專(zhuān)利名稱(chēng)：滑動(dòng)件及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種滑動(dòng)件，特別涉及具有硬碳如類(lèi)金剛石碳的薄涂層的滑動(dòng)件，其在特定潤(rùn)滑劑存在下表現(xiàn)出優(yōu)良的低摩擦特性和耐久性。本發(fā)明還涉及生產(chǎn)所述滑動(dòng)件的方法。
背景技術(shù)：
全球環(huán)境問(wèn)題例如全球變暖和臭氧層破壞已近在眼前。全球變暖主要受CO2排放影響，設(shè)定CO2排放標(biāo)準(zhǔn)以降低CO2排放，已經(jīng)成為每個(gè)國(guó)家關(guān)切的大事。為了降低CO2排放，改善車(chē)輛的燃料效率是非常重要的。因此，希望降低車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)中的摩擦，以獲得燃料效率方面的直接改善。
存在有多種可能的方法來(lái)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦。一種降低發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦的方法是提供在極端摩擦/磨損條件下具有較低摩擦系數(shù)和較高耐磨性的發(fā)動(dòng)機(jī)滑動(dòng)件。例如設(shè)想將硬碳涂層材料涂覆到發(fā)動(dòng)機(jī)滑動(dòng)件的凸輪隨動(dòng)件上(如起閥器和起閥器墊片)并使用一種配帶有滾柱滾針軸承的所謂滾柱搖臂。已經(jīng)證實(shí)類(lèi)金剛石碳(DLC)涂層在空氣中較氮化鈦(TiN)膜和氮化鉻(CrN)膜具有更低的摩擦系數(shù)，所以所述DLC涂層預(yù)期可用于發(fā)動(dòng)機(jī)滑動(dòng)件。另一降低發(fā)動(dòng)機(jī)摩擦的方法是改善用于滑動(dòng)件的潤(rùn)滑油的性質(zhì)。設(shè)想降低潤(rùn)滑油的粘度，以便降低在水力潤(rùn)滑區(qū)中的粘性阻力和在機(jī)械滑動(dòng)部分中的攪動(dòng)阻力。另外還設(shè)想提供混有合適的摩擦改進(jìn)劑及其它添加劑的潤(rùn)滑油，以便降低在混合潤(rùn)滑條件和邊界潤(rùn)滑條件下發(fā)動(dòng)機(jī)的摩擦損失。對(duì)于各種不同摩擦改進(jìn)劑，已經(jīng)進(jìn)行了許多的研究，這些改進(jìn)劑包括有機(jī)鉬化合物，例如二硫代氨基甲酸鉬(MoDTC)和二硫代磷酸鉬(MoDTP)，而且已經(jīng)證實(shí)含有這類(lèi)有機(jī)鉬摩擦改進(jìn)劑的潤(rùn)滑油在使用的早期階段對(duì)于降低鋼制滑動(dòng)件間的摩擦是有效的。
所述DLC涂層的低摩擦特性和所述有機(jī)鉬化合物的摩擦調(diào)節(jié)性能，已報(bào)導(dǎo)在KANO等人的Japan Tribology Congress 1999.5，Tokyo，Proceeding Page 11-12和KANO等人的Worid Tribology Congress2001.9，Vienna，Proceeding Page 342之中。

發(fā)明內(nèi)容
但這種DLC涂層在潤(rùn)滑油存在下不能總是表現(xiàn)出低摩擦系數(shù)。即使在含有有機(jī)鉬摩擦改進(jìn)劑的潤(rùn)滑油存在下，所述DLC涂層也不能適當(dāng)?shù)乇憩F(xiàn)出其低摩擦系數(shù)。
而且當(dāng)所述DLC涂層具有低的氫含量時(shí)，所述DLC涂層對(duì)基底材料的粘著性易于得到改善。當(dāng)所述DLC涂層不含氫時(shí)，則難以提高涂層厚度。這樣，所述DLC涂層的耐久性就易于得到改善。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有硬碳薄涂層的滑動(dòng)件，其在潤(rùn)滑劑存在下表現(xiàn)出優(yōu)良的低摩擦特性和耐久性，從而當(dāng)用于車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)能夠獲得燃料效率的進(jìn)一步改善。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種生產(chǎn)所述滑動(dòng)件的方法。
作為廣泛研究的結(jié)果，本申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有一定結(jié)構(gòu)的硬碳薄涂層與特定潤(rùn)滑劑組合時(shí)能夠表現(xiàn)出優(yōu)良的低摩擦特性和耐久性。本發(fā)明就是基于上述發(fā)現(xiàn)完成的。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種滑動(dòng)件，其包括基體；和形成于所述基體上用來(lái)限定在潤(rùn)滑作用下與相對(duì)構(gòu)件進(jìn)行滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)表面的硬碳涂層，所述硬碳涂層具有氫含量低于其剩余部分的最外層表面部分。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種滑動(dòng)件，其包括基體；和形成于所述基體上用來(lái)限定在潤(rùn)滑作用下與相對(duì)構(gòu)件進(jìn)行滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)表面的硬碳涂層，所述硬碳涂層具有沿其厚度方向?qū)訅涸谝黄鸬膬蓪踊蚨鄬油繉?，所述層壓涂層包括氫含量低于至少一個(gè)其它涂層的最外層涂層。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種生產(chǎn)滑動(dòng)件的方法，其包括提供所述滑動(dòng)件的基體；和在所述基體上形成硬碳涂層，其形成方式應(yīng)使硬碳涂層具有氫含量低于其剩余部分的最外層表面部分。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種生產(chǎn)滑動(dòng)件的方法，其包括提供所述滑動(dòng)件的基體；和在所述基體上形成硬碳涂層，其形成方式應(yīng)使硬碳涂層具有氫含量低于至少一個(gè)其它涂層的最外層涂層。
