密封装置及其制造方法

专利名称：密封装置及其制造方法
技术领域：
本发明涉及用于使机器零件的第一侧相对于第二侧密封的密封装 置，其中该密封装置具有与相对元件接触的密封元件。此外，本发明 涉及制造这种密封装置的方法。本发明适合用于许多不同的密封装置， 特别是适用于轴承技术领域。发明背景许多应用需要密封装置，所述密封装置使机器零件的第 一侧相对 于其第二侧密封。例如在内燃机的轴中必须使油侧(第一侧)相对于 空气侧(第二侧)密封。此外，在许多情形中必须对轴承布置进行密 封，这种密封是通过上述类型的密封装置进行的。这样的密封装置和 它们的密封元件处于高栽荷下，因为通常它们被例如弹簧的偏置设备 压在其相对的元件上，以确保密封布置的紧密性。因此，人们试图提 高密封元件的耐久性。当润滑条件不良时特别如此。对于金属零件，已知用于施用涂层的不同方法。大多数这些方法不适用于通常由橡胶材料、弹性体材料且特别是聚四氟乙烯(PTFE) 组成的密封元件。例如，US6，340，245B1描述了一种滚柱轴承，其具有内环、外环 和滚动元件，这些滚动元件与所述环的滚道滚动接触。滚动元件以及 所述环的滚道涂覆有混有金属的类金刚石碳层。特别地，各个元件涂 覆有混有金属的类金刚石碳涂层，该涂层包含交替的主要为类金刚石 碳还包含一些金属碳化物的层，和主要为金属碳化物还包含一些类金 刚石碳的层。发明概述尽管通过上述的零件涂层改善了对高应力的抵抗性，然而不利的 是已知涂层的弹性相当低。这可能在密封装置的使用期间导致裂纹， 从而危害涂层的附着。作为结果，如果发生涂层的破坏则密封装置的 有效寿命降低。当然，如果涉及轴承的密封元件，则这是特别不利的。因此，本发明的目的是提出一种改良的密封装置，其具有更好的 性能，特别是关于密封元件的耐久性。根据本发明这个目的的解决方案的特征在于，用包含类富勒烯碳氮化物(FL-CNx)或者由其组成的层涂覆密封元件的至少一部分和/ 或相对元件的至少一部分，其中在密封元件的表面与包含类富勒烯碳 氮化物或由其组成的层之间，和/或在相对元件的表面与包含类富勒烯 碳氮化物或由其组成的层之间设置铬或铝或钼或钛或钨或类金刚石涂 层或混有金属的类金刚石涂层的中间层。由此，用包含类富勒烯碳氮 化物功能部分或者由其组成的层涂覆密封元件和/或相对元件的至少 一部分表面。优选地，密封元件与相对元件之间的接触面积涂覆有所述层。密封元件可以由橡胶材料、弹性体材料或聚四氟乙烯(PTFE )组 成。其可以通过弹簧被压在相对元件上。使用设置在密封元件的表面与包含类富勒烯碳氮化物或由其组成 的层之间，和/或设置在相对元件的表面与包含类富勒烯碳氮化物或由 其组成的层之间的铬或铝或钼或钛或钨的中间层显著改善了所述层与 密封元件和/或相对元件的结合。此外，可能且有益的是，在密封元件和/或相对元件的表面与由类 富勒烯碳氮化物组成的层之间设置类金刚石涂层(DLC)或混有金属 的类金刚石涂层(Me-DLC)的中间层。这样的类金刚石涂层或混有 金属的类金刚石涂层的施用相当简单(例如参见上述的US 6，340，245 Bl)并且可以增加类富勒烯碳(FL-CNx)的涂层。当上表面的功能 性为所需时可以获得另外的益处，例如为设计的表面能以适应给定的 润滑剂/油。由类富勒烯碳氮化物组成的层的厚度优选为0.1-10nm，特别是O.l-lnm。中间层的厚度优选为lnm-5nm，优选为25nm-5fim。 具有如Cr和Ti的成分以及扩散结合成分的等离子体处理或电弧刻蚀 的表面(无实际的沉积，而为注入)同样适用。