한 층의 내마모성은 작기 때문에, 층은 벗겨지게 된다. 또한, 갈바니 전기 도금 시에는 환경 오염 문제가 불리한 요인으로 관측된다.
또한, 본 발명의 출원인에게 공지된 바에 따르면, 사용되는 구성 부품은 경합금 또는 고속도강으로 제조된다. 그러나 이러한 방법에서도 상기 재료들이 매우 높은 양을 포함하고 제작 기술상 매우 높은 비용으로 가공되어야 한다는 사실은 바람직하지 않은 것으로 판명되었다.
또한, 본 발명의 출원인에게 공지된 바에 따르면, 예를 들어 TiN, CrN, (Ti, Al)N 또는 이와 유사한 재료들과 같이 높은 표면 강도를 갖는 층들은 PVD-방법 또는 (PA)CVD-방법에 의해 편심 디스크 상에 코팅된다. 그러나 상기 방법에서도 구성 부품들사이에 발생하는 고도의 마찰과 편심 디스크의 확대된 표면 강도로 인해 상대 부품 본체, 즉 공급 유닛의 중간 플레이트의 마모가 불리하게 확대됨으로써 공급 유닛의 전체적인 수명이 짧아진다는 사실은 바람직하지 않은 것으로 판명되었다.
지금까지 PVD-방법 또는 (PA)CVD-방법에 의해 소결 재료에 접착성 층을 피복시키는 데에 성공하지 못했는데, 이는 한편으로 기본 재료가 공극들로 인해 그리고 작은 강도로 인해 필수적으로 강한 마모 보호층에 불량한 지지 작용을 제공하고, 다른 한편으로는 소결 재료의 공극들이 진공 코팅 프로세스에서 제조 공정으로 인한, 주로 유성 잔류물을 기체 방출시킴으로써, 코팅 프로세스에 장애가 되거나 기본 재료 상에 마모 보호층이 결합되지 않을 수 있기 때문이다.
따라서, 본 발명의 목적은 내마모성 코팅 및 이러한 유형의 코팅의 제조 방법을 제공함으로써, 상술된 단점을 제거하고, 특히 작은 마찰 계수를 갖는 연료 공급 유닛의 전체적인 수명 기간에 걸쳐 내마모성을 보장하는 것이다.
상기 목적은 특허청구번위 제1항의 특징부를 갖는 내마모성 코팅 및 제14항의 특징부를 갖는 방법에 의해 본 발명에 따라 달성된다.
본 발명이 기초로 하는 착안에 따르면, 마찰 마모에 노출되고 소결 재료로 이루어진 기계 부품의 미리 결정된 표면 상의 내마모성 코팅은, 기계 부품의 미리 결정된 표면의 마찰을 감소시키고 내마모성을 증가시키기 위해, 상기 기계 부품의 미리 결정된 표면 상에 피복되는, 금속을 함유하지 않는 적어도 하나의 무정형 탄화수소 층으로 이루어지며, 상기 탄화수소 층은 sp2- 및 sp3-혼성 탄소를 갖는다.
따라서, 본 발명은 종래 기술에 비해, 예를 들어 연료 공급 유닛에서의 편심 디스크와 중간 플레이트 사이의 접촉 영역에서 종래 기술에 비해 내마모성이 상승 되는 장점을 갖는다. 또한, 중간 플레이트에 대한 슬라이딩 접촉 마찰이 종래 기술에 비해 감소되는 것이 보장된다.
본 발명의 다른 장점에 따르면, 구조와 관련된 편심 디스크 또는 소결 재료의 특성 및 기능에 따른 구성 부품의 공차는 유리하게도 본 발명에 따른 내마모성 코팅의 피복 시에 변경되지 않는다. 따라서, 본 발명에 따른 내마모성 코팅을 이용하여 비용상 저렴한 소결 재료에 대해 기본 물질로써 사용됨으로써 상기 구성 부품은 소결 처리 방법에서 경쟁력 있게 제조될 수 있다. 소결 재료에 피복되는 코팅은 구성 부품 특성을 변경시키지 않는 접착성의 내마모성 층이며, 마찰되는 상대 부품의 수명 및 공급 유닛의 수명이 유리하게 연장된다.
