涂层结构及其形成方法

专利名称：涂层结构及其形成方法
技术领域：
本发明涉及一种金属部件上的、包括氟基膜的涂层结构及其形成方法。
背景技术：
传统上，为了使金属部件具有拨水(water-shedding)性能，例如使用了包括氟基膜的涂层结构。涂层结构可被用于被加热并要求具有防污性能的部件，例如诸如在JP-A-8-144893中公开的燃料喷射喷嘴的车辆零件以及诸如flying pan和烤箱的家庭用品。
但是，氟基膜的厚度通常很薄，例如只有数十纳米厚。因此，当氟基膜被直接形成在具有大的表面粗糙度的金属部件上时，氟基膜由于下沉而不均匀，并且不能提供足够的拨水性能。因此，当氟基膜被形成在具有大的表面粗糙度的金属部件上时，金属部件需要事先进行光滑处理以便使表面粗糙度处于纳米级的范围以防止氟基膜的下沉。
因此，需要一种可形成在具有大的表面粗糙度的金属部件上的的涂层结构，其不需要对金属部件的表面进行光滑处理，并且具有足够的拨水性能，并且在加热时该性能不会降低。
在带有氟基膜的燃料喷射喷嘴中，由于高的燃料喷射压力而使喷嘴受到高温作用，并且由于使用了生物燃料，燃料的状态发生改变。因此，燃料喷射喷嘴存在着下述问题，即大量异物(被认为是由燃料产生的物质)粘附于燃料喷射喷嘴的针阀的问题。
燃料喷射喷嘴包括具有用于喷射燃料的喷射孔的喷嘴主体以及被容置在喷嘴主体中可滑动的针阀。燃料喷射喷嘴通过滑动针阀以打开喷射孔从而喷射燃料。当大量异物粘附在针阀上时，异物可堆积成块，这些块可掉落在喷嘴主体和针阀之间。在这种情况下，针阀可能就很难滑动，此外，针阀可能粘附至喷嘴主体，发动机可能就不能启动。
因此，燃料喷射喷嘴需要具有带足够拨水性能并可防止异物粘附的涂层结构。

发明内容
鉴于上述问题，本发明的一个目的是提供一种具有足够的拨水性能的涂层结构，该拨水性能不因加热而降低。该涂层结构可用于具有大的表面粗糙度的金属部件。本发明的另一目的是提供一种在金属部件上形成具有足够的拨水性能的涂层结构的方法，其与金属部件的表面粗糙度无关。
根据本发明的一个方面，用于金属部件的涂层结构包括形成在金属部件上用于使金属部件的表面平滑化的表面平滑化层；以及形成在表面平滑化层上的氟基膜。
氟基膜不直接形成在金属部件上，而是形成在形成于金属部件上的表面平滑化层上。因此，涂层结构可具有足够的拨水性能，该拨水性能不因加热而降低。另外，该涂层结构可用于具有大的表面粗糙度的金属部件。
根据本发明的另一方面，提供一种用于为金属部件形成涂层结构的方法。该方法包括在金属部件上形成表面平滑化层以使金属部件的表面平滑的步骤；在表面平滑化层上涂施含氟溶液的步骤；及使含氟溶液变干以形成氟基膜的步骤。
在该方法中，氟基膜不直接形成在金属部件上，而是形成在形成于金属部件上的表面平滑化层上。因此，不管金属部件的表面粗糙度如何，由该方法形成的涂层结构都可具有足够的拨水性能，该拨水性能不因加热而降低。


本发明的其他优点和特征将通过结合参考附图对优选实施例的详细描述而变得清楚，在图中图1是根据本发明第一实施例的、金属部件上的涂层结构的剖视图；图2A-2E是根据第一实施例的复合膜的形成过程的示意图；图3是根据第一实施例的氟基膜的形成过程的示意图；图4是根据本发明第二实施例(E)、第一比较示例(C1)以及第二比较示例(C2)的涂层结构的加热时间和水接触角度之间的关系图表；图5是根据本发明的第三实施例的燃料喷射喷嘴的结构的示意图；图6是根据本发明的第三实施例的、燃料喷射喷嘴的表面上的类金刚石(diamond-like carbon，DLC)膜和氟基膜的形成区域的示意图；图7是根据本发明第三实施例的DLC膜的形成过程的示意图；图8是根据本发明第三实施例的涂层结构的剖视图；图9是根据第三实施例的第一变化例的、燃料喷射喷嘴的表面上的DLC膜和氟基膜的形成区域的示意图；
图10是根据第三实施例的第二变化例的、燃料喷射喷嘴的表面上的DLC膜和氟基膜的形成区域的示意图；图11是根据第三实施例的第三变化例的、燃料喷射喷嘴的表面上的DLC膜和氟基膜的形成区域的示意图。
具体实施例方式
(第一实施例)如图1所示，本发明第一实施例的涂层结构1包括表面平滑化层11和氟基膜12。用于使金属部件10的表面平滑的表面平滑化层11形成在金属部件10上，氟基膜12形成在表面平滑化层11上。NiP/PTFE复合膜(此后称复合膜)被用作表面平滑化层11，其中PTFE(聚四氟乙烯)颗粒被分布在NiP中。下面将更详细地描述。