优选通过磁控溅射将由类富勒烯碳氮化物组成的层沉积在密封元 件和/或相对元件上。还可以通过物理气相沉积(PVD)、通过化学气 相沉积(CVD)或通过其组合将由类富勒烯碳氮化物组成的层沉积在 密封元件和/或相对元件上，任何这些工艺或结合工艺可以包括一些等 离子体用以在沉积期间或之后对涂层进行有限的离子辅助。即，以具 有任何类型的类金刚石碳的渐变或多层涂层方式实施的类富勒烯碳氮 化物涂层也是有利的，并且与单独的DLC相比将提供改进。在本发明的一个实施方案中，用于密封元件和/或相对元件的沉积 处理温度保持低于180°C，优选等于或低于150'C。对于根据本发明的类富勒烯碳氮化物，作如下评论Lars Hultman， J6rg Neidhardt， Niklas Hellgren， Hans Sj6str6m， 和 Jan-Eric Sundgren在Materials Research Society Bulletin, 28 (March), 2003， 194的"FuUerene-like Carbon Nitride; A Resilient Coating Material"中描述了碳氮化物薄膜材料。在这篇参考文献中， 给出了类富勒烯碳氮化物(FL-CNx )的性质。本专利申请涉及用于不 同应用中的密封元件的处理类富勒烯碳氮化物涂层的初次申请和发明 方案，包括每个所需层的附着技术和最佳层厚度。此外，给出了适用 于不同密封材料的处理温度。优选地，与不形成坚固材料的纯碳富勒烯分子不同，本发明使用 富勒烯-碳氮化物涂层用于密封装置，这体现了富勒烯作为因本申请所 述优点而制造的致密、固态、良好附着涂层的初次功能性利用 (functionalization )。通过在本文所述的涂层沉积过程期间用氮搀杂 碳或与碳合金化获得了所述功能性利用。碳结构家族通过纯碳的新改性而得到了补充。在1990年发现了富 勒烯并且实现了大量生产富勒烯的可能(参见W. Kr針schmer， L. D. Lamb， D. R. Huffman, Nature 347 (1990) 354 )。富勒烯是通过n的三倍个配位碳原子以12个五边形和n个六边形构成的多面体 (polyeder) ， n的最小值是20。富勒烯满足欧拉定律，其中由五边 形和六边形构成的多面体必须恰好包含12个五边形以构成封闭结构。 根据该定律，具有20个碳原子的十二面体(dodekaeder )是最小的可 能富勒烯。实际中最小的富勒烯是C6。，因为对于该结构的稳定性重 要的是，五边形不相靠。Isolated Pentagon Rule (IPR)对此进行了 描述。如果两个五边形接合，则键的张力增加从而该结构不再为能量 稳定。富勒烯中的碳原子每个都具有三个近邻并且所有的鍵都或多或少 地饱和。因此，在化学反应中，富勒烯并不像芳香化合物那样发生反 应("超级苯，，)，它们显示出脂肪族行为，具有弱的富勒烯分子结合。 富勒烯的良好溶剂是CS2、临二氯苯、曱苯和二甲苯。富勒烯不溶于 水并且在空气中稳定。富勒烯薄层的颜色是黄色到黄绿色。为了实现 用氮的掺杂，通过湿化学方法在实际中形成的唯一含氮富勒烯是C^Nn即所谓的氮杂富勒烯。其容易二聚形成(C59N山分子从而变得惰性。本发明在此优选使用气相沉积法，该方法可用于生长由含氮(氮 杂)富勒烯片段组成的碳氮化物的固态涂层。以交联形式，它们可提 供轴承应用所需的强度。本方法是实用并且技术上可行的方法，通过 以合成生长沉积该材料来实现相对惰性的富勒烯的功能化。