用于加工構(gòu)件表面的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于加工構(gòu)件表面的方法(100)，尤其是噴嘴，所述方法包括下列方法步驟:預(yù)處理(120)和/或清潔(130)所述構(gòu)件的表面；借助于在第一溫度時(shí)的沉積，在所述構(gòu)件的表面上形成(140)硅層或含硅的層；在相對(duì)于用于形成所述層的步驟比所述第一溫度更高的第二溫度中，再處理(150)具有在其上形成的層的所述表面的，以便加強(qiáng)硅原子從所述層擴(kuò)散到構(gòu)件的表面和/或近表面的區(qū)域中；去除(160)在所述表面上形成的層，以便把在形成(140)和再處理層時(shí)改變的表面裸露出來。
【專利說明】用于加工構(gòu)件表面的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的種類，用于加工構(gòu)件(特別是噴嘴)的表面的方法。本發(fā)明此外涉及一種構(gòu)件(特別是噴嘴)，所述構(gòu)件具有根據(jù)權(quán)利要求7按照所述方法改變的表面。

【背景技術(shù)】
[0002]在這樣的構(gòu)件或工件的情況下，所述構(gòu)件或工件例如在噴嘴的情況下被用作噴射系統(tǒng)的引導(dǎo)燃料的構(gòu)件，存在這樣的問題:燃料殘留物會(huì)作為沉淀物沉積在工件的與燃料接觸的表面上。尤其是在噴嘴的噴孔的區(qū)域，來自燃料殘留物的在噴孔表面沉積的沉淀物隨著時(shí)間的推移可損壞這種噴嘴的功能。嘗試通過給引導(dǎo)燃料的表面涂上保護(hù)層來限制沉淀物形成，所述保護(hù)層被構(gòu)成為相對(duì)于燃料殘留物很難產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。
[0003]從DE 10 2006 017 449 Al已知一種用于在內(nèi)燃機(jī)的燃燒室中噴射經(jīng)加壓的燃料的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)具有至少一個(gè)具有空腔和/或孔的結(jié)構(gòu)部件，其中，在系統(tǒng)的運(yùn)行中腔體和/或孔的至少一個(gè)內(nèi)壁與加壓燃料接觸并且其中，所述至少一個(gè)內(nèi)壁具有至少有一個(gè)分派給燃料的保護(hù)層。保護(hù)層用于避免磨損和腐蝕作用到內(nèi)壁上。
[0004]從DElO 2008 044024 Al已知一種用于給金屬的工件(特別是給燃料噴射系統(tǒng)的構(gòu)件的金屬工件)涂層的PE-CVD-涂層方法(PE-CVD-Beschichtungsverfahren)，其中，金屬工件被加載了一個(gè)高頻交流電壓或一個(gè)脈沖或非脈沖直流電壓，并且遭受來自氣體分配器的等離子體流。在此這樣設(shè)置，工件設(shè)置為相對(duì)于氣體分配器靜止。借助于該涂層方法得到的保護(hù)層基于烴和/或硅烷并且是很耐磨的。此外，保護(hù)層還用于保護(hù)工件免受腐蝕。
[0005]從WO 2000051732 Al已知一種用于改變固體表面的方法。在此，在第一方法步驟中，將含氫的非晶娃通過在提高的溫度下熱分解由娃燒(Siliziumhydridgas)沉積在表面上，以形成硅烷自由基，所述硅烷自由基重組，以便用含氫的非晶硅給表面涂層，并且在第二方法步驟中將經(jīng)涂層的表面功能化，其方式是:使基底在預(yù)定的壓力和經(jīng)提高的溫度下在預(yù)定時(shí)間內(nèi)遭受具有不飽和羥基的試劑。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]具有權(quán)利要求1的特征的方法，具有的優(yōu)點(diǎn)是，通過涂層的工藝步驟，構(gòu)件的被施加的層覆蓋的基底表面在該過程中改變，其方式是:硅外來原子擴(kuò)散到基底表面中，并且在此由于該向內(nèi)擴(kuò)散改變了表面區(qū)域的化學(xué)-物理特性，并且在另一工藝步驟中，被施加的層被去除，其中，在擴(kuò)散期間改變的基底表面裸露出來。通過硅外來原子向內(nèi)擴(kuò)散改變的表面區(qū)域在去除層之后變得鈍化，也就是說，表面區(qū)域例如相對(duì)于燃料殘留物不易反應(yīng)并且因此阻止形成沉淀層。
[0007]尤其是在將根據(jù)本發(fā)明的方法應(yīng)用到引導(dǎo)燃料的構(gòu)件例如噴嘴上時(shí)，在噴孔的功能敏感的區(qū)域中，噴孔的噴孔表面，也就是說噴孔的外罩表面根據(jù)本發(fā)明這樣改變，噴孔表面表現(xiàn)為相對(duì)于燃料殘留物化學(xué)很大程度上的惰性，由此防止噴涂表面的沉積層形成的進(jìn)而截面變窄的結(jié)焦，從而根據(jù)本發(fā)明處理過的噴嘴的功能可靠性和因此產(chǎn)品壽命在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)很大程度上保持完好。此外，在此有利的是，在噴嘴的預(yù)處理框架內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施的水力侵蝕倒圓角得到的噴孔的內(nèi)橫截面和噴孔的相關(guān)聯(lián)的性能特點(diǎn)，由于在根據(jù)本發(fā)明的方法最后進(jìn)行的層的去除基本會(huì)再次生成。