由下述內(nèi)容可進(jìn)一步理解本發(fā)明的其它目的和特征。


圖1A所示為本發(fā)明一種示例性實(shí)施方式的活塞環(huán)的平面圖。
圖1B為圖1A所示活塞環(huán)的局部截面圖。
圖1C為圖1B所示劃圈部分的放大視圖。
圖2為往復(fù)式摩擦/磨損測(cè)試裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面將對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。在下述說(shuō)明中，除非另有規(guī)定，所有百分比(％)都以質(zhì)量表示。
本發(fā)明一種示例性實(shí)施方式的滑動(dòng)件(在下文中稱(chēng)為“滑動(dòng)件”)，包括基體、形成于所述基體上用來(lái)限定與相對(duì)構(gòu)件進(jìn)行滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)表面的硬碳涂層和施用到所述滑動(dòng)表面上的潤(rùn)滑劑薄膜，從而所述滑動(dòng)件在所述相對(duì)構(gòu)件上通過(guò)設(shè)置在所述滑動(dòng)件和所述相對(duì)構(gòu)件之間的潤(rùn)滑劑薄膜滑動(dòng)。
雖然所述滑動(dòng)件具有許多用途，但理想地是在極端摩擦/磨損條件下使用所述滑動(dòng)件，以充分利用所述滑動(dòng)件的優(yōu)良低摩擦特性和耐久性。例如所述滑動(dòng)件可成型為用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞環(huán)如頂環(huán)和甩油環(huán)，如圖1A、1B和1C所示。所述硬碳涂層優(yōu)選形成在所述活塞環(huán)基體的相對(duì)環(huán)面1上，該面與活塞的活塞環(huán)槽(作為相對(duì)構(gòu)件，圖中未畫(huà)出)進(jìn)行接觸，這樣不僅可以有效降低所述活塞與所述活塞環(huán)間的摩擦，而且還可改善所述活塞的抗卡死性。而且所述硬碳涂層優(yōu)選形成在所述活塞環(huán)基體部分的外圍面2上，該面與發(fā)動(dòng)機(jī)本體的汽缸內(nèi)徑(作為相對(duì)構(gòu)件，圖中未畫(huà)出)進(jìn)行滑動(dòng)接觸，以便有效降低所述活塞與所述汽缸壁間的摩擦?？商鎿Q地，也可以采用所述硬碳涂層涂覆整個(gè)活塞環(huán)，也可以在所述汽缸壁上形成一層硬碳涂層。
滑動(dòng)件所述基體是由任意已知基底材料形成的，如鐵基(鋼)材料或鋁基(鋁合金)材料，在用所述硬碳涂層涂覆之前，可對(duì)其進(jìn)行表面處理。
一般地，所述硬碳涂層是由無(wú)定形碳制成的，其中的碳元素存在于兩種sp2和sp3雜化中以形成石墨和金剛石的復(fù)合結(jié)構(gòu)。所述無(wú)定形碳的具體實(shí)例包括不含氫的無(wú)定形碳(a-C)、含氫的無(wú)定形碳(a-C:H)和/或含有金屬元素鈦(Ti)或鉬(Mo)作為一部分的金屬碳化物或金屬碳(MeC)。不含氫的無(wú)定形碳和氫含量低的無(wú)定形碳也稱(chēng)作“類(lèi)金剛石碳(DLC)”。
按照本發(fā)明的第一種實(shí)施方式，所述硬碳涂層的最外層表面部分的氫含量低于其剩余部分。利用這樣的氫含量分布有可能改善所述硬碳涂層對(duì)所述基體的粘著性，并有可能提高所述硬碳涂層的厚度到足夠的程度，從而保證或改善所述滑動(dòng)件的低摩擦特性、耐磨性和耐久性。此處，所述硬碳涂層的“最外層表面部分”定義為在所述滑動(dòng)表面以下的部分，例如在涂層厚度5％范圍內(nèi)延伸的部分或者在厚度為1.0μm范圍內(nèi)延伸的部分。
為了獲得更大的降低摩擦效果，希望使第一實(shí)施方式中所述硬碳涂層的最外層表面部分中的氫含量最小。所述硬碳涂層的最外層表面部分的平均氫含量?jī)?yōu)選控制為20原子％或更低，更優(yōu)選為10原子％或更低，更進(jìn)一步優(yōu)選為5原子％或更低，進(jìn)而更優(yōu)選為0.5原子％或更低，最優(yōu)選基本為零。
在第一實(shí)施方式中，所述硬碳涂層的氫含量分布不受特別限制，只要所述硬碳涂層的最外層表面部分的氫含量低于剩余部分即可?？紤]到涂覆方法的步驟和條件和制備成本，所述硬碳涂層的氫含量分布可以適當(dāng)?shù)馗鶕?jù)所述硬碳涂層需要的低摩擦特性、耐磨性和耐久性而變化。雖然如此，還是希望所述硬碳涂層的氫含量沿涂層厚度方向從基體側(cè)到滑動(dòng)表面?zhèn)?即最外層涂層表面?zhèn)?是逐漸降低的。當(dāng)所述硬碳涂層是由這類(lèi)具有連續(xù)氫含量梯度的功能化梯度材料制成時(shí)，所述硬碳涂層的內(nèi)應(yīng)力得到釋放。這就可能防止所述硬碳涂層中發(fā)生破裂，從而進(jìn)一步改善所述硬碳涂層的耐久性。一種替代方案是，所述硬碳涂層的氫含量可按階梯方式降低。
按照本發(fā)明的第二實(shí)施方式，所述硬碳涂層具有沿涂層厚度方向?qū)訅涸谝黄鸬膬蓪踊蚨鄬樱浜康陀谥辽僖粋€(gè)其它層的最外層。優(yōu)選地，所述硬碳涂層最外層的氫含量低于所有其它層。通過(guò)這樣的層結(jié)構(gòu)，可以改善所述硬碳涂層對(duì)所述基體的粘著性，并可能提高所述硬碳涂層的厚度到足夠的程度，從而保證或改善所述滑動(dòng)件的低摩擦特性、耐磨性和耐久性。此處，所述硬碳涂層的“層”定義為在其整個(gè)厚度內(nèi)具有基本均勻的氫含量的部分。