为密封装置制得的类富勒烯(FL)结构产生于弯曲和交联的石墨 基面(也称为石墨烯)的存在。富勒烯的这种特殊功能性利用是通过 精确嵌入氮原子取代石墨烯平面内的碳获得的，使得碳配位得以保留， 而每个氮原子提供的额外电子可促进五边形环的形成，这在几何上是 需要的以便获得平面弯曲(其富勒烯相似性)，而且还提供交联位置。 这种结构导致柔顺(compliant)且同时坚韧(tough)的材料(高的 弹性恢复率，>80%)，这里提出将该材料用作初始的密封装置的涂 层材料。本发明的中心部分是用于涂层的类富勒烯碳氮化物材料结构是与 纯碳富勒烯和富勒烯化物(fulleride)(具有或没有金属掺杂的富勒烯分子的结晶形式)显著不同的材料。与FL-CNx化合物相比，后一 种材料相对柔软并且具有小得多的弹性且没有回弹性。类富勒烯碳氮化物还在性质上不同于类金刚石碳，因为后者(主 要)具有四重配位的碳原子而前者全部为三重配位。 一种有用的性质 是，类富勒烯碳氮化物涂层具有与非氢化DLC相似的低摩擦性能。在根据本发明的类富勒烯CNx的另一定义中，其在性质上是非晶 态的并且不同于任何晶态形式的碳氮化物，例如已知的p-C3N4、 a-C3N4或其它化合物或相。重要的是，根据本发明的类富勒烯CNx不 是晶态的因此其(根据定义)不构成任何超晶格基含碳和含氮的材料。优选地，通过磁控溅射进行类富勒烯CNx的生产，但是实际上可 以使用所有的物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)工艺及 其组合，包括一些等离子体用于有限的离子产生，来产生涂层。生长 该物质的重要参数是基材温度(低于180'C至500°C )，温度敏感精确 度对于轴承部件也是重要的，其中高的温度将产生不均匀的尺寸改变 并损失精度从而由于软化可能减小基材的栽荷承受能力。作为一种优 选技术，石墨靶在含氮气氛中的非平衡反应磁控溅射对于类富勒烯 CNx结构的生长是重要的，因为CxNy分子(特别是CN和/或C2N2或 其复合体的分子)，其在工艺中形成或者可以添加到工艺中，因为它 们充当用于期望结构的前体或生长模版以实现最好的涂层性能。这种 理解使得能够有意地通过气体源添加这样的分子以合理地促进类富勒 烯结构。沉积工艺可最好地描述为等离子气相沉积和化学气相沉积的组 合。在所讨论的类富勒烯结构中，变形能主要以弹性方式存储并且在 载荷去除后释放，赋予其坚韧和回弹的特性。另外，相对低的模量导 致接触应力在较大的体积上扩展因此在基材/膜界面处导致低的应力 梯度。这阻碍了在载荷下的基材/膜剥离，从而导致高的栽荷承受能力， 同时涂层粗糙性表现为弹性，且不倾向于在摩擦接触中脆性破裂。根据本发明的密封装置显示出不同的优点由于低的沉积温度，可以向任何密封元件施用该涂层而不会损害接触的疲劳性质，并且没有材料的显微结构改变，所述显微结构改变 将导致所述元件的不利的尺寸改变。适当选择中间层和中间层的结构，涂层与基材(密封元件或相对元件)的附着水平可足以承受GPa范围(3-4GPa)的摩擦接触疲劳 应力。涂层内的内聚力同样高并且可通过类富勒烯纳米至微米层的交联 和弯曲以及巻绕的显微结构而得到提高。该涂层的超级弹性特性允许其以完全弹性方式吸收由操作损伤和 颗粒凹陷引起的局部大的变形。可避免(由于塑性削弱引起的)微裂 紋的萌生。也可避免与微裂紋尖端相关的高应力集中。以这种方式， 可避免和至少显著减少裂紋萌生及扩展(特征为滚动接触疲劳和表面 初始疲劳)。