청구범위의 종속항에는 제1항에 제시된 내마모성 층과 제14항에 제시된 상기 유형의 층의 제조 방법의 유리한 실시구조 및 개선점이 제공된다.
바람직한 실시예에 따르면, 무정형 탄화수소 층은 최대 20원자%의 수소 함량을 포함한다. 이로써 기계 부품 또는 편심 디스크의 미리 결정된 표면은 금속 상대 부품, 예를 들어 중간 플레이트에 대해 작은 접착성, 높은 내마모성, 높은 내화학성, 높은 기계적 견고성 및 높은 강도/E-모듈 계수를 포함한다. 수소 함량이 더 높은 경우에는 윤활제 또는 이와 유사한 물질과 바람직하지 않은 결합을 일으킬 수 있다.
바람직하게, 무정형 탄화수소 층은 프로세스에 따른 오염물, 예를 들어 O-원자 또는 Ar-원자, 금속 또는 이와 유사한 물질을 1원자% 미만으로 포함한다.
본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 전체적인 코팅은 약 2.0㎛ 내지 5.0㎛의 두께를 포함하며, 바람직하게 무정형 탄화수소 층은 약 1.0㎛ 내지 4.0㎛의 두께를 갖는다. 이러한 유형의 층 두께는 후속 처리가 전혀 필요하지 않으며 설정된 표면 구조 또는 형태가 유지되도록 하는 적은 정도로만 기계 부품의 크기를 변경시킨다.
추가의 바람직한 실시예에 따르면, 기계 부품의 미리 결정된 표면과 무정형 탄화수소 층 사이에 적어도 하나의 중간층 또는 적어도 하나의 접착제 층 또는 이들 둘의 조합이 제공된다. 적어도 하나의 중간층은 바람직하게 금속을 함유하는 탄화수소 층으로써 구성되며, 금속 성분은 W, Ti, Hf, Ge 또는 상기 성분들의 배합물로 이루어진다. 상기 중간층은 유리하게 약 0.5㎛ 내지 2.0㎛의 두께를 포함한다. 적어도 하나의 접착제 층은 바람직하게 금속성 물질, 전이 금속의 붕소화물, 탄화물 및/또는 질화물로 이루어진다. 바람직하게 접착제 층은 약 0.1㎛ 내지 0.5㎛의 두께를 포함한다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 무정형 탄화수소 층은 PVD-방법 또는 (PA)CVD-방법에 의해 기계 부품의 미리 결정된 표면 상에 침착된다. 적어도 하나의 중간층 및/또는 적어도 하나의 접착제 층의 침착은 바람직하게 PVD-방법에 의해 실행된다.
침착된 무정형 탄화수소 층에는 바람직하게 후속적인 열처리 및/또는 기계적인 후처리가 실행되지 않는다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 기계 부품의 미리 결정된 표면은 강화된 소결강으로 이루어진다. 따라서, 비용상 저렴한 소결강이 기본 물질로써 사용될 수 있고 기계 부품은 소결 처리 방법에서 경쟁력 있게 제조될 수 있다.
바람직하게, 무정형 탄화수소 층의 침착 이전에 기계 부품의 미리 결정된 표면은 세척되며, 예를 들어 다양한 세척욕 내에서 세척된 다음 연속적으로 세척 오븐 내에서 배기 과정 또는 이와 유사한 과정을 거친다. 이로써 코팅은 기본 본체에의 지속적인 접착이 보장된다.
다른 바람직한 실시예에 따르면, 무정형 탄화수소 층, 적어도 하나의 중간층 및/또는 적어도 하나의 접착제 층은 각각 기계 부품의 어닐링 온도보다 낮은 각각 소정의 코팅 온도에서 침착된다. 또한, 임의의 배기 과정 시의 배기 온도는 기계 부품의 어닐링 온도보다 낮은 것이 바람직하다. 이로써 기계 부품은 전혀 강도 손실 및 변형을 겪지 않는다.
예를 들어 내마모성 코팅은 엔진의 디젤 공급 유닛의 중간 플레이트에 대한 편심 디스크의 접촉면으로써 이용되며, 상기 편심 디스크는 소결 재료로부터 제조된다. 그러나 이러한 유형의 내마모성 코팅은 소결 재료로 이루어진 중간 플레이트, 밸브 작동 요소, 예를 들어 버킷 태핏, 유압식 지지 요소, 가압 요소, 롤 베어링 요소, 제어 피스톤, 릴리즈 베어링, 피스톤 볼트, 베어링 부시, 직선 안내부 또는 이와 유사한 부품들에 제공된다.