在第二實(shí)施方式中，所述硬碳涂層的層結(jié)構(gòu)不受特別限制，只要所述最外層涂層的氫含量低于任何其它涂層即可?？紤]到涂覆方法的步驟和條件和制備成本，所述硬碳涂層的層結(jié)構(gòu)可適當(dāng)?shù)馗鶕?jù)所述硬碳涂層需要的低摩擦特性、耐磨性和耐久性來(lái)確定。雖然如此，還是希望所述硬碳涂層的氫含量從基體側(cè)到滑動(dòng)表面?zhèn)仁侵饘又饾u降低的。一種替代方案是，所述硬碳涂層的氫含量可按階梯方式降低。
為了獲得更大的降低摩擦效果，還希望使第二實(shí)施方式中所述硬碳涂層的最外層的氫含量最小。所述硬碳涂層的最外層的氫含量?jī)?yōu)選控制為20原子％或更低，更優(yōu)選為10原子％或更低，更進(jìn)一步優(yōu)選為5原子％或更低，進(jìn)而更優(yōu)選為0.5原子％或更低，最優(yōu)選基本為零。
在第一實(shí)施方式和第二實(shí)施方式的每一種中，所述硬碳涂層均可通過(guò)物理氣相沉積(PVD)方法、化學(xué)氣相沉積(CVD)方法或其組合形成。為了降低所述硬碳涂層最外層表面部分或最外層中的氫含量，在采用例如通過(guò)PVD電弧離子電鍍法形成所述硬碳涂層時(shí)，降低涂覆氣氛中氫的含量是有效的。
而且在用所述硬碳涂層涂覆之前，所述基體優(yōu)選可通過(guò)鍍鉻法、氮化鉻法、氮化法或其組合被賦予底涂層，以便提高所述硬碳涂層對(duì)所述基體的粘著性，改善其耐久性。
潤(rùn)滑劑下述潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑劑中的每一種都可用作潤(rùn)滑劑。
所述潤(rùn)滑油主要由基礎(chǔ)油組成，優(yōu)選含有無(wú)灰脂肪酸酯摩擦改進(jìn)劑、無(wú)灰脂族胺摩擦改進(jìn)劑、聚丁烯基琥珀酰亞胺、聚丁烯基琥珀酰亞胺的衍生物和二硫代磷酸鋅中的至少一種物質(zhì)。具體地，所述含無(wú)灰脂肪酸酯摩擦改進(jìn)劑和無(wú)灰脂族胺摩擦改進(jìn)劑中一種或兩種的潤(rùn)滑油，可對(duì)于在本發(fā)明所述涂覆有硬碳薄膜的滑動(dòng)件與由鐵基或鋁基材料制成的相對(duì)構(gòu)件之間的滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生較大的摩擦降低效果。
所述基礎(chǔ)油不作特別的限制，它可選自任意常用的基礎(chǔ)油化合物，如礦物油、合成油和脂肪。
所述礦物油的具體實(shí)例包括正鏈烷烴油和鏈烷烴基油或環(huán)烷烴基油，它們是通過(guò)常壓蒸餾或減壓蒸餾從石油中提取潤(rùn)滑油餾分、然后采用任意的下述處理方法對(duì)所得到的潤(rùn)滑油餾分進(jìn)行純化而制得的溶劑脫瀝青、溶劑提取、加氫裂化、溶劑脫蠟、加氫精制、蠟異構(gòu)化、硫酸處理和白土精制。雖然所述潤(rùn)滑油餾分一般通過(guò)加氫精制或溶劑精制進(jìn)行純化，但優(yōu)選使用通過(guò)深度加氫裂化或GTL(氣體到液體)蠟異構(gòu)化方法降低所述油中芳烴含量來(lái)純化所述潤(rùn)滑油餾分而制得的礦物油。
所述合成油的具體實(shí)例包括；聚α-烯烴(PAO)，如1-辛烯低聚物、1-癸烯低聚物和乙烯-丙烯低聚物及其加氫產(chǎn)物；異丁烯低聚物及其加氫產(chǎn)物；異鏈烷烴；烷基苯；烷基萘；二酯，如戊二酸二(十三烷基)酯、己二酸二辛基酯、己二酸二異癸基酯、己二酸二(十三烷基)酯和癸二酸二辛基酯；多元醇酯，如三羥甲基丙烷酯(例如三羥甲基丙烷辛酸酯、三羥甲基丙烷壬酸酯和三羥甲基丙烷異硬脂酸酯)和季戊四醇酯(例如己酸季戊四醇-2-乙基酯和壬酸季戊四醇酯)；聚氧亞烷基乙二醇；二烷基二苯基醚；和聚苯基醚。在這些合成油化合物中，優(yōu)選的為聚α-烯烴，如1-辛烯低聚物和1-癸烯低聚物及其加氫產(chǎn)物。
上述基礎(chǔ)油化合物可以單獨(dú)使用，也可組合使用。在使用由兩種或更多種基礎(chǔ)油化合物的混合物作為基礎(chǔ)油時(shí)，對(duì)于基礎(chǔ)油化合物的混合比不作特別限定。
所述基礎(chǔ)油的硫含量不受特別限制，基于所述基礎(chǔ)油的總質(zhì)量，優(yōu)選為0.2％或更低，更優(yōu)選為0.1％或更低，更進(jìn)一步優(yōu)選為0.05％或更低。希望使用加氫精制礦物油或合成油，這是因?yàn)榧託渚频V物油和合成油每種都具有不多于0.005％的硫含量，或基本不含硫(不多于5ppm)。
所述基礎(chǔ)油的芳烴含量不受特別限制。此處，所述芳烴含量定義為按照ASTM D2549測(cè)得的芳烴餾分的含量。為了在延長(zhǎng)的時(shí)間期限內(nèi)使所述潤(rùn)滑油保持適合用于內(nèi)燃機(jī)的低摩擦特性，基礎(chǔ)油的芳烴含量基于基礎(chǔ)油的總質(zhì)量?jī)?yōu)選為15％或更低，更優(yōu)選為10％或更低，更進(jìn)一步優(yōu)選為5％或更低。當(dāng)基礎(chǔ)油的芳烴含量超過(guò)15％時(shí)，潤(rùn)滑油的氧化穩(wěn)定性將不利地發(fā)生劣化。
所述基礎(chǔ)油的運(yùn)動(dòng)粘度不受特別限制。為了在內(nèi)燃機(jī)中使用所述潤(rùn)滑油，所述基礎(chǔ)油的運(yùn)動(dòng)粘度優(yōu)選為2mm2/s或更高，更優(yōu)選為3mm2/s或更高，并且同時(shí)優(yōu)選為20mm2/s或更低，更優(yōu)選為10mm2/s或更低，更進(jìn)一步優(yōu)選為8mm2/s或更低，它們都是在100℃時(shí)測(cè)得的。當(dāng)所述基礎(chǔ)油的運(yùn)動(dòng)粘度在100C低于2mm2/s時(shí)，所述潤(rùn)滑油就有可能不能提供充足的耐磨性，并引起相當(dāng)大的蒸發(fā)損失。當(dāng)所述基礎(chǔ)油的運(yùn)動(dòng)粘度在100℃超過(guò)20mm2/s時(shí)，所述潤(rùn)滑油就有可能不能提供低摩擦特性，并使低溫性能發(fā)生劣化。在組合使用兩種或多種基礎(chǔ)油化合物時(shí)，不需要限定每種基礎(chǔ)油化合物的運(yùn)動(dòng)粘度均在這一特定范圍內(nèi)，只要所述基礎(chǔ)油化合物的混合物在100℃時(shí)的運(yùn)動(dòng)粘度處于上述規(guī)定范圍內(nèi)即可。