在少量(marginal)和无润滑的情况下，与橡胶-钢接触的摩擦系 数相比，类富勒烯涂层提供低的摩擦系数，并且至少与非氢化DLC-钢的一样好。以这种方式，避免或至少显著减少了附着磨损破坏和划 擦的萌生/扩展。此外，该涂层具有非常好的润湿行为，这促进润滑剂流体输运到 和保留在(滚动和滑动)接触中。因此，在润滑剂缺乏或少量润滑条 件的情况下，该涂层将改善接触的润滑条件。当以附加的处理步骤应 用到如上文所述的任何当前的涂覆DLC的轴承技术时，该涂层可用 于此目的。通过所述沉积工艺的同时进行的涂层表面刻蚀，表面凸起处的结 合强度较小的生长物质被优先除去。因此，也可以施用该涂层用以获 得基材表面的微观几何/微观形貌的矫平。这导致非常平滑的接触(适 合于薄膜润滑)并减少轴承的磨合作用(run-in effect)。该涂层还将确保密封装置在润滑剂中在具有高污染水平下工作时 具有长的使用寿命。在这样的情形中，该涂层将减小由硬低摩擦系数、 高断裂籾性和超级弹性的结合作用引起的研磨性磨损破坏。对于非研 磨性颗粒例如"软，，金属污染物同样如此，其中对于突起边缘形成凹痕，其中随后的越过滚动将在这些突起边缘处产生增加的应力水平并且可 能导致早期的表面起始失效。这种涂层还以超级弹性方式生效，该涂 层的存在将緩解导致延时失效的效应或者防止污染条件下的失效。即，密封装置的力学性能得到改良，特别地密封元件具有更长的性。密封装置的污染没有大的影响。类富勒烯碳氮化物(FL-CNx)化合物作为回弹性涂层具有如通过 纳米压痕测量法测定的^ 70%的弹性恢复率值。所述FL-CNx涂层主 要由弯曲和交联石墨烯平面形式的碳组成，其中N原子代替C引起形 成奇数成员的环，优选五边形，以便导致富勒烯相似性。相应的结构 可以由电子显微方法确定。N在结构上结合在FL-CNx涂层中并且如 此其产生类富勒烯结构单元的交联。相应的键可以通过光谱方法确定。 本发明所涉及的FL-CNx涂层中的氮含量范围优选为1-35原子％。 N以外的元素特别是P、 S和B,其本身或与N结合产生的掺杂或合 金化提供了对于上述目标的解决方案同样有利的FL-CNx涂层。在一些已知的应用中，建议使用六边形碳氮化硼。六边形碳氮化 硼在以下两方面不同于本发明的类富勒烯碳氮化物第一方面是一个中存在B(硼)而另一个中不存在硼。第二重要方面是六边形相具有不同于FL-CNx的有序晶格键。亊 实上，FL-CNx具有结合在五边形中的碳，而六边形碳氮化硼中并非 如此。化学组成和键结构两者决定了材料。因此，它们是不同的。在下文和权利要求中对本发明的进一步优选的实施方案进行了限定。


附图显示了根据本发明的密封装置的实施方案。图l显示了密封装置的截面视图；图2以放大视图显示了图1中的细节"Z";和图3显示了两种类富勒烯CNx涂层与一些已知的技术上重要材料相比的特征性能。 发明详述图1显示了密封装置1的实例。其具有由支撑元件11支撑的密封元件4。密封元件4由弹性体材料组成。其通过弹簧7被压在相对元 件5上。相对元件5是安装在轴12上的套管。支撑元件ll固定在容 纳部件13中。因此，油侧2 (第一侧)相对于空气侧3 (第二侧)密封。从图l可以看出，可以设置另一个密封元件14，随后关于密封元 件4的说明同样适用于该密封元件14。从根据图2的放大图解中可以看出，密封元件4的表面9和相对 元件5的表面10各自涂覆有两个层8和6。层8是由铬、铝、钼、钬 或鵠组成的金属层。这个层8的厚度T优选为25nm-5nm。在密封元件4的层8的表面15上以及在相对元件5的层8的表面 16上设置另一个层6。