涂层结构1可用于由各种金属基材料制成的金属部件10。金属部件10的一种示例性材料是铁基材料。当涂层结构1形成在铁基部件10上时，涂层结构1可有效地提供防水性能(例如拨水性能)。在第一实施例中，使用了主要包含铁的奥氏体不锈钢(SUS304)。金属部件10的表面粗糙度Rz(10)大致为2μm，金属部件10的表面是不光滑的。
在金属部件10和复合膜11之间，形成用于增加复合膜11的粘附力的两个层。一个层是直接形成在金属部件10上的Ni薄膜(Nistrike film)13作为粘附层。另一层是直接形成在Ni薄膜13上的NiP膜14作为接地层。
Ni薄膜13和NiP膜14中每一个的优选厚度大约在0.5至1.5μm的范围内。当厚度小于0.5μm时，复合膜11的粘附力可能不会被有效地提高。当厚度超过1.5μm时，涂层结构1的生产成本变高。在第一实施例中，例如，Ni薄膜13的厚度是1μm，NiP膜14的厚度1μm。
例如，Ni薄膜13可通过电镀形成，而NiP膜14可通过无电镀方式形成。在每一情况下，Ni薄膜13和NiP膜14被形成为具有高的精度。
在NiP膜14上形成复合膜11。在复合膜11中，PTFE颗粒被分散在作为基材料的NiP中。PTFE颗粒的优选颗粒尺寸大约在0.2至1μm的范围内。当颗粒尺寸小于0.2μm时，复合膜11可能不能有效地提供拨水性能。当尺寸颗粒大于1μm时，均匀地分布PTFE可能比较困难。复合膜中的PTFE颗粒的优选含有率大约是7至9wt％。当复合膜中的PTFE颗粒的含有率低于7wt％时，复合膜11的拨水性能可能降低。当复合膜中的PTFE颗粒的含有率高于9wt％时，复合膜11的耐热性可能降低。
复合膜11可通过无电镀形成。在该实例中，复合膜11可形成为具有高的精度。复合膜也可由其它方法形成，例如电镀。
复合膜11的优选厚度大约在5至20μm的范围内。当复合膜11的厚度小于5μm时，在具有大的表面粗糙度的金属部件10上很难形成具有高的精度的复合膜11。当厚度超过20μm时，则很难控制厚度。因此，复合膜11的更优选厚度是在大约5至15μm的范围内。
在第一实施例中，例如，PTFE颗粒的颗粒尺寸大约在0.2至1μm的范围内，复合膜中PTFE颗粒的含有率大约在7至9wt％(即，22至26vol％)的范围内，并且复合膜11的厚度是10μm。
其上形成有复合膜11的表面的优选表面粗糙度Rz(即，在复合膜11下面的层的表面粗糙度Rz)不大于大约5μm。当表面粗糙度大于5μm时，在复合膜11中可能发生下沉，复合膜11可能不能形成高的精度。在第一实施例中，其上形成复合膜11的表面的表面粗糙度Rz(即，NiP膜14的表面粗糙度Rz(14))是0.03μm，这仅是示例。
在复合膜11上，形成氟基膜12。氟基膜12包括氟硅烷(fluoroalkylsilane)。因此，氟基膜12具有足够的拨水性能。氟基膜12的优选厚度大约在0.01至0.5μm的范围内。当氟基膜12的厚度小于0.01μm时，氟基膜12容易发生脱落和退化，因此降低了氟基膜12的耐用性。当氟基膜12的厚度大于0.5μm时，很难控制氟基膜12的厚度。在第一实施例中，氟基膜12的厚度例如是0.1μm。
复合膜11的优选表面粗糙度Rz(11)不大于大约0.1μm。当表面粗糙度Rz(11)大于0.1μm时，形成在复合膜11上的氟基膜12可具有凹坑，可能不能具有高的精度。在第一实施例中，表面粗糙度Rz(11)例如是0.03μm。
下面将描述用于形成涂层结构1的方法。在形成各层之前，作为金属部件的试验件被利用下述四个清洁步骤预先清洁。
首先，试验件10被浸渍在温度为60℃的碱性清洁剂(由YukenIndustry Co.，Ltd生产的PAKUNA200TA)10分钟，然后用水洗净。然后，试验件10在室温下被浸渍在盐酸水溶液中10分钟，然后用手洗净。接着，试验件10被浸渍在60℃的电解洗净剂(由C.Uyemura&Co.，Ltd生产的ASAHI清洁剂C-4000)中，在2A/dm2的电流密度下被电解清洁10分钟，然后被水洗净。另外，试验件10在室温下被浸渍在盐酸水溶液中5分钟，然后用手洗净。
然后，如图2A所示，试验件10被浸渍在含镍溶液130(其中混合有氯化镍和醋酸)中，在室温和2A/dm2的电流密度下浸渍3分钟以形成Ni薄膜13，然后用水洗净试验件10。然后，如图2B所示，试验件10在室温下被浸渍在硫酸水溶液200中30秒以进行蚀刻，然后用手洗净。接着，如图2C所示，试验件20被浸渍在95℃的含NiP的溶液140(由Okuno Chemical Industries Co.，Ltd生产的TOP NICORON TOM-S)中5分钟，以形成NiP膜14。之后，不用水清洗，试验件10被浸渍在95℃的含NiP/PTFE的溶液(由Okuno Chemical Industries Co.，Ltd生产的TOP NICOSIT FL-M，FM-1，或FM-A)中60分钟。然后，试验件10被用水洗净，并在加热器3中在60℃干燥以形成复合膜11。