所述基礎(chǔ)油的粘度指數(shù)不受特別限制，為了在內(nèi)燃機(jī)中使用所述潤(rùn)滑油，所述粘度指數(shù)優(yōu)選為80或更高，更優(yōu)選為100或更高，最優(yōu)選為120或更高。當(dāng)所述基礎(chǔ)油具有較高粘度指數(shù)時(shí)，所述潤(rùn)滑油可以改善油耗性能和低溫粘度性能。
至于脂肪酸酯摩擦改進(jìn)劑和脂族胺摩擦改進(jìn)劑，可以使用每個(gè)都具有C6-C30直鏈或支鏈烴鏈的脂肪酸酯和脂族胺，優(yōu)選具有C8-C24直鏈或支鏈烴鏈，更優(yōu)選具有C10-C20直鏈或支鏈烴鏈。當(dāng)所述摩擦改進(jìn)劑烴鏈的碳數(shù)不在6-30范圍內(nèi)時(shí)，可能不能產(chǎn)生想要的摩擦降低效果。所述脂肪酸酯和脂族胺摩擦改進(jìn)劑的C6-C30直鏈或支鏈烴鏈的具體實(shí)例包括烷基如己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基、二十三烷基、二十四烷基、二十五烷基、二十六烷基、二十七烷基、二十八烷基、二十九烷基和三十烷基；鏈烯基如己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基、十三碳烯基、十四碳烯基、十五碳烯基、十六碳烯基、十七碳烯基、十八碳烯基、十九碳烯基、二十碳烯基、二十一碳烯基、二十二碳烯基、二十三碳烯基、二十四碳烯基、二十五碳烯基、二十六碳烯基、二十七碳烯基、二十八碳烯基、二十九碳烯基和三十碳烯基。上述烷基和鏈烯基均包括所有可能的異構(gòu)體。
所述脂肪酸酯優(yōu)選的例子有具有上述C6-C30烴基的脂肪酸和單羥基或多羥基脂族醇的酯。這類(lèi)脂肪酸酯的具體實(shí)例包括甘油單油酸酯、甘油二油酸酯、山梨聚糖單油酸酯和山梨聚糖二油酸酯。
所述脂族胺優(yōu)選的例子有每個(gè)均具有上述C6-C30烴基的脂族單胺及其環(huán)氧烷加合物、脂族多胺、咪唑啉及其衍生物。這類(lèi)脂族胺的具體實(shí)例包括脂族胺化合物如月桂基胺、月桂基二乙胺、月桂基二乙醇胺、十二烷基二丙醇胺、棕櫚胺、硬脂胺、硬脂基四亞乙基五胺、油基胺、油基亞丙基二胺、油基二乙醇胺和N-羥乙基油基咪唑啉(N-hydroxyethyloleylimidazolyne)；上述脂族胺化合物的環(huán)氧烷加合物，如N，N-二聚氧化烯-N-烷基或鏈烯基(C6-C28)胺和酸改性的化合物(通過(guò)使上述脂族胺化合物與C2-C30一元羧酸如脂肪酸或C2-C30多元羧酸(如草酸、苯二酸、偏苯三酸和1，2，4，5-苯四酸)反應(yīng)以中和或酰胺化全部或部分的剩余氨基和/或亞氨基而制得)。其中N，N-二聚氧亞乙基-N-油基胺是優(yōu)選使用的。
所述脂肪酸酯摩擦改進(jìn)劑和/或脂族胺摩擦改進(jìn)劑在潤(rùn)滑油中的含量不受特別限制，基于所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量，優(yōu)選為0.05-3.0％，更優(yōu)選為0.1-2.0％，最優(yōu)選為0.5-1.4％。當(dāng)潤(rùn)滑油中脂肪酸酯摩擦改進(jìn)劑和/或脂族胺摩擦改進(jìn)劑的含量低于0.05％時(shí)，就有可能不能獲得足夠的摩擦降低效果。當(dāng)潤(rùn)滑油中脂肪酸酯摩擦改進(jìn)劑和/或脂族胺摩擦改進(jìn)劑的含量超過(guò)3.0％時(shí)，所述基礎(chǔ)油中摩擦改進(jìn)劑的溶解度就有可能變得很低，以致使所述潤(rùn)滑貯存穩(wěn)定性劣化，引起沉淀。
至于聚丁烯基琥珀酰亞胺，可以使用由下述通式(1)和(2)表示的化合物 在通式(1)和(2)中，PIB表示衍生自數(shù)均分子量為900-3500聚丁烯的聚丁烯基團(tuán)，優(yōu)選分子量為1000-2000，它可通過(guò)在氟化硼催化劑或氯化鋁催化劑存在下聚合高純異丁烯或1-丁烯和異丁烯的混合物而制得。當(dāng)所述聚丁烯的數(shù)均分子量低于900時(shí)，就有可能不能提供充分的清潔作用。當(dāng)所述聚丁烯的數(shù)均分子量超過(guò)3500時(shí)，所述聚丁烯基琥珀酰亞胺的低溫流動(dòng)性?xún)A向于劣化。在用于制備聚丁烯基琥珀酰亞胺之前，聚丁烯可通過(guò)采用任意合適的處理方法(如吸附方法或洗滌方法)除去源自聚丁烯制備催化劑的痕量氟和氯殘余物而對(duì)其進(jìn)行純化，由此來(lái)控制聚丁烯中氟和氯殘余物的含量為50ppm或更低，希望為10ppm或更低，更希望為1ppm或更低。
而且考慮到清潔效果，在通式(1)和(2)中，n表示1-5的整數(shù)，優(yōu)選為2-4的整數(shù)。
所述聚丁烯基琥珀酰亞胺的制備方法不受特別限制。例如所述聚丁烯基琥珀酰亞胺可通過(guò)下述方法制得使聚丁烯的氯化物或聚丁烯(氟和氯殘余物已經(jīng)從中充分除去)與馬來(lái)酸酐在100-200℃反應(yīng)形成聚丁烯基琥珀酸酯，然后使所述聚丁烯基琥珀酸酯與多胺(如二亞乙基三胺、三亞乙基四胺、四亞乙基五胺或五亞乙基六胺)進(jìn)行反應(yīng)。
至于聚丁烯基琥珀酰亞胺衍生物，它們可使用硼或酸改性的化合物，可通過(guò)使通式(1)或(2)所述聚丁烯基琥珀酰亞胺與硼化合物或含氧有機(jī)化合物進(jìn)行反應(yīng)以中和或酰胺化全部或部分的剩余氨基和/或酰亞胺而制得。其中含硼聚丁烯基琥珀酰亞胺，尤其是含硼二(聚丁烯基)琥珀酰亞胺，是優(yōu)選使用的。在含硼聚丁烯基琥珀酰亞胺化合物中氮與硼的含量之比(B/N)以質(zhì)量計(jì)通常為0.1-3，優(yōu)選為0.2-1.