这个层6由上述的类富勒烯碳氮化物组成。层 6的厚度t小于层8的厚度T，并且优选为0.1 - 10jim。甚至小于O.ljim 的层厚度也可以是足够的。氮纳入具有六边形原子型式的碳中，这有助于形成与碳原子的强 键，使六边形的石墨结构转变成混合的五边形-六边形网络。这导致网 络的弯曲，形成非晶态的互锁多层和类富勒烯壳层结构。在类富勒烯 层之间形成附加的紧固但却柔性的键(充当强的铰接)，这有助于强 化该显微结构提供具有优异且新型摩擦学性质的涂层。重要的是，通 过沉积类富勒烯碳氮化物的致密和固态涂层将氮原子包含到结构中， 使在其它情况下相对惰性的碳富勒烯分子得到功能性利用。如上文所述，该涂层具有低的摩擦系数、高的导热性、高硬度和 超级弹性、高温和化学稳定性，并且具有良好的基材附着性和强度， 特别是当与中间层一起施用时。碳氮化物膜(CNX)基本上显示出与类金刚石碳涂层类似的有益 摩擦学行为，如US 6，340，245 Bl所述。如同类金刚石碳，可以在150°C-约350°C，典型< 240。C的相对低的温度下沉积根据本发明的涂层。 这种相对低的沉积温度将避免密封元件4和/或相对元件5的破坏。提出的CNx膜表现出极大的弹性，这防止涂层的塑性(不可恢复 的)变形和微裂紋。这种性能与低的弹性模量结合，能够耗散大面积/ 体积上的接触载荷，有利于润滑剂膜的形成。由于这些涂层极大的弹 性，因此可以将其描述为硬(5-30+ GPa，典型为8+/-2 GPa )和"橡 胶状"和"断裂强韧"的。图3中给出了两种类富勒烯CN,涂层的特征 性能，与一些已知的技术上重要的材料进行比较。关于图3进行以下说明在该图中，给出了纳米压痕测量结果，显示了力学性能以及相对 于钢的干滑动摩擦系数。当通过压痕使经历弹性和塑性变形的材料产 生应变(strain)时，通过施加的应变相对于屈服应变的程度来确定加 载-卸载循环期间的行为。E是杨氏模量(GPa)而H是(Meyer)硬 度(GPa ) , H/E比值是弹性—塑性行为的描述性参数。从图3可以看出，本发明优选具有H/E比值高于0.1，优选高于 0.12，特别是0.12-0.2的CNx涂层，其表现出"超级弹性，，性能。基本上，该涂层允许大的弹性(可恢复)变形而没有通常与接触 疲劳破坏过程关联的裂紋萌生。CNX膜的超级弹性使得这种材料理想 用于密封表面的保护涂层。提供有这种类型的保护涂层的密封元件将 显著减少表面起始失效的可能性，并且在所有条件下将具有延长的使 用寿命。特别地，在降低的润滑(薄膜、混合或干态条件)和润滑剂 中存在污染碎屑的情况下，可望具有显著的性能改善。当在密封元件的某些位置形成局部应力集中时，局部的膜厚度减 小(由于接触微滑移)导致表面牵引力增加。这引起局部温度的进一 步提高和润滑剂膜的额外减少(或破坏(coUpase))。使用根据本发 明的CNx膜将显著改善受到凹入(或其它)损伤影响或在减小的膜厚 度情况下密封表面的生存能力。这通过这种膜的超级弹性和低摩擦系 数的结合作用而得以实现。超级弹性将允许涂层适应于凹入损伤而不 开裂或折叠(faking)，并且低的摩擦系数将降低局部牵引力和附着剪应力，所述附着剪应力是微点蚀的主要原因。在污染物颗粒进入密封元件和相对元件之间的区域期间，CNX的 低摩擦系数将有益于密封装置的寿命。事实上，CNx的低摩擦系数与 高弹性结合将减小外来颗粒压入期间的应力积累，导致较浅和较小的 损伤压痕。当施用类富勒烯涂层时，基本上使用等离子体辅助的分批真空(单 腔或多腔)工艺，并且提供沉积到基材(环和中间层)上的碳和氮的 离子、原子和分子的蒸气。