然后，通过涂覆设备4将氟基膜12形成在试验件10的复合膜11上。如图3所示，涂覆设备4包括用于保持试验件10的保持部41以及用于将保持部41以预定速率向上/向下移动的电机42。
试验件10被放置到覆膜设备4的保持部41上。保持部41向下移动，试验件10被浸渍在含氟溶液120(例如，氟硅烷1至20wt％；烷基硅烷1至10wt％；表面活性剂；以及消泡剂)，以使得其上形成氟基膜12的表面垂直于含氟溶液120的液面。然后，保持部41向上移动，试验件10被以预定速率(例如30mm/min)从含氟溶液120中拉出。之后，试验件10在280℃干燥10分钟以形成氟基膜12。这样就形成了图1中的涂层结构1。
在涂层结构1中，氟基膜12并不直接形成在金属部件10上，而是形成在作为表面平滑化层(其形成在金属部件10上)的复合膜11上。因此，涂层结构1可被用于具有大的表面粗糙度的金属部件10，并且具有足够的拨水性能，该拨水性能不会由于加热而降低。
换句话说，在涂层结构中1，包括作为基材料的NiP的复合膜11形成在金属部件10上。形成的复合膜11可比氟基膜12厚，并且复合膜11的厚度精度(厚度均匀性的精度)比氟基膜12的厚度精度高。因此，即使在第一实施例中金属部件10的表面粗糙度大，通过在金属部件10上形成厚的复合膜11，金属部件10的不平坦表面也会被复合膜11填充而平滑。因此，复合膜11成为具有小的表面粗糙度和高的厚度精度的层。
在复合膜11上形成氟基膜12。氟基膜12的厚度可非常薄，例如数十个纳米。因此，氟基膜12容易受到其下面的层的表面粗糙度的影响。但是，在涂层结构1中，氟基膜12形成在所述形成在金属部件10上的具有小的表面粗糙度的复合膜11上。因此，即使在第一实施例中金属部件10的表面粗糙度大，氟基膜12可以高的精度形成而不会受到金属部件10的大的表面粗糙度的影响。这样，氟基膜12成为均匀和高精度的膜，其上没有凹陷。
如上所述，在根据第一实施例的涂层结构1中，可形成得较厚的复合膜11作为第一层形成在金属部件10上，氟基膜12作为第二层形成在复合膜11上。因此，即使金属部件10的表面粗糙度大，涂层结构1也可以用于金属部件10，而不会受到金属部件10的表面粗糙度的影响。因此，金属部件10不需要事先平滑化将表面粗糙度变为可适用的表面粗糙度。另外，涂层结构1具有以高精度形成在金属部件10上的氟基膜12。因为氟基膜12具有足够的拨水性能并具有均匀的厚度，所以涂层结构1使金属部件10的表面具有足够的拨水性能和防污性能。
复合膜11包括作为基材料的NiP，NiP具有足够的耐热性。在涂层结构1中，复合膜11形成在金属部件和氟基膜12之间。因此，即使金属部件10被加热，氟基膜12的拨水性能也不会降低。另外，在复合膜11中，拨水PTFE颗粒被分布在作为基材料的NiP中。因此，复合膜11也具有拨水性能，尽管其拨水效果比氟基膜12的拨水效果低。因此，即使氟基膜12由于加热或/和其它原因而脱落或退化，复合膜11仍可防止涂层结构1的拨水性能的明显降低。
Ni薄膜13直接形成在金属部件10上。因此，形成在Ni薄膜13上的各薄膜的粘附性可得到改善。复合膜11形成在被涂施于Ni薄膜13上的NiP膜14上。因此，复合膜11的粘附性得到改善。另外，复合膜11通过无电镀形成。因此，复合膜11的厚度精度可提高。
其上形成复合膜11的表面的表面粗糙度(即，NiP膜14的表面粗糙度Rz(14))非常小，大约为0.03μm。因此，复合膜11可形成为具有高的精度。另外，复合膜11的表面粗糙度Rz(11)也非常小，约为0.03μm。因此，氟基膜12可以高的精度直接形成在复合膜11上。氟基膜12包括氟硅烷。因此，氟基膜12具有足够的拨水性能。
这样，根据第一实施例的涂层结构1可被用于具有大的表面粗糙度的金属部件10。涂层结构1具有足够的拨水性能，其不会由于加热而降低。