用于制備聚丁烯基琥珀酰亞胺衍生物的硼化合物可以為硼酸、硼酸鹽或硼酸酯。所述硼酸的具體實(shí)例包括原硼酸、偏硼酸和四硼酸。所述硼酸鹽的具體實(shí)例包括銨鹽如硼酸銨，例如偏硼酸銨、四硼酸銨、五硼酸銨和八硼酸銨。所述硼酸酯的具體實(shí)例包括硼酸和烷基醇(優(yōu)選為C1-C6烷基醇)的酯，如硼酸單甲基酯、硼酸二甲基酯、硼酸三甲基酯、硼酸單乙基酯、硼酸二乙基酯、硼酸三乙基酯、硼酸單丙基酯、硼酸二丙基酯、硼酸三丙基酯、硼酸單丁基酯、硼酸二丁基酯和硼酸三丁基酯。
用于制備聚丁烯基琥珀酰亞胺衍生物的含氧有機(jī)化合物可以為任意C1-C30一元羧酸，如甲酸、乙酸、乙二醇酸、丙酸、乳酸、丁酸、戊酸、己酸、庚酸、辛酸、壬酸、癸酸、十一烷酸、月桂酸、十三烷酸、肉豆蔻酸、十五烷酸、棕櫚酸、十七烷酸、硬脂酸、油酸、十九烷酸、二十烷酸；C2-C30多元羧酸，如草酸、苯二甲酸、偏苯三酸和1，2，4，5-苯四酸，其酸酐和酯；C2-C6環(huán)氧烷；和羥基(多)氧亞烷基碳酸酯。
所述聚丁烯基琥珀酰亞胺和/或聚丁烯基琥珀酰亞胺衍生物存在于所述潤(rùn)滑油中的含量不受特別限制，基于所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量，優(yōu)選為0.1-15％，更優(yōu)選為1.0-12％。當(dāng)所述潤(rùn)滑油中聚丁烯基琥珀酰亞胺和/或聚丁烯基琥珀酰亞胺衍生物的含量低于0.1％時(shí)，就有可能不能獲得充分的清潔效果。當(dāng)所述潤(rùn)滑油中聚丁烯基琥珀酰亞胺和/或聚丁烯基琥珀酰亞胺衍生物的含量超過(guò)15％時(shí)，所述潤(rùn)滑油的反乳化能力可能劣化。另外，在所述潤(rùn)滑油中添加如此大量的所述聚丁烯基琥珀酰亞胺和/或聚丁烯基琥珀酰亞胺衍生物，也是不經(jīng)濟(jì)的。
對(duì)于所述二硫代磷酸鋅，它可以采用由下述通式(3)表示的化合物 在通式(3)中，R4、R5、R6和R7中每個(gè)均表示C1-C24烴基。所述C1-C24烴基優(yōu)選為C1-C24直鏈或支鏈烷基、C3-C24直鏈或支鏈鏈烯基、C5-C13環(huán)烷基或直鏈或支鏈烷基環(huán)烷基、C6-C18芳基或直鏈或支鏈烷基芳基或C7-C19芳基烷基。上述烷基或鏈烯基可為伯、仲或叔基。R4、R5、R6和R7的具體實(shí)例包括烷基如甲基、乙基、丙基、丁基、戊基、己基、庚基、辛基、壬基、癸基、十一烷基、十二烷基、十三烷基、十四烷基、十五烷基、十六烷基、十七烷基、十八烷基、十九烷基、二十烷基、二十一烷基、二十二烷基、二十三烷基和二十四烷基；鏈烯基如丙烯基、異丙烯基、丁烯基、丁二烯基、戊烯基、己烯基、庚烯基、辛烯基、壬烯基、癸烯基、十一碳烯基、十二碳烯基、十三碳烯基、十四碳烯基、十五碳烯基、十六碳烯基、十七碳烯基、十八碳烯基(油基)、十九碳烯基、二十碳烯基、二十一碳烯基、二十二碳烯基、二十三碳烯基和二十四碳烯基；環(huán)烷基如環(huán)戊基、環(huán)己基和環(huán)庚基；烷基環(huán)烷基如甲基環(huán)戊基、二甲基環(huán)戊基、乙基環(huán)戊基、丙基環(huán)戊基、乙基甲基環(huán)戊基、三甲基環(huán)戊基、二乙基環(huán)戊基、乙基二甲基環(huán)戊基、丙基甲基環(huán)戊基、丙基乙基環(huán)戊基、二丙基環(huán)戊基、丙基乙基甲基環(huán)戊基、甲基環(huán)己基、二甲基環(huán)己基、乙基環(huán)己基、丙基環(huán)己基、乙基甲基環(huán)己基、三甲基環(huán)己基、二乙基環(huán)己基、乙基二甲基環(huán)己基、丙基甲基環(huán)己基、丙基乙基環(huán)己基、二丙基環(huán)己基、丙基乙基甲基環(huán)己基、甲基環(huán)庚基、二甲基環(huán)庚基、乙基環(huán)庚基、丙基環(huán)庚基、乙基甲基環(huán)庚基、三甲基環(huán)庚基、二乙基環(huán)庚基、乙基二甲基環(huán)庚基、丙基甲基環(huán)庚基、丙基乙基環(huán)庚基、二丙基環(huán)庚基和丙基乙基甲基環(huán)庚基；芳基如苯基和萘基；烷基芳基如甲苯基、二甲苯基、乙基苯基、丙基苯基、乙基甲基苯基、三甲基苯基、丁基苯基、丙基甲基苯基、二乙基苯基、乙基二甲基苯基、四甲基苯基、戊基苯基、己基苯基、庚基苯基、辛基苯基、壬基苯基、癸基苯基、十一烷基苯基和十二烷基苯基；和芳基烷基，如芐基、甲基芐基、二甲基芐基、苯乙基、甲基苯乙基和二甲基苯乙基。上述烴基包括所有可能的異構(gòu)體。尤其優(yōu)選的是C1-C18直鏈或支鏈烷基和C6-C18芳基或直鏈或支鏈烷基芳基。
所述二硫代磷酸鋅化合物優(yōu)選的例子有二異丙基二硫代磷酸鋅、二異丁基二硫代磷酸鋅、二仲丁基二硫代磷酸鋅、二仲戊基二硫代磷酸鋅、二正己基二硫代磷酸鋅、二仲己基二硫代磷酸鋅、二辛基二硫代磷酸鋅、二-2-乙基己基二硫代磷酸鋅、二正癸基二硫代磷酸鋅、二正十二烷基二硫代磷酸鋅和二異十三烷基二硫代磷酸鋅。
所述潤(rùn)滑油中所述二硫代磷酸鋅的含量不受特別限制。為了獲得更大的摩擦降低效果，所述二硫代磷酸鋅的含量基于所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量以所述磷元素計(jì)優(yōu)選為0.1％或更低，更優(yōu)選為0.06％或更低，最優(yōu)選為最小有效量。當(dāng)所述潤(rùn)滑油中二硫代磷酸鋅含量超過(guò)0.1％時(shí)，就有可能抑制無(wú)灰脂肪酸酯摩擦改進(jìn)劑和/或無(wú)灰脂族胺摩擦改進(jìn)劑的摩擦降低效果，特別是對(duì)于所述DLC涂覆的滑動(dòng)件與所述鐵基相對(duì)構(gòu)件之間的滑動(dòng)摩擦。
所述二硫代磷酸鋅的制備方法不受特別限制，所述二硫代磷酸鋅可通過(guò)任意已知方法制得。例如所述二硫代磷酸鋅可通過(guò)使具有上述R4、R5、R6和R7烴基的醇或酚與五硫化磷(P2O5)反應(yīng)形成二硫代磷酸，然后用氧化鋅中和二硫代磷酸而制得。要指出的是，二硫代磷酸鋅的分子結(jié)構(gòu)會(huì)隨著用作制備所述二硫代磷酸鋅的原料的醇或酚而不同。
上述二硫代磷酸鋅化合物可以單獨(dú)使用，也可以使用兩種或多種化合物的混合物。在組合使用兩種或多種二硫代磷酸鋅化合物時(shí)，對(duì)于所述二硫代磷酸鋅化合物的混合比不作特別限定。
為了改善用于內(nèi)燃機(jī)的潤(rùn)滑油的性能，所述潤(rùn)滑油還可含有其它添加劑，如金屬清潔劑、抗氧化劑、粘度指數(shù)改進(jìn)劑、不同于上述提及的脂肪酸酯摩擦改進(jìn)劑和脂族胺摩擦改進(jìn)劑的摩擦改進(jìn)劑、不同于上述提及的聚丁烯基琥珀酰亞胺和聚丁烯基琥珀酰亞胺衍生物的無(wú)灰分散劑、耐磨劑或極壓劑、防銹劑、非離子型表面活性劑、破乳劑、金屬鈍化劑和/或消泡劑。