이하, 본 발명은 첨부되는 도면들과 관련하여 실시예에서 더욱 상세히 설명된다.
도면들에서 동일한 도면 부호는 동일하거나 기능상 동일한 구성 요소를 표시한다.
도1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디젤 공급 유닛(6)에 대한 평면도이고, 도2는 도1의 디젤 공급 유닛(6)의 절단선 A-A에 따른 단면도이다. 디젤 공급 유닛(6)은 중간 플레이트(7)를 포함하며, 편심 디스크(1)는 예를 들어 차단 윙 원리에 기초하는 탠덤 펌프 시스템을 구동시키기 위해, 상기 중간 플레이트(7)와 편심 디스크(1) 사이의 마찰 접촉면을 형성하면서 회전한다. 이때 공급 유닛(6)의 편심 디스크(1)와 중간 플레이트(7) 사이의 접촉면에서 발생하는 마찰력으로 인해 재료의 마모가 일어난다.
바람직하게 상기 편심 디스크(1)의 접촉면(2)에 마모 보호 코팅 또는 내마모성 코팅이 제공되어, 편심 디스크의 연장된 수명 기간을 위해 편심 디스크(1)의 내마모성을 증가시킨다.
도3은 도1에 따른 편심 디스크(1)의 단면에 대한 확대도이다. 도3에서 알 수 있는 바와 같이, 편심 디스크(1)의 미리 결정된 표면(2) 상에 내마모성 코팅(3, 4, 5)을 제공하여 내마모성을 증가시킬 뿐만 아니라 마찰 토크를 감소시킨다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 편심 디스크(1)의 기본 본체로써 소결 재료, 특히 강화된 소결 강으로 이루어진 금속성 기본 본체가 사용된다. 이러한 유형의 기본 본체 재료를 사용함으로써 통상의 제조 기술에서 사용되고 기본 본체는 소결 처리 방법에서 경쟁력 있게 제조될 수 있다.
또한, 도2에 도시된 바와 같이, 중간 플레이트(7)에 대한 편심 디스크(1)의 미리 결정된 표면 또는 접촉면(2) 상에 접착제 층(3)이 피복된다. 상기 접착제 층(3)은 예를 들어 PVD-방법(물리적 증착법)에 의해 편심 디스크(1)의 미리 결정된 표면(2) 상에 침착될 수 있다. 바람직하게 접착제 층(3)은 금속성 물질, 전이 금속 또는 이와 유사한 물질의 붕소화물, 탄화물 및 질화물로 이루어지며, 바람직하게 약 0.1㎛ 내지 0.5㎛의 두께를 포함한다. 접착제 층(3)은 기본 본체(1) 상에 연속해서 도포되는 중간층 또는 기능층 원자들의 개선된 부착 또는 개선된 가교결합에 기여한다. 접착제 층(3)의 두께는 사용되는 중간층(4) 또는 고객의 희망사항과 요청에 따라 선택될 수 있다.
상기 실시예에 따라 연속해서 중간층(4)은 도3에서 알 수 있는 바와 같이, 마찬가지로 예를 들어 PVD-방법에 의해 접착제 층(3) 상에 침착된다. 중간층(4)은 예를 들어 금속성 탄화수소 층(Me-C:H)으로써 피복될 수 있으며, 이때 금속 성분은 W, Ti, Hf, Ge 또는 이와 유사한 금속 성분이 개별적으로 또는 복수로 사용될 수 있다. 중간층(4)은 예를 들어 약 0.5㎛ 내지 2.0㎛의 두께를 포함하며, 기능층의 접착제 층(3)에의 개선된 부착 또는 접착제 층(3)이 없는 경우에는 기본 본체(1)에의 기능층의 개선된 부착에 물리적, 기계적 및 화학적 관점에서 기여한다. 중간층(4)의 두께는 다시 사용되는 층들의 조합 및 각각의 요구 조건에 맞게 적응되어야 한다.