在第一实施例中，Ni薄膜13和NiP膜14都形成在金属部件10和复合膜11之间。但是，根据金属部件10的一种表面状态，涂层结构1可具有膜13和14，也可具有膜13或14，或者既不具有膜13也不具有膜14。例如，当SCM420被用作金属部件10时，通常需要Ni薄膜13和NiP膜14。而当SPCC被用作金属部件10时，通常只需要Ni薄膜13。在每一情况下，涂层结构1可被形成在金属部件10上而不受金属部件10的表面粗糙度的影响。
在第一实施例中，NiP/PTFE复合膜11被用作用于使金属部件10的表面平滑的表面平滑化层。不过，可使用DLC代替NiP/PTFE复合膜11。因为DLC是非极性材料，因此DLC膜11可减少与异物接合的离子。当氟基膜12形成在DLC膜上时，氟基膜12的表面平滑，减少了基于表面粗糙度的锚定效果。因此，氟基膜12可防止异物的粘附。
可通过选自等离子CVD、溅射以及离子镀方法中的方法来形成DLC膜11。在每一情况下，DLC膜11都可形成为具有高的厚度精度。
DLC膜11的优选厚度大约在0.5至5μm的范围内。当DLC膜11的厚度小于0.5μm时，在具有大的表面粗糙度的金属部件10上可能不能形成具有高精度的DLC膜11，可能会降低DLC膜11的耐用性。当DLC膜11的厚度超过5μm时，则很难控制DLC膜11的厚度。
其上形成DLC膜11的表面的优选表面粗糙度Rz(即DLC膜11下面的层的表面粗糙度Rz)不超过约10μm。当表面粗糙度Rz超过10μm时，DLC膜11的耐用性可能会降低。
DLC膜11的优选表面粗糙度Rz(11)不超过10μm。当表面粗糙度Rz(11)超过10μm时，形成在DLC膜11上的氟基膜12可具有凹陷，可能不能形成高的精度。
DLC膜11的表面粗糙度Rz(11)小于其上形成DLC膜11的表面的表面粗糙度Rz，这是因为该表面通过形成DLC膜11而被平滑化。
(第二实施例)在根据本发明第二实施例的涂层结构E中，NiP/PTFE复合膜11被直接形成在金属部件10上，氟基膜12形成在复合膜11上。在第二实施例中不形成在第一实施例中所描述的Ni薄膜13和NiP膜14。在根据第一比较示例的涂层结构C1中，只有氟基膜12直接形成在金属部件10上。在根据第二比较示例的涂层结构C2中，只有NiP/PTFE复合膜11直接形成在金属部件10上。
在涂层结构E、C1和C2的每一个中，奥氏体不锈钢(SUS304)被用作金属部件10的材料，这与第一实施例类似，并且金属部件10的表面粗糙度Rz(10)是2μm。复合膜11和氟基膜12的厚度和形成方法与第一实施例中的类似。
接着，涂层结构E、C1和C2的拨水性能通过利用表面自由能测定装置(由Kyowa Interface Science Co.，Ltd生产的CA-VE型)在注射直径(syringe diameter)为0.7mm，测定液滴量为3至4μl，液滴测定法为θ/2法，并且为平行接触角的条件下测量水接触角来评估。
图4是涂层结构E、C1和C2的水接触角和在250℃下的加热时间(一直到50个小时)之间关系的图表。涂层结构C1的水接触角(即拨水性能)在加热时明显降低。涂层结构C2的水接触角(即拨水性能)在加热时没有像C1那样明显降低。但是，涂层结构C2的初始拨水性能比涂层结构C1的低。相比而言，涂层结构E的初始拨水性能比涂层结构C1和C2的都高，并且涂层结构E的拨水性能不因为加热而降低。
根据第二实施例的涂层结构E包括具有足够拨水性能的氟基膜12和具有足够耐热性和拨水性能的NiP/PTFE复合膜11。因此，涂层结构E具有不因加热而降低的足够的拨水性能。
(第三实施例)在第三实施例中，与第一实施例相类似的涂层结构1被用于燃料喷射喷嘴7。如图5所示，燃料喷射喷嘴7可被用于柴油机的共轨式喷射系统，用于将高压燃料喷射入柴油机的气缸。喷射喷嘴7包括喷嘴主体71和针阀72。喷射喷嘴7被设置在喷嘴保持部(未示出)中并被附装至柴油机。
喷嘴主体71包括供针阀72插入其中的导向孔710；与导向孔710的开口端部719相邻的滑动孔部711；设置在导向孔710中的燃料存放部712；与燃料存放部712相连的燃料导入通道713；位于导向孔710的前端部处的锥形阀座715；以及多个设置为穿过阀座715的喷射孔714。
导向孔710被设置在喷嘴主体71中沿轴向延伸。燃料存放部712是通过在整个周面扩大导向孔710的内径而形成，并在插入导向孔710的针阀72的外周侧具有环形空间。燃料导入通道713被设置在喷嘴主体71中用于将已被供应到喷嘴保持部的高压燃料导入到燃料存放部712。
针阀72包括滑动部723，其插入到滑动孔部711中以便可滑动；锥形阀部721，用于通过坐靠在阀座715上和通过与阀座715分离而打开和关闭喷射孔714；连接滑动部723和阀部721的杆部722；以及位于滑动部723的轴向端侧上的轴颈部724。