[0008]本發(fā)明其他有利的改進(jìn)方案和構(gòu)型通過在從屬權(quán)力要求中列出的方法來得出。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的方法有利的構(gòu)型，通過所述方法定義埋藏在形成的層下的表面，并且發(fā)掘-在構(gòu)件的批量生產(chǎn)中-高重復(fù)性，在至少一個(gè)的清潔步驟中借助超聲波清潔以一持續(xù)時(shí)間實(shí)現(xiàn)層的去除，所述持續(xù)時(shí)間取決于形成的層的厚度和在此使用的清潔劑的種類。附加地，根據(jù)本發(fā)明的方法的改進(jìn)方案，為了去除層，層遭受堿性溶液。為此，使用具有強(qiáng)堿性的pH值的堿性溶液，優(yōu)選具有大約14的pH值。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的方法的可低成本實(shí)施的和技術(shù)上相對(duì)比較容易控制的構(gòu)型實(shí)施用于通過化學(xué)氣相沉積進(jìn)行在構(gòu)件表面上形成層的方法步驟。在此，為了在表面上形成層，含氫非晶硅在該表面上沉積。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]本發(fā)明的實(shí)施例在下面的說明中和在附圖中更詳細(xì)地說明。附圖以示意圖的形式示出了:
[0012]圖1:根據(jù)本發(fā)明用于改變構(gòu)件表面的方法的具有基本的工藝步驟的流程圖；
[0013]圖2:在根據(jù)本發(fā)明的方法開始時(shí)的構(gòu)件的剖視圖；
[0014]圖3:表面形成硅層的圖2中的構(gòu)件，其中，在再處理的方法步驟中，實(shí)現(xiàn)了硅原子從硅層到構(gòu)件的近表面區(qū)域上的擴(kuò)散；和
[0015]圖4:圖3中的構(gòu)件在根據(jù)發(fā)明的方法步驟之后，其中，在構(gòu)件表面形成的硅層被除掉，從硅層擴(kuò)散的硅原子保留在構(gòu)件近表面的區(qū)域內(nèi)。

【具體實(shí)施方式】
[0016]在圖1中由100表示全部的流程圖闡明了根據(jù)發(fā)明用于處理或者改變構(gòu)件基底表面的方法的主要方法步驟。在該第一工藝步驟中制造構(gòu)件，根據(jù)該第一工藝步驟110，所述構(gòu)件在一步驟120中經(jīng)受預(yù)處理，其方式是，例如在噴嘴的情況下給噴嘴的噴孔水力侵蝕地倒圓角。
[0017]在接下來的工藝步驟130中，該構(gòu)件的表面被化學(xué)清潔溶劑例如丙酮清潔。這個(gè)濕清潔步驟130用于確保構(gòu)件的接下來待蒸鍍的基底表面的化學(xué)整潔度。
[0018]此后，在另一工藝步驟140中(在該另一步驟中，將構(gòu)件放進(jìn)一個(gè)反應(yīng)室，即反應(yīng)器中)，通過施加含氫的非晶硅到表面上的方式，在經(jīng)清潔的構(gòu)件表面上形成層，所述層通過CVD (“化學(xué)氣相沉積法”)也就是化學(xué)氣相沉積作為硅層或作為至少含硅的層在大約400攝氏度的過程溫度或生長(zhǎng)溫度下蒸鍍或沉積在所述表面上。在該工藝步驟140中，構(gòu)件基底的表面或表面區(qū)域由于升高的大約400攝氏度的過程溫度通過由此引發(fā)的擴(kuò)散過程改變，在所述擴(kuò)散過程中硅原子從所述層擴(kuò)散到所屬表面或表面區(qū)域中。在接下來的工藝步驟150中，工藝溫度T相對(duì)在之前的步驟140中設(shè)定的第一溫度提高到第二溫度上，從而TMOO°C，以便繼續(xù)和加強(qiáng)已經(jīng)在之前的步驟140中開始的硅異質(zhì)原子從施加上的層到基底表面區(qū)域中的擴(kuò)散過程，并且由此進(jìn)一步繼續(xù)構(gòu)件基底表面區(qū)域的物理化學(xué)的改變。
[0019]緊接著，在一過程步驟160中將生長(zhǎng)出的層基本上全部除去，以便讓構(gòu)件的通過按照步驟140的層形成和通過按照步驟150的再處理而物理和化學(xué)改變的表面裸露。為此，之前按照步驟140涂層的和按照步驟150再處理過的構(gòu)件在超聲波浴中經(jīng)過一段時(shí)間的清潔，該時(shí)間取決于層的厚度和在此使用的清潔劑的種類，在優(yōu)選的實(shí)施例中，在層的厚度在大約100到500納米之間時(shí)，該時(shí)間大約是45分鐘。此外，該層通過一種堿性溶液，例如丙酮，被除去，所述堿性溶液具有強(qiáng)堿性的PH值，所述pH值優(yōu)選是值14。pH值環(huán)境這樣選擇，以便在由鋼制成的構(gòu)件的優(yōu)選的應(yīng)用情況中保持足夠大的距離到臨界的PH值pH =5，在pH = 5時(shí)，不銹鋼也會(huì)生銹。