所述金屬清潔劑可選自任意的常用于發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑劑的金屬清潔劑化合物。所述金屬清潔劑的具體實(shí)例包括諸如鈉(Na)和鉀(K)之類(lèi)堿金屬或諸如鈣(Ca)和鎂(Mg)之類(lèi)堿土金屬的磺酸鹽、酚鹽和水楊酸鹽；及其兩種或多種的混合物。其中鈉和鈣的磺酸鹽、鈉和鈣的酚鹽和鈉和鈣的水楊酸鹽是適合使用的。所述金屬清潔劑的總堿值和含量可根據(jù)潤(rùn)滑油所需要的性能進(jìn)行選擇。所述金屬清潔劑的總堿值通常為0-500mgKOH/g，優(yōu)選為150-400mgKOH/g，它是按照ISO 3771利用高氯酸測(cè)得的。所述金屬清潔劑的含量通常為所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量的0.1-10％。
所述抗氧化劑可選自任意的常用于發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油的抗氧化劑化合物。所述抗氧化劑的具體實(shí)例包括酚類(lèi)抗氧化劑，如4，4’-亞甲基二(2，6-二-叔丁基苯酚)和十八烷基-3-(3，5-二-叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯；氨基抗氧化劑，如苯基-α-萘胺、烷基苯基-α-萘胺和烷基二苯基胺；及其兩種或多種的混合物。所述抗氧化劑的含量通常為所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量的0.01-5％。
對(duì)于所述粘度指數(shù)改進(jìn)劑，可以使用的有非分散型聚甲基丙烯酸酯粘度指數(shù)改進(jìn)劑，如一種或多種甲基丙烯酸的共聚物及其加氫產(chǎn)物；分散型聚甲基丙烯酸酯粘度指數(shù)改進(jìn)劑，如還含有氮化合物的甲基丙烯酸酯的共聚物；及其它粘度指數(shù)劑，如乙烯和α-烯(例如丙烯、1-丁烯和1-戊烯)的共聚物及其加氫產(chǎn)物、聚異丁烯及其加氫產(chǎn)物、苯乙烯-二烯加氫共聚物、苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物和聚烷基苯乙烯?？紤]到剪切穩(wěn)定性，需要對(duì)所述粘度指數(shù)改進(jìn)劑的分子量進(jìn)行選擇。例如所述粘度指數(shù)改進(jìn)劑的數(shù)均分子量，對(duì)于所述分散型或非分散型聚甲基丙烯酸酯來(lái)說(shuō)，希望在5000-1000000范圍內(nèi)，更希望為100000-800000；對(duì)于所述聚異丁烯或其加氫產(chǎn)物來(lái)說(shuō)，該分子量在800-5000范圍內(nèi)；對(duì)于所述乙烯/α-烯烴共聚物或其加氫產(chǎn)物來(lái)說(shuō)，該分子量在800-300000范圍內(nèi)，更優(yōu)選為10000-200000。上述粘度指數(shù)改進(jìn)化合物可以單獨(dú)使用，也可以以其兩種或多種的混合物形式使用。所述粘度指數(shù)改進(jìn)劑的含量?jī)?yōu)選為所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量的0.1-40.0％。
所述不同于上述提及的脂肪酸酯摩擦改進(jìn)劑和脂族胺摩擦改進(jìn)劑的摩擦改進(jìn)劑，可以列舉的有無(wú)灰摩擦改進(jìn)劑，如硼酸酯、更高級(jí)的醇和脂族醚，和金屬摩擦改進(jìn)劑，如二硫代磷酸鉬、二硫代氨基甲酸鉬和二硫化鉬。
所述不同于上述提及聚丁烯基琥珀酰亞胺和聚丁烯基琥珀酰亞胺衍生物的無(wú)灰分散劑，可為任意一種具有數(shù)均分子量為900-3500的聚丁烯基的聚丁烯基芐胺和聚丁烯基胺、具有數(shù)均分子量低于900的聚丁烯基的聚丁烯基琥珀酰亞胺及其衍生物。
對(duì)于所述耐磨劑或極壓劑，可以使用二硫化物、硫化脂肪、烯烴硫化物、具有1-3個(gè)C2-C20烴基的磷酸酯、硫代磷酸酯、亞磷酸酯、硫代亞磷酸酯和這些酯的胺鹽。
對(duì)于所述防銹劑，可以使用烷基苯磺酸酯、二壬基萘磺酸酯、烯基琥珀酸的酯和多元醇的酯。
對(duì)于所述非離子型表面活性劑和破乳劑，可以使用非離子型聚亞烷基二醇表面活性劑，如聚氧亞乙基烷基醚、聚氧亞乙基烷基苯基醚和聚氧亞乙基烷基萘基醚。
所述金屬鈍化劑可以列舉的有咪唑啉、嘧啶衍生物、噻唑和苯并三唑。
所述消泡劑可以列舉的有硅酮、氟代硅酮和氟代烷基醚。
所述不同于脂肪酸酯和脂族胺摩擦改進(jìn)劑的摩擦改進(jìn)劑、所述不同于聚丁烯基琥珀酰亞胺和聚丁烯基琥珀酰亞胺衍生物的無(wú)灰分散劑、所述耐磨劑或極壓劑、所述防銹劑和所述破乳劑中，每種物質(zhì)的含量通常均為所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量的0.01-5％，所述金屬鈍化劑的含量通常為所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量的0.005-1％，所述消泡劑的含量通常為所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量的0.0005-1％。
所述潤(rùn)滑劑主要由具有羥基的化合物組成，它能夠?qū)Ρ緦?shí)施方式所述涂覆有硬碳涂層的滑動(dòng)件與由鐵基或鋁基材料制成的相對(duì)構(gòu)件之間的滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生較大的摩擦降低效果。所述含羥基化合物的具體實(shí)例包括醇。在各種醇中，甘油或乙二醇優(yōu)選用作所述潤(rùn)滑劑。
參考下述實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明。但需要指出的是，下述實(shí)施例僅是例證性的，而不是對(duì)本發(fā)明的限制。
實(shí)施例1首先從S45C鋼材(按照J(rèn)IS G4051)上切割下基本為半圓柱狀的鋼件(作為基體)，其尺寸為8×12×40mm。采用CVD法，在所述切割件的半圓柱狀面上形成一層氫含量為20原子％和厚度為10μm的DLC涂層(作為內(nèi)涂層)。然后采用PVD電弧離子電鍍法，形成另一層氫含量為5原子％和厚度為0.5μm的DLC涂層(作為外涂層)，從而得到測(cè)試樣品。然后，采用不含添加劑的聚α-烯烴油作為潤(rùn)滑油，對(duì)所述測(cè)試樣品進(jìn)行下述的摩擦/磨損測(cè)試。