杆部722的外径小于滑动部723的外径。杆部722插入到导向孔710中与导向孔710形成燃料通道716。在杆部722处于燃料存放部712的部分中形成受压面725和小径部726。受压面725形成为锥形，其中从滑动部723到小径部726直径变小。小径部726的直径是杆部722中直径最小的部分。受压面725和小径部726与喷嘴主体71形成燃料存放部712。
下面描述喷嘴主体71的工作。高压燃料被燃料泵泵送通过燃料导入通道713并存入燃料存放部712中。当燃料存放部712施加给受压面725的燃料压力高于在针阀72关闭阀门的方向上的压力时，针阀72在导向孔710中提升预定的量。这样，阀部721就与阀座715分开，燃料通道716和喷射孔714相连，于是高压燃料从多个喷射孔714喷入发动机的气缸。之后，当施加给受压面725的燃料压力低于在针阀72关闭阀门的方向上的压力时，针阀72落入导向孔710中，阀部721坐靠在阀座715上，燃料通道716和喷射孔714之间的连通被切断，于是燃料喷射停止。
在燃料喷射喷嘴7中，根据本发明第三实施例的涂层结构1形成在针阀72的一部分上。如图8所示，具有表面平滑化层11和氟基膜12的涂层结构1形成在作为金属部件10的针阀72上。在第三实施例中，如图6所示，涂层结构1形成在针阀72的区域C上，即阀部721和杆部722上。
DLC膜11被用作表面平滑化层11。在第三实施例中，DLC膜11形成在针阀72的区域A1上，即包括阀部721、杆部722和滑动部723的区域。氟基膜12形成在针阀72的区域B1上，即包括阀部721和杆部722的区域。
因此，涂层结构1形成在区域A1和区域B1相重叠的重叠部分。此处，在区域A1上形成DLC膜11，在区域B1上形成氟基膜12。在针阀72的滑动部723上只形成DLC膜11。由于DLC膜11的高硬度和高固体润滑性能使得滑动部723的耐磨性提高。
下面将描述DLC膜11在针阀72中的形成方法。在第三实施例中，DLC膜11通过溅射方法形成在针阀72的预定区域上。如图7所示，用于溅射的涂覆设备5包括溅射电源51、偏压电源56、电弧电源57、用于将涂覆设备5抽真空的真空泵52、用于将氩气531导入涂覆设备5中的第一阀53、用于将烃气导入涂覆设备5中的第二阀58、以及丝极电子源(filament electron source)59。溅射电源51与目标电极(-)54相连。将成为成膜材料的目标55被设置到目标电极54上。偏压电源56被连接至针阀72。
在利用真空泵52将涂覆设备5抽真空后，导入氩气531。电弧电源57将电流供给丝极电子源59使氩气531变为阳离子。当偏压电源56提供负电势至针阀72时，氩阳离子531撞击针阀72，针阀72的表面被激活。当溅射电源51为目标55提供负电压时，氩阳离子531撞击目标55以击出离子551。离子551堆积在针阀72上以形成膜。在该过程中，针阀72被设置为恒定转动。
当形成中间层时，例如Cr(铬)、WC(碳化钨)、Ti(钛)和Si(硅)被用作目标55。当形成DLC膜11时，烃气也被导入，并且例如C(碳)被用作目标55。
在第三实施例中，为此目的，利用三种目标55，即Cr(铬)、W(钨)和C(碳)在针阀72的预定区域进行溅射。最终，形成了包括Cr层111、W/C层112和C层113的DLC膜11，如图8所示。在W/C层112中，W和C混合，并且W在W/C层112中的比例随着沿厚度方向朝向C层113递减。
在燃料喷射喷嘴7中，涂层结构1形成在针阀72上可能粘附异物(例如由燃料产生的物质)的一部分(例如在第三实施例中，为阀部721和杆部722)上。涂层结构1具有足够的拨水性能，并且该性能不因加热而降低。因此，涂层结构1可防止异物粘附和堆积在针阀72的表面上。这样，涂层结构1可使针阀72保持良好的滑动状态，燃料喷射喷嘴7可长时间喷射燃料。
在第三实施例中，DLC膜11不形成在针阀72的轴颈部724。在形成DLC膜11后，轴颈部724需要进行研削加工(glidingprocess)以对针阀72进行尺寸调整。当DLC膜11形成时，研削加工很困难。因此，DLC膜11不形成在轴颈部724上。当不需要进行尺寸调整和研削加工时，DLC膜11可形成在轴颈部724上。