[0020]圖2展示了在根據(jù)本發(fā)明的用于加工表面2的方法的開始時(shí)、也就是在過程步驟130之后、即在清潔構(gòu)件I的表面2之后的構(gòu)件I。
[0021]圖3展示了具有在工藝步驟150期間的一個(gè)方法步驟中具有形成在表面2上的硅層的構(gòu)件1，所述工藝步驟用于再處理表面2。由于在工藝步驟150中設(shè)定的、高于在之前的工藝步驟140中設(shè)定的溫度的第二溫度，繼續(xù)和加強(qiáng)在步驟140中已經(jīng)開始的從層3到構(gòu)件I的表面2和其下的近表面區(qū)域中的硅原子的擴(kuò)散。
[0022]圖4展示了在用于除去層3的方法步驟160之后的構(gòu)件I。在此，形成在表面2上的層3 (參照?qǐng)D3)被除去并且擴(kuò)散到表面2和表面下面的近表面區(qū)域中的硅原子4作為摻入到構(gòu)件I的微結(jié)構(gòu)中的外來原子留在那兒。由于硅外來原子4摻入到構(gòu)件I的被擴(kuò)散過程處理過的表面區(qū)域的微結(jié)構(gòu)中，表面2的物理特性改變進(jìn)而化學(xué)特性也改變。
[0023]綜上所述，根據(jù)本發(fā)明的方法用于加工和改變構(gòu)件或工件(尤其是噴嘴)的表面，并且包括以下方法步驟:預(yù)處理120和/或清潔130構(gòu)件表面；借助于在預(yù)定的溫度下的沉積在作為基底的構(gòu)件表面上形成140硅層或者含硅的層；在比用于形成層的步驟高的溫度下再處理150具有在其上形成層的表面以便加強(qiáng)硅外來原子從層到構(gòu)件的基底的表面區(qū)域中的擴(kuò)散；去除160形成在表面上的層以便使通過形成140層的方法步驟改變的表面裸露出來，所述表面由于擴(kuò)散過程具有表面區(qū)域結(jié)構(gòu)的物理化學(xué)的改變并且因此具有尤其是相對(duì)于燃料殘留物很大程度上化學(xué)惰性的性能。
【權(quán)利要求】
1.一種用于加工構(gòu)件表面、尤其是噴嘴表面的方法(100)，所述方法具有下列方法步驟: -預(yù)處理(120)和/或清潔(130)所述構(gòu)件⑴的表面(2); -借助于在第一溫度下的沉積，在所述構(gòu)件的表面(2)上形成(140)硅層或含硅的層(3)； -在第二溫度下再處理(150)具有在其上形成的層(3)的所述表面(2)，以便加強(qiáng)硅原子(4)從所述層到所述構(gòu)件的表面和/或所述構(gòu)件的近表面區(qū)域中的擴(kuò)散，所述第二溫度比用于形成所述層的步驟(140)中的第一溫度高； -去除(160)在所述表面(2)上形成的層(3)，以便把在形成和再處理所述層時(shí)改變的表面裸露出來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在至少一個(gè)清潔步驟中借助超聲波清潔以一持續(xù)時(shí)間進(jìn)行所述層(3)的去除(160)，所述持續(xù)時(shí)間取決于所形成的層(3)的厚度和在此使用的清潔劑的種類。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，為了去除(160)所述層(3)，所述層遭受堿性溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，為了去除(160)所述層(3)，使用具有強(qiáng)堿性PH值的堿性溶液，優(yōu)選具有pH值大約為14的堿性溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4所述的方法，其特征在于，借助于化學(xué)氣相沉積方法進(jìn)行用于在所述構(gòu)件的表面(2)上形成(140)層(3)的步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，為了在所述表面(2)上形成(140)層(3)，將含氫的非晶硅沉積在所述表面上。
7.—種構(gòu)件，尤其是噴嘴，具有根據(jù)權(quán)利要求1到6任一項(xiàng)所述的方法改變的表面。
【文檔編號(hào)】F02M61/16GK104487698SQ201380033932
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月29日
【發(fā)明者】G·辛德豪夫, F·施塔德勒, W·特施納 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司