如果使用低的能量输入基材则获得低的沉 积温度。在涂覆容器外部对有待用这些层覆盖的密封元件进行预清洗。 等离子清洗工艺可在涂覆容器内部相继进行。然后，在容器中施用类 富勒烯碳氮化物的层6以及中间层8。根据表征技术和处理，在类富勒烯碳氮化物基体中这些涂层还可 以被描述为非晶态(例如通过XRD分析)或局部晶态(例如通过高 分辨电子显微镜)的。在每种情形中，在例如滑动接触中实现了良好 的摩擦学行为。沉积温度使得涂层不适用于温度敏感材料例如标准密封材料。这些材料理想地要求基材不达到高于160。C的温度。高于该 温度的温度将导致破坏。非晶态CNX涂层在附着性和内聚力方面也受到限制，并因此当接 触应力高(GPa范围)以及当这些应力与滑移和滑动结合时，易于发 生早期涂层失效。已建立了低能量加工窗口 ，这允许将CNx应用到密封材料使得可 以在150。C的温度下施用CNX。这些条件使得涂层也具有显著提高它 们的载荷承受能力的类富勒烯结构，从而可以实现用于具有GPa范围 接触应力的密封装置的应用。富勒烯结构单元也可以交联，这显著提高它们对近表面剪应力的抵抗性，所述近表面剪应力通常会导致面内(涂层的内聚力失效)。 这种特征偶尔是对已知的类金刚石涂层(DLC)和金属混合DLC (Me-DLC)的限制。对于类富勒烯CNx的沉积条件，应注意的是，已确定了用于低温沉积具有交联的类富勒烯CNX的离子流和射束能量条件。如上文所述，(磁控溅射)沉积工艺的其它特征是，可以增加金 属中间层以改善与基材的界面处或附近的固有附着性并且这些层可以 渐变为类富勒烯CNx涂层，这不需要前体中间层用以将CNx结构籽晶 引入(seed)涂层的上部。附图标记1 密封装置2 第一侧(油侧)3 第二侧(空气侧)4 密封元件5 相对元件6 包含类富勒烯碳氮化物或由其组成的层7 弹簧8 中间层9 密封元件的表面10 相对元件的表面11 支撑元件12 轴13 容纳部件14 密封元件15 表面16 表面t 包含类富勒烯碳氮化物或由其组成的层的厚度 T 中间层的厚度
权利要求
1.密封装置(1)，其用于使机器零件的第一侧(2)相对于第二侧(3)密封，其中密封装置(1)具有与相对元件(5)接触的密封元件(4)，其特征在于密封元件(4)的至少一部分和/或相对元件(5)的至少一部分涂覆有包含类富勒烯碳氮化物(FL-CNx)或者由其组成的层(6)，其中在密封元件(4)的表面(9)与包含类富勒烯碳氮化物或由其组成的层(6)之间，和/或在相对元件(5)的表面(10)与包含类富勒烯碳氮化物或由其组成的层(6)之间设置铬(Cr)或铝(Al)或钼(Mo)或钛(Ti)或钨(W)或类金刚石涂层(DLC)或混有金属的类金刚石涂层(Me-DLC)的中间层(8)。
2. 根据权利要求1的密封装置，其特征在于密封元件U)与相 对元件(5)之间的接触区域涂覆有层(6)。
3. 根据权利要求1或2的密封装置，其特征在于密封元件U) 有橡胶材料或弹性体材料或聚四氟乙烯(PTFE)组成。
4. 根据权利要求1 - 3之一的密封装置，其特征在于密封元件(4 ) 通过弹簧(7)被压在相对元件(5)上。
5. 根据权利要求l-4之一的密封装置，其特征在于包含类富勒 烯碳氮化物或由其组成的层(4)的厚度(t)为0.1-10nm。
6. 根据权利要求5的密封装置，其特征在于层(4)的厚度(t) 为0.1 - lfim。
7. 根据权利要求l-6之一的密封装置，其特征在于中间层(5) 的厚度(T)为lnm —5nm.