如图9所示，DLC膜11可形成在针阀72的区域A1上，氟基膜12可形成在针阀72的区域B2上。可选的，如图10所示，DLC膜11可形成在针阀72的区域A2上，氟基膜12可形成在针阀72的区域B1上。另外，如图11所示，DLC膜11可形成在针阀72的区域A2上，氟基膜12可形成在针阀72的区域B2上。在图9-11的每一情况下，涂层结构1都形成在区域A1或A2和区域B1或B2相互重叠的区域C上。
如图6和9-11所示，根据不同的条件DLC膜11可形成在针阀72的区域A1或A2上。例如，在新开发的产品中，由于DLC膜11能够容易地形成，因此DLC膜11可形成在针阀72的区域A1上。但是，在现在实际使用的现有产品中，DLC膜11是优选形成在针阀72的区域A2上，该区域不包括阀部721。在现有产品中，因为当阀部721坐靠在阀座715是和与阀座715分开时产生摩擦，因此阀部721可能随着时间而退化。因此，当检查阀部721时，阀部721可根据对退化的预计而进行优化。当DLC膜11形成在阀部721上时，退化的方式可变化。因此，当阀部721与现有实例类似地优化时，可能会产生问题。因此，在现有产品中，DLC膜11形成在从区域A1中排除阀部721后的区域A2上。
换言之，在第三实施例中，表面平滑化层11可形成在杆部722以及滑动部723的一部分上。可选的，表面平滑化层11可形成在阀部721、杆部722、以及滑动部723的一部分上。在每一情况下，针阀72的表面可被平滑化。因此，形成在表面平滑化层11上的氟基膜12均匀而无凹陷，并可提高足够的拨水性能，并且拨水性能不会因加热而降低。
氟基膜12可形成在杆部722的一部分上。可选的，氟基膜12可形成在阀部721以及杆部722的一部分上。在每一情况下，氟基膜12可在针阀72的预定部分提供足够的拨水性能。
氟基膜12可形成在杆部722上不少于80％的区域上。这种情况下，氟基膜12可充分防止针阀72粘附和堆积异物例如由燃料产生的物质。
尽管结合附图描述了与优选实施例相关的本发明，但是请注意，任何改变和修改对于本领域技术人员是很显然的。
权利要求
1.一种用于金属部件(10)的涂层结构(1，E)，包括形成在金属部件(10)上用于使金属部件(10)的表面平滑化的表面平滑化层(11，13，14)；以及形成在表面平滑化层(11，13，14)上的氟基膜(12)。
2.根据权利要求1所述的涂层结构(1，E)，其特征在于表面平滑化层(11，13，14)包括NiP/PTFE复合膜(11)，在该NiP/PTFE复合膜中，PTFE颗粒被分布在NiP中。
3.根据权利要求2所述的涂层结构(1，E)，其特征在于NiP/PTFE复合膜(11)通过无电镀形成。
4.根据权利要求2或3所述的涂层结构(1，E)，其特征在于PTFE颗粒在NiP/PTFE复合膜(11)中的含有率大约为7至9wt％。
5.根据权利要求2或3所述的涂层结构(1，E)，其特征在于PTFE颗粒的颗粒尺寸大约为0.2至1μm。
6.根据权利要求2或3所述的涂层结构(1，E)，其特征在于NiP/PTFE复合膜(11)的厚度大约为5至20μm。
7.根据权利要求2或3所述的涂层结构(1，E)，其特征在于表面平滑化层(11，13，14)还包括形成在金属部件(10)上作为粘附层的Ni薄膜(13)；以及NiP/PTFE复合膜(11)形成在Ni薄膜(13)上。
8.根据权利要求7所述的涂层结构(1，E)，其特征在于Ni薄膜(13)的厚度大约为0.5至1.5μm。
9.根据权利要求7所述的涂层结构(1，E)，其特征在于表面平滑化层(11，13，14)还包括形成在Ni薄膜(13)上作为接地层的NiP膜(14)；以及NiP/PTFE复合膜(11)形成在NiP膜(14)上。
10.根据权利要求2或3所述的涂层结构(1，E)，其特征在于表面平滑化层(11，13，14)还包括形成在金属部件(10)上作为接地层的NiP膜(14)；以及NiP/PTFE复合膜(11)形成在NiP膜(14)上。
11.根据权利要求10所述的涂层结构(1，E)，其特征在于NiP膜(14)的厚度大约为0.5至1.5μm。
12.根据权利要求2或3所述的涂层结构(1，E)，其特征在于其上形成NiP/PTFE复合膜(11)的表面的表面粗糙度(Rz)不大于约5μm。
13.根据权利要求2或3所述的涂层结构(1，E)，其特征在于NiP/PTFE复合膜(11)的表面粗糙度(Rz(11))不大于约0.1μm。
14.根据权利要求1所述的涂层结构(1，E)，其特征在于表面平滑化层(11，13，14)包括类金刚石膜(11)。
15.根据权利要求14所述的涂层结构(1，E)，其特征在于类金刚石膜(11)通过选自等离子CVD、溅射、以及离子镀中的方法形成。