또한, 도3에 도시된 바와 같이, 본래의 기능층(5)이 중간층(4) 상에 연속해서 침착된다. 이때 기능층(5)은 기본 본체(1) 상에 직접, 접착제 층(3) 상에 직접 또는 도3에 도시된 바와 같이 중간층(4) 상에 직접 침착될 수 있다. 바람직하게 기능층(5)의 최적의 부착을 보장하고 층 시스템에서 또는 다공성 기본 재료와 층 시스템 사이의 임계 단면 위치에서 가능한 한 작은 인장을 유도하는 특별한 과정이 중간층(4)에 의해 기능층(5)에 대해 전개됨으로써, 점착성 형태로 뿐만 아니라 접착성 형태로도 박리가 방지된다. 이와 더불어 소정의 사용 영역에서는 접착제 층(3) 및/또는 중간층(4)이 생략될 수 있다.
기능층(5)은 무정형 탄화수소 층(a-C:H)으로써 구성되며 바람직하게 PVD-방법 또는 (PA)CVD-방법(플라스마 보충된 화학 증착법)에 의해 소정의 층 상에, 본 실시예에 따르면 중간층(4) 상에 침착된다.
PVD-방법에서 출발 재료, 예를 들어 흑연은 가열되어, 고준위 탄소 이온 방사선이 흑연으로부터 방출되고 코팅될 표면 방향으로 안내된다. 이때 코팅될 표면은 한 번 또는 여러 번 프로세스 챔버 내에서 하나의 또는 복수의 측을 형성하기 위해 고준위 이온 방사선 조사될 수 있다.
(PA)CVD-방법에서는 플라스마의 도움으로 기체 혼합물이 프로세스 챔버 내에 유입되며, 상기 챔버 내에 코팅될 배료 부품이 제공된다. 상기 유입된 기체는 미리 결정된 온도에서 화학적으로 서로 반응하고 코팅될 재료 부품의 표면 상에 얇은 농축된 층을 위해 안내된다.
기본 본체(1), 접착제 층(3), 중간층(4) 및 무정형 탄화수소 층(5)으로 이루어지는 전체적인 층 시스템의 목적은 이러한 코팅과 예를 들어 연료 공급 유닛(6)의 중간 플레이트(7)와 같은 상대 본체 사이의 마찰을 감소시키고 코팅된 편심 디스크(1) 및 상대 본체의 수명을 증가시키는 것이다.
따라서, 무정형 탄화수소 층(5)은 바람직하게 최대 20원자%의 수소 함량을 포함하며, 이로써 금속성 상대 부품에 대한 작은 접착성, 높은 내마모성, 높은 내화학성, 높은 기계적 견고성 및 높은 강도/E-모듈 계수가 보장된다. 포함한다. 수소 함량이 더 높은 경우에는 윤활제 또는 이와 유사한 물질과 바람직하지 않은 결합을 일으킬 수 있다. 또한, 무정형 탄화수소 층(5)은 sp2- 및 sp3-혼성 탄소로 이루어지며, 바람직하게 프로세스에 따른 오염물이 1원자% 미만으로 포함된다.
무정형 탄화수소 층(5)은 바람직하게 약 1.0㎛ 내지 4.0㎛의 두께를 포함한다. 각각의 층(3, 4 및 5)으로 이루어진 전체적인 코팅의 두께는 바람직하게 약 2.0㎛ 내지 5.0㎛이다. 이러한 전체적인 코팅 두께는, 후속 처리가 전혀 필요하지 않으며 설정된 표면 구조 또는 형태가 유지되도록 하는 적은 정도로만 기계 부품 또는 편심 디스크(1)의 크기를 변경시킨다. 마찰 공학적 과제는, 설정된 구조에 의해 혼성 마찰 영역이 감소되고 마찰이 적은 코팅으로 인해 마찰력이 감소됨에 따라 표면에 대한 요건이 감소되는 코팅 표면에 의해 달성된다. 이에 반해 기계적 과제는 기본 본체와 연관된 층 시스템에 의해 달성된다.
기본 본체로써 상기 실시예의 경우 공급 유닛(6)의 중간 플레이트(7)는 바람직하게 경량 구조와 비용 절감의 의미에서 철-탄소-합금으로 구현된다. 또한, 낮은 점도 및 낮은 첨가량의 오일이 사용될 수 있다. 또한, 최소 윤활 또는 증가된 오일 교환 간격이 구현될 수 있다.