8. 根据权利要求7的密封装置，其特征在于中间层(5)的厚度 (T )为25證—5,，
9. 根据权利要求l-8之一的密封装置，其特征在于通过磁控溅 射将包含类富勒烯碳氮化物或由其组成的层(6 )沉积在密封元件(4 ) 和/或相对元件(5)上。
10. 根据权利要求l-8之一的密封装置，其特征在于通过物理气 相沉积(PVD )将包含类富勒烯碳氮化物或由其组成的层(6 )沉积在 密封元件(4)和/或相对元件(5)上。
11. 根据权利要求1-8之一的密封装置，其特征在于通过化学气 相沉积(CVD)将包含类富勒烯碳氮化物或由其组成的层(6)沉积 在密封元件(4)和/或相对元件(5)上。
12. 根据权利要求10和11的密封元件，其特征在于通过物理气 相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)的组合将包含类富勒烯碳氮 化物或由其组成的层(6)沉积在密封元件(4)和/或相对元件(5) 上。
13. 根据权利要求1-12之一的密封装置，其特征在于在沉积包 含类富勒烯碳氮化物或由其组成的层(6)期间密封元件(4)和/或相 对元件(5)的温度保持低于180'C，优选低于150'C。
14. 根据权利要求1-13之一的密封装置，其特征在于在类富勒 烯碳氮化物中掺杂和/或合金化氮(N)以外的元素。
15. 根据权利要求14的密封元件，其特征在于类富勒烯碳氮化物 中的掺杂和/或合金化的元素是踌(P)、硫(S)和/或硼(B)。
16. 根据权利要求l-15之一的密封元件，其特征在于类富勒烯 碳氮化物(FL-CNx )具有比值H/E>0.1 ，其中H是Meyer硬度(GPa ) 且E是杨氏模量(GPa)。
17. 根据权利要求16的密封元件，其特征在于比值H/EXU2。
18. 根据权利要求16的密封元件，其特征在于比值H/E为0.12 -0.2。
19. 制造根据权利要求1-18之一的密封装置(1)的方法，其特 征在于通过磁控賊射在密封元件(4)和/或相对元件(5)上沉积包含类 富勒烯碳氮化物(FL-CNx)或由其组成的层(6)和/或中间层(8)。
20. 制造根据权利要求1 - 18之一的密封装置(1)的方法，其特 征在于通过物理气相沉积(PVD)在密封元件(4)和/或相对元件(5) 上沉积包含类富勒烯碳氮化物(FL-CNx)或由其组成的层(6)和/ 或中间层(8)。
21. 制造根据权利要求1-18之一的密封装置(1)的方法，其特 征在于通过化学气相沉积(CVD)在密封元件(4)和/或相对元件(5) 上沉积包含类富勒烯碳氮化物(FL-CNx)或由其组成的层(6)和/ 或中间层(8)。
22. 根据权利要求20和21的方法，其特征在于 通过物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)的组合在密封元件(4)和/或相对元件(5)上沉积包含类富勒烯碳氣化物或由其 组成的层(6)和/或中间层(8)。
23. 根据权利要求19-22之一的方法，其特征在于在沉积由类富 勒烯碳氮化物组成的层(6)和/或中间层(8)期间，密封元件(4) 和/或相对元件(5)的温度保持低于180'C，优选低于150'C。
全文摘要
本发明涉及密封装置(1)，其用于使机器零件的第一侧(2)相对于第二侧(3)密封，其中密封装置(1)具有与相对元件(5)接触的密封元件(4)。为了改善密封装置在其使用期间的性能，所提出的密封装置的特征在于，密封元件(4)的至少一部分和/或相对元件(5)的至少一部分涂覆有包含类富勒烯碳氮化物(FL-CNx)或者由其组成的层(6)，其中在密封元件(4)的表面(9)与包含类富勒烯碳氮化物或由其组成的层(6)之间，和/或在相对元件(5)的表面(10)与包含类富勒烯碳氮化物或由其组成的层(6)之间设置铬(Cr)或铝(Al)或钼(Mo)或钛(Ti)或钨(W)或类金刚石涂层(DLC)或混有金属的类金刚石涂层(Me-DLC)的中间层(8)。
文档编号F16C33/76GK101248284SQ200680028434
公开日2008年8月20日 申请日期2006年7月29日 优先权日2005年8月1日
发明者L·赫特曼, S·霍顿 申请人:Skf股份公司