16.根据权利要求14或15所述的涂层结构(1，E)，其特征在于类金刚石膜(11)的厚度大约为0.5至5μm。
17.根据权利要求14或15所述的涂层结构(1，E)，其特征在于其上形成类金刚石膜(11)的表面的表面粗糙度(Rz)不大于约10μm。
18.根据权利要求14或15所述的涂层结构(1，E)，其特征在于类金刚石膜(11)的表面粗糙度(Rz(11))不大于约10μm。
19.根据权利要求1、2、3、14或15中任一所述的涂层结构(1，E)，其特征在于氟基膜(12)包括氟硅烷。
20.根据权利要求1、2、3、14或15中任一所述的涂层结构(1，E)，其特征在于氟基膜(12)的厚度大约为0.01至0.5μm。
21.根据权利要求1、2、3、14或15中任一所述的涂层结构(1，E)，其特征在于金属部件(10)是铁基部件(10)。
22.一种形成涂层结构(1，E)的方法，包括在金属部件(10)上形成表面平滑化层(11，13，14)以使金属部件(10)的表面平滑；在表面平滑化层(11，13，14)上涂施含氟溶液(120)；及使含氟溶液(120)变干以形成氟基膜(12)。
23.根据权利要求22所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于表面平滑化层(11，13，14)的形成包括将含有NiP/PTFE的溶液(110)涂施至金属部件(10)，在所述溶液中，PTFE颗粒被分布在NiP中，以及使含有NiP/PTFE的溶液(110)变干以形成NiP/PTFE复合膜(11)。
24.根据权利要求23所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于NiP/PTFE复合膜(11)通过无电镀形成。
25.根据权利要求23或24所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于PTFE颗粒在NiP/PTFE复合膜(11)中的含有率大约为7至9wt％。
26.根据权利要求23或24所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于PTFE颗粒的颗粒尺寸大约为0.2至1μm。
27.根据权利要求23或24所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于NiP/PTFE复合膜(11)的厚度大约为5至20μm。
28.根据权利要求23或24所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于表面平滑化层(11，13，14)的形成还包括在形成NiP/PTFE复合膜(11)之前将含有Ni的溶液(130)涂施在金属部件(10)上以形成作为粘附层的Ni薄膜(13)。
29.根据权利要求28所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于Ni薄膜(13)的厚度大约为0.5至1.5μm。
30.根据权利要求28所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于表面平滑化层(11，13，14)的形成还包括在形成NiP/PTFE复合膜(11)之前将含有NiP的溶液(140)涂施在Ni薄膜(13)上以形成作为接地层的NiP膜(14)。
31.根据权利要求23或24所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于表面平滑化层(11，13，14)的形成还包括在形成NiP/PTFE复合膜(11)之前将含有NiP的溶液(140)涂施在金属部件(10)上以形成作为接地层的NiP膜(14)。
32.根据权利要求31所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于NiP膜(13)的厚度大约为0.5至1.5μm。
33.根据权利要求23或24所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于其上形成NiP/PTFE复合膜(11)的表面的表面粗糙度(Rz)不大于约5μm。
34.根据权利要求23或24所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于NiP/PTFE复合膜(11)的表面粗糙度(Rz(11))不大于约0.1μm。