바람직하게 기본 본체의 코팅 이전에 기본 본체의 미리 결정된 표면(2)은 세척되며, 예를 들어 다양한 세척욕 내에서 세척된 다음 연속적으로 세척 오븐 내에 서 배기 과정 또는 이와 유사한 과정을 거친다. 이로써 기본 본체에 대한 코팅의 접착 특성이 개선된다.
개별적인 코팅 과정의 코팅 온도는 약 200℃이며, 기본 본체의 출발 과정에 대한 출발 온도는 약 240℃이다. 따라서 상기 온도 영역은 편심 디스크(1)의 소결 재료의 개시 온도 미만이다. 이로써 유리하게 편심 디스크(1)는 전혀 강도 손실 및 변형을 겪지 않는다.
따라서 본 발명은 내마모성 코팅 및 이러한 유형의 내마모성 코팅의 제조 방법을 제공하며, 기본 재료로써 본 발명에 따른 코팅 없이는 마찰 공학적 요건을 견디지 못할 저렴한 비용의 소결 재료 상에 사용될 수 있다. 필수적으로 복합적인 부품 기하 형태로 인해 본 발명에 따른 코팅을 갖는 소결 재료는 제조에 따라 그리고 유리하게 사용될 수 있어서, 구성 부품이 소결 처리 방법에서 경쟁력 있게 제조될 수 있다. 상기 코팅은 전체 두께가 작기 때문에 언급할 만한 조도의 증가 없이 매우 균일하게 피복된다. 이로써 코팅은 예비 조치 없이 그리고 집중적인 비용이 드는 후처리 없이 가능하게 실현된다.
상술된 코팅에 의해 마찰 공학적 시스템이 발생하며, 상기 시스템은 설정된 구조에 의해 혼성 마찰 영역이 감소시키고 마찰이 적은 코팅으로 인해 마찰력이 감소됨에 따라 표면에 대한 요건이 감소될 뿐만 아니라 내마모성이 증가된다.
또한, 공급 유닛 내의 편심 디스크의 접촉면 코팅 이외에, 기타의 기계 부품, 예를 들어 추가의 기본 본체, 즉 중간 플레이트, 기타의 밸브 작동 구성 부품, 예를 들어 버킷 태핏, 유압식 지지 요소, 가압 요소, 롤 베어링 요소, 제어 피스 톤, 릴리즈 베어링, 피스톤 볼트, 베어링 부시, 직선 안내부 또는 이와 유사한 부품들도 본 발명에 따라 피복될 수 있다.
본 발명은 위에서 바람직한 실시예를 사용하여 설명되었지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 오히려 더욱 다양한 방식으로 변형될 수 있다.
본 발명에 따르면, 특히 작은 마찰 계수를 갖는 연료 공급 유닛의 전체적인 수명 기간에 걸쳐 내마모성을 보장하는 내마모성 코팅 및 이러한 유형의 코팅의 제조 방법이 제공된다.

Claims (26)

  1. 마찰 마모에 노출되고 소결 재료로 이루어진, 특히 연료 공급 유닛용 기계 부품(1)의 미리 결정된 표면(2) 상의 내마모성 코팅이며, 상기 코팅은 기계 부품(1)의 미리 결정된 표면(2)의 마찰을 감소시키고 내마모성을 증가시키기 위해, 상기 기계 부품(1)의 미리 결정된 표면(2) 상에 피복되는, 금속을 함유하지 않는 적어도 하나의 무정형 탄화수소 층(5)으로 이루어지며, 상기 탄화수소 층은 sp2- 및 sp3-혼성 탄소를 갖는 내마모성 코팅.
  2. 제1항에 있어서, 상기 무정형 탄화수소 층(5)은 최대 20원자%의 수소 함량을 포함하는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 무정형 탄화수소 층은 프로세스에 따른 오염물을 1원자% 미만으로 포함하는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 무정형 탄화수소 층(5)은 약 1.0㎛ 내지 4.0㎛의 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 기계 부품(1)의 미리 결정된 표 면(2)과 무정형 탄화수소 층(5) 사이에 적어도 하나의 접착제 층(3) 및/또는 적어도 하나의 중간층(4)이 제공되는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅.
  6. 제5항에 있어서, 적어도 하나의 중간층(4)은 금속을 함유하는 탄화수소 층으로써 구성되는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅.