實(shí)施例2首先從S45C鋼材(按照J(rèn)IS G4051)上切割下基本為半圓柱狀的鋼件(作為基體)，其尺寸為8×12×40mm。采用CVD法，在所述切割件的半圓柱狀面上形成一層氫含量為20原子％和厚度為10μm的DLC涂層(作為內(nèi)涂層)。然后采用PVD電弧離子電鍍法，形成另一層氫含量為0.5原子％和厚度為0.5μm的DLC涂層(作為外涂層)，從而得到測(cè)試樣品。然后，采用不含添加劑的聚α-烯烴油作為潤(rùn)滑油，對(duì)所述測(cè)試樣品進(jìn)行摩擦/磨損測(cè)試。
實(shí)施例3首先從S45C鋼材(按照J(rèn)IS G4051)上切割下基本為半圓柱狀的鋼件(作為基體)，其尺寸為8×12×40mm。采用CVD法，在所述切割件的半圓柱狀面上形成一層氫含量為20原子％和厚度為10μm的DLC涂層(作為內(nèi)涂層)。然后采用PVD電弧離子電鍍法，形成另一層氫含量為0.5原子％和厚度為0.5μm的DLC涂層(作為外涂層)，從而得到測(cè)試樣品。然后，采用混有1質(zhì)量％甘油單油酸酯(作為無(wú)灰脂肪酸酯摩擦改進(jìn)劑)的聚α-烯烴油作為潤(rùn)滑油，對(duì)所述測(cè)試樣品進(jìn)行摩擦/磨損測(cè)試。
實(shí)施例4首先從S45C鋼材(按照J(rèn)IS G4051)上切割下基本為半圓柱狀的鋼件(作為基體)，其尺寸為8×12×40mm。采用CVD法，在所述切割件的半圓柱狀面上形成一層氫含量為20原子％和厚度為10μm的DLC涂層(作為內(nèi)涂層)。然后采用PVD電弧離子電鍍法，形成另一層氫含量為0.5原子％和厚度為0.5μm的DLC涂層(作為外涂層)，從而得到測(cè)試樣品。然后，采用甘油作為潤(rùn)滑劑，對(duì)所述測(cè)試樣品進(jìn)行摩擦/磨損測(cè)試。
對(duì)比例1從S45C鋼材(按照J(rèn)IS G4051)上切割下基本為半圓柱狀的鋼件(作為基體)，其尺寸為8×12×40mm。在所述切割件的半圓柱狀面上形成一層厚度為50μm的鍍鉻涂層，從而得到測(cè)試樣品。然后，采用不含添加劑的聚α-烯烴油作為潤(rùn)滑油，對(duì)所述測(cè)試樣品進(jìn)行摩擦/磨損測(cè)試。
對(duì)比例2從S45C鋼材(按照J(rèn)IS G4051)上切割下基本為半圓柱狀的鋼件(作為基體)，其尺寸為8×12×40mm。在所述切割件的半圓柱狀面上形成一層厚度為20μm的氮化鈦(TiN)涂層，從而得到測(cè)試樣品。然后，采用不含添加劑的聚α-烯烴油作為潤(rùn)滑油，對(duì)所述測(cè)試樣品進(jìn)行摩擦/磨損測(cè)試。
對(duì)比例3從S45C鋼材(按照J(rèn)IS G4051)上切割下基本為半圓柱狀的鋼件(作為基體)，其尺寸為8×12×40mm。在所述切割件的半圓柱狀面上形成一層厚度為20μm的氮化鉻(CrN)涂層，從而得到測(cè)試樣品。然后，采用不含添加劑的聚α-烯烴油作為潤(rùn)滑油，對(duì)所述測(cè)試樣品進(jìn)行摩擦/磨損測(cè)試。
對(duì)比例4從S45C鋼材(按照J(rèn)IS G4051)上切割下基本為半圓柱狀的鋼件(作為基體)，其尺寸為8×12×40mm。采用CVD法，在所述切割件的半圓柱狀面上形成一層氫含量為20原子％和厚度為10μm的DLC涂層，從而得到測(cè)試樣品。然后，采用混有1質(zhì)量％甘油單油酸酯(作為無(wú)灰脂肪酸酯摩擦改進(jìn)劑)的聚α-烯烴油作為潤(rùn)滑油，對(duì)所述測(cè)試樣品進(jìn)行摩擦/磨損測(cè)試。
摩擦/磨損測(cè)試是在下述條件下使用一種往復(fù)式摩擦/磨損測(cè)試器進(jìn)行的。在所述摩擦/磨損測(cè)試器中，各實(shí)施例1-4和對(duì)比例1-4中的測(cè)試樣品(10)按圖2所示進(jìn)行放置，從而當(dāng)所述測(cè)試樣品(10)的半圓柱狀部分(10a)于負(fù)荷L下在板狀相對(duì)樣品(11)的區(qū)域A上滑動(dòng)時(shí)，其能夠沿方向S和T進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此處，所述相對(duì)樣品是由FC250鑄鐵(按照J(rèn)IS G5501)制成的。在測(cè)試中，在所述測(cè)試樣品(10)與所述相對(duì)樣品(11)之間的摩擦系數(shù)是在所述區(qū)域A的轉(zhuǎn)向端測(cè)得的。而且所述測(cè)試樣品(10)的磨損量是在測(cè)試之后測(cè)得的。測(cè)量結(jié)果如表中所示。在該表中，實(shí)施例1、2和4和對(duì)比例1-4的測(cè)試樣品的磨損量是參照實(shí)施例3的測(cè)試樣品的磨損量(1.0)進(jìn)行表示的。
(測(cè)試條件)測(cè)試樣品(10)由S45C鋼制基體及其上的涂層形成并具有8×12×40mm尺寸的半圓柱狀件相對(duì)樣品(11)由FC250鑄鐵制成并具有40×60×7mm尺寸的板狀件測(cè)試裝置往復(fù)摩擦/磨損測(cè)試器往復(fù)運(yùn)動(dòng)600循環(huán)/分鐘測(cè)試溫度25℃施加負(fù)載(P) 98N測(cè)試時(shí)間60min
實(shí)施例1-4的滑動(dòng)件比對(duì)比例1-4的滑動(dòng)件具有更低的摩擦系數(shù)和更小的磨損量，而且本發(fā)明的意料不到的結(jié)果清楚地顯示在該表中。其中考慮到實(shí)施例4的滑動(dòng)件比實(shí)施例1-3的具有更低摩擦系數(shù)和更小磨損量的事實(shí)，認(rèn)為實(shí)施例4提供了最好的結(jié)果。
如上所述，通過(guò)本發(fā)明的確定結(jié)構(gòu)的硬碳涂層和特定潤(rùn)滑劑的組合，所述滑動(dòng)件表現(xiàn)出優(yōu)良的低摩擦特性和耐久性。因此，通過(guò)在內(nèi)燃機(jī)中使用本發(fā)明的滑動(dòng)件，有可能比使用較早技術(shù)的用含有機(jī)鉬化合物的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑鋼制滑動(dòng)件獲得燃料效率的更大改善。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)No.2003-206809(2003年8月8日申請(qǐng))和申請(qǐng)No.2004-225411(2004年8月2日申請(qǐng))的全部?jī)?nèi)容引入此處作為參考。
雖然已經(jīng)參考本發(fā)明的特定實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式。根據(jù)上述教導(dǎo)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)對(duì)上述實(shí)施方式進(jìn)行各種不同的改進(jìn)和改變。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求進(jìn)行限定。
