活塞環(huán)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種活塞環(huán)，包括活塞環(huán)基體、鉻層和銅層；所述鉻層通過(guò)電化學(xué)沉積方法涂覆在活塞環(huán)基體的外圓面上；所述銅層通過(guò)電化學(xué)沉積方法涂覆在涂覆了鉻層的活塞環(huán)基體的外表面。本發(fā)明的鉻層和銅層形成具有梯度功能的組合涂層，該組合涂層綜合了銅層質(zhì)軟，初期磨合性能和密封性能良好以及鉻層硬度高、耐磨性好的優(yōu)點(diǎn)，使活塞環(huán)與缸套能在初期磨合階段與正常磨損階段實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過(guò)渡，降低了磨合期拉缸的風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)了活塞環(huán)的使用壽命。
【專利說(shuō)明】活塞環(huán)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及活塞環(huán)。
【背景技術(shù)】
[0002]活塞環(huán)是一種應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)等往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)器中，決定其性能的關(guān)鍵零件之一，活塞環(huán)的作用主要是保持活塞與氣缸壁之間的密封、適當(dāng)?shù)墓蔚舾街跉飧妆谏系臋C(jī)油，以保持機(jī)油消耗量適當(dāng)、將燃燒氣體產(chǎn)生的高溫傳給缸體，使活塞冷卻、支撐活塞在氣缸中平順的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，防止活塞與缸壁直接接觸。
[0003]根據(jù)以上對(duì)活塞環(huán)的作用的描述，活塞環(huán)材料必須具有抗摩擦磨損、抗拉缸、初期磨合性好等特點(diǎn)，現(xiàn)在最普遍采用的活塞環(huán)材料有合金鑄鐵、球墨鑄鐵