  7. 제6항에 있어서, 금속을 함유하는 탄화수소 층(4)의 금속 성분은 W, Ti, Hf, Ge 또는 상기 성분들의 배합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅.
  8. 제5항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 중간층(4)은 약 0.5㎛ 내지 2.0㎛의 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅.
  9. 제5항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 접착제 층(3)은 금속성 물질, 전이 금속의 붕소화물, 탄화물 및/또는 질화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅.
  10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제 층(3)은 약 0.1㎛ 내지 0.5㎛의 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 기계 부품(1)의 미리 결정된 표 면(2)은 강화된 소결강으로 이루어진 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅.
  12. 연료 공급 유닛의 펌프 장치의 중간 플레이트에 대한 소결 재료로부터 제조된 편심 디스크(1)의 접촉면으로써 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 내마모성 코팅의 이용.
  13. 연료 공급 유닛(6)의 소결 재료로 이루어진 중간 플레이트(7), 밸브 작동 요소, 예를 들어 버킷 태핏, 캠축, 유압식 지지 요소, 가압 요소, 롤 베어링 요소, 제어 피스톤, 릴리즈 베어링, 피스톤 볼트, 베어링 부시, 직선 안내부 또는 이와 유사한 부품들 상에 제공되는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 내마모성 코팅(3, 4, 5)의 이용.
  14. 마찰 마모에 노출되고 소결 재료로 이루어진, 특히 연료 공급 유닛용 기계 부품(1)의 미리 결정된 표면(2) 상의 내마모성 코팅의 제조 방법이며, 기계 부품(1)의 미리 결정된 표면(2)의 마찰을 감소시키고 내마모성을 증가시키기 위해, 상기 기계 부품(1)의 미리 결정된 표면(2) 상에, sp2- 및 sp3-혼성 탄소를 갖는, 금속을 함유하지 않는 적어도 하나의 무정형 탄화수소 층(5)을 피복시키는 단계를 갖는 내마모성 코팅의 제조 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 무정형 탄화수소 층(5)은 PVD-방법 및/또는 (PA)CVD-방법에 의해 기계 부품(1)의 미리 결정된 표면(2) 상에 침착되는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅의 제조 방법.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 무정형 탄화수소 층(5)은 최대 20원자%의 수소 함량을 포함하는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅의 제조 방법.
  17. 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무정형 탄화수소 층(5)은 프로세스에 따른 오염물을 1원자% 미만으로 포함하는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅의 제조 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무정형 탄화수소 층(5)은 약 1.0㎛ 내지 4.0㎛의 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅의 제조 방법.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무정형 탄화수소 층(5)의 침착 이전에 기계 부품(1)의 미리 결정된 표면(2)은 예를 들어 다양한 세척욕 내에서 세척된 다음 연속적으로 세척 오븐 내에서 배기 과정 또는 이와 유사한 과정을 거치는 것과 같이 세척되는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅의 제조 방법.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 기계 부품(1)의 미리 결정된 표면(2)과 무정형 탄화수소 층(5) 사이에 적어도 하나의 접착제 층(3) 및/또는 적어도 하나의 중간층(4)이 형성되는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅의 제조 방법.
  21. 제20항에 있어서, 중간층(4)은 금속을 함유하는 탄화금속 층으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서, 금속을 함유하는 탄화수소 층(4)의 금속 성분은 W, Ti, Hf, Ge 또는 상기 성분들의 배합물로 이루어진 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅의 제조 방법.
  23. 제20항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 중간층(4)은 약 0.5㎛ 내지 2.0㎛의 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅의 제조 방법.
  24. 제20항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 접착제 층(3)은 금속성 물질, 전이 금속의 붕소화물, 탄화물 및/또는 질화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅의 제조 방법.
  25. 제20항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제 층(3)은 약 0.1㎛ 내지 0.5㎛의 두께를 포함하는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅의 제조 방법.
  26. 제14항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 무정형 탄화수소 층(5), 적어도 하나의 중간층(4) 및/또는 적어도 하나의 접착제 층(4)은 각각 기계 부품(1)의 어닐링 온도보다 낮은 각각 소정의 코팅 온도에서 침착되는 것을 특징으로 하는 내마모성 코팅의 제조 방법.
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