表

權(quán)利要求
1.一種滑動(dòng)件，包括基體；和硬碳涂層，其形成于所述基體上以限定在潤(rùn)滑作用下與相對(duì)構(gòu)件滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)表面，所述硬碳涂層的最外層表面部分的氫含量低于其剩余部分。
2.權(quán)利要求1所述滑動(dòng)件，其中所述硬碳涂層的最外層表面部分的氫含量為20原子％或更低。
3.權(quán)利要求2所述滑動(dòng)件，其中所述硬碳涂層的最外層表面部分的氫含量為10原子％或更低。
4.權(quán)利要求3所述滑動(dòng)件，其中所述硬碳涂層的最外層表面部分的氫含量為5原子％或更低。
5.權(quán)利要求4所述滑動(dòng)件，其中所述硬碳涂層的最外層表面部分的氫含量為0.5原子％或更低。
6.權(quán)利要求1所述滑動(dòng)件，其中所述硬碳涂層的氫含量沿其厚度方向從基體側(cè)到滑動(dòng)表面?zhèn)戎饾u降低。
7.一種滑動(dòng)件，包括基體；和硬碳涂層，其形成于所述基體上以限定在潤(rùn)滑作用下與相對(duì)構(gòu)件滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)表面，所述硬碳涂層具有沿其厚度方向?qū)訅涸谝黄鸬膬蓪踊蚨鄬油繉?，所述層壓涂層包括氫含量低于至少一個(gè)其它涂層的最外層涂層。
8.權(quán)利要求7所述滑動(dòng)件，其中所述最外層涂層的氫含量低于所有其它涂層。
9.權(quán)利要求7所述滑動(dòng)件，其中所述最外層涂層的氫含量為20原子％或更低。
10.權(quán)利要求9所述滑動(dòng)件，其中所述最外層涂層的氫含量為10原子％或更低。
11.權(quán)利要求10所述滑動(dòng)件，其中所述最外層涂層的氫含量為5原子％或更低。
12.權(quán)利要求11所述滑動(dòng)件，其中所述最外層涂層的氫含量為0.5原子％或更低。
13.權(quán)利要求1或7所述滑動(dòng)件，還包括施用到所述滑動(dòng)表面上的潤(rùn)滑油，所述潤(rùn)滑油中含有至少一種選自無(wú)灰脂肪酸酯摩擦改進(jìn)劑和無(wú)灰脂族胺摩擦改進(jìn)劑的摩擦改進(jìn)劑。
14.權(quán)利要求13所述滑動(dòng)件，其中所述至少一種摩擦改進(jìn)劑具有C6-C30烴基，其含量基于所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量計(jì)為0.05-3.0％。
15.權(quán)利要求13所述滑動(dòng)件，其中所述潤(rùn)滑油含有聚丁烯基琥珀酰亞胺和/或其衍生物。
16.權(quán)利要求15所述滑動(dòng)件，其中所述聚丁烯基琥珀酰亞胺和/或其衍生物的含量基于所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量計(jì)為0.1-15％。
17.權(quán)利要求13所述滑動(dòng)件，其中所述潤(rùn)滑油含有二硫代磷酸鋅，其含量基于所述潤(rùn)滑油總質(zhì)量以磷的質(zhì)量計(jì)為0.1％或更低。
18.權(quán)利要求1或7所述滑動(dòng)件，還包括施用到所述滑動(dòng)表面上的潤(rùn)滑劑，所述潤(rùn)滑劑主要由含羥基化合物組成。
19.權(quán)利要求18所述滑動(dòng)件，其中所述含羥基化合物是醇。
20.權(quán)利要求19所述滑動(dòng)件，其中所述醇為甘油或乙二醇。
21.權(quán)利要求1或7所述滑動(dòng)件，其中在形成所述硬碳涂層之前，所述基體已經(jīng)通過(guò)選自鍍鉻法、氮化鉻法和氮化法的至少一種方法被賦予底涂層。
22.權(quán)利要求1或7所述滑動(dòng)件，其中所述滑動(dòng)件是發(fā)動(dòng)機(jī)活塞環(huán)。
23.權(quán)利要求22所述滑動(dòng)件，其中所述活塞環(huán)是頂環(huán)和甩油環(huán)中的至少一種。
24.一種生產(chǎn)滑動(dòng)件的方法，包括提供所述滑動(dòng)件的基體；和在所述基體上形成硬碳涂層，其形成方式應(yīng)使所述硬碳涂層的最外層表面部分的氫含量低于其剩余部分。
25.權(quán)利要求24所述方法，其中所述形成步驟包括控制最外層表面部分的氫含量為20原子％或更低。
26.權(quán)利要求24或25所述方法，還包括向所述硬碳涂層上施用潤(rùn)滑油，其中所述潤(rùn)滑油中含有至少一種選自無(wú)灰脂肪酸酯摩擦改進(jìn)劑和無(wú)灰脂族胺摩擦改進(jìn)劑的摩擦改進(jìn)劑。
27.權(quán)利要求24或25所述方法，還包括向所述硬碳涂層上施用潤(rùn)滑劑，其中所述潤(rùn)滑劑主要由含羥基化合物組成。
28.一種生產(chǎn)滑動(dòng)件的方法，包括提供所述滑動(dòng)件的基體；和在所述基體上形成硬碳涂層，其形成方式應(yīng)使所述硬碳涂層的最外層涂層的氫含量低于至少一個(gè)其它涂層。
29.權(quán)利要求28所述方法，其中所述形成步驟包括控制最外層涂層的氫含量為20原子％或更低。
30.權(quán)利要求28或29所述方法，還包括向所述硬碳涂層上施用潤(rùn)滑油，其中所述潤(rùn)滑油中含有至少一種選自無(wú)灰脂肪酸酯摩擦改進(jìn)劑和無(wú)灰脂族胺摩擦改進(jìn)劑的摩擦改進(jìn)劑。
31.權(quán)利要求28或29所述方法，還包括向所述硬碳涂層上施用潤(rùn)滑劑，其中所述潤(rùn)滑劑主要由含羥基化合物組成。
全文摘要
按照本發(fā)明的一種實(shí)施方式，提供一種滑動(dòng)件，其包括基體和形成于所述基體上以限定在潤(rùn)滑作用下與相對(duì)構(gòu)件滑動(dòng)接觸的滑動(dòng)表面的硬碳涂層。所述硬碳涂層具有氫含量低于其剩余部分的最外層表面部分、或氫含量低于至少一層其它涂層的最外層涂層。
文檔編號(hào)C10M133/56GK1584353SQ20041005632
公開(kāi)日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月8日
發(fā)明者浜田孝浩, 加納真, 馬渕豐 申請(qǐng)人:日產(chǎn)自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社