35.根据权利要求22所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于表面平滑化层(11，13，14)包括类金刚石膜(11)。
36.根据权利要求3 5所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于类金刚石膜(11)通过选自等离子CVD、溅射、以及离子镀中的方法形成。
37.根据权利要求35或36所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于类金刚石膜(11)的厚度大约为0.5至5μm。
38.根据权利要求35或36所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于其上形成类金刚石膜(11)的表面的表面粗糙度(Rz)不大于约10μm。
39.根据权利要求35或36所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于类金刚石膜(11)的表面粗糙度(Rz(11))不大于约10μm。
40.根据权利要求22、23、24、35或36所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于氟基膜(12)包括氟硅烷。
41.根据权利要求22、23、24、35或36所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于氟基膜(12)的厚度大约为0.01至0.5μm。
42.根据权利要求22、23、24、35或36所述的形成涂层结构(1，E)的方法，其特征在于金属部件(10)是铁基部件(10)。
43.一种燃料喷射喷嘴(7)，包括具有导向孔(710)的喷嘴主体(71)；及插入到喷嘴主体(71)的导向孔(710)中的针阀(72)；其中，根据权利要求1所述的涂层结构(1，E)形成在作为金属部件(10)的针阀(72)的一部分上。
44.根据权利要求43所述的燃料喷射喷嘴(7)，其特征在于喷嘴主体(71)还包括与导向孔(710)的轴向开口端(719)相邻的滑动孔部(711)，设置在导向孔(710)中的燃料存放部(712)，设置在导向孔(710)的前端处的阀座(715)，以及设置为穿过阀座(715)的多个喷射孔(714)；以及针阀(72)包括插入到滑动孔部(711)中可滑动的滑动部(723)，阀部(721)，通过使所述阀部坐靠在阀座(715)上或与阀座(715)分开而打开和关闭喷射孔(714)，以使得当针阀(72)的阀部(721)与喷嘴主体(71)的阀座(715)分开时，被供应到喷嘴主体(71)和针阀(72)之间的燃料从喷射孔(714)喷出，以及用于连接滑动部(723)和阀部(721)的杆部(722)。
45.根据权利要求44所述的燃料喷射喷嘴(7)，其特征在于表面平滑化层(11，13，14)形成在杆部(722)以及滑动部(723)的一部分上。
46.根据权利要求44所述的燃料喷射喷嘴(7)，其特征在于表面平滑化层(11，13，14)形成在阀部(721)、杆部(722)以及滑动部(723)的一部分上。
47.根据权利要求44-46中任一所述的燃料喷射喷嘴(7)，其特征在于氟基膜(12)形成在杆部(722)的一部分上。
48.根据权利要求44-46中任一所述的燃料喷射喷嘴(7)，其特征在于氟基膜(12)形成在阀部(721)上以及杆部(722)的一部分上。
49.根据权利要求47所述的燃料喷射喷嘴(7)，其特征在于氟基膜(12)形成在杆部(722)的不少于约80％的区域上。
全文摘要
一种用于金属部件(10)的涂层结构(1，E)，包括形成在金属部件(10)上用于使金属部件(10)的表面平滑化的表面平滑化层(11，13，14)；以及形成在表面平滑化层(11，13，14)上的氟基膜(12)。氟基膜(12)可通过在表面平滑化层(11，13，14)上涂施含氟溶液(120)及使含氟溶液(120)变干而形成。涂层结构(1，E)可适当地用于燃料喷射喷嘴(7)。
文档编号F02M61/18GK101070002SQ200710103218
公开日2007年11月14日 申请日期2007年5月10日 优先权日2006年5月12日
发明者浅野康志, 柳川敬太, 菅原博好, 鸟居慎治 申请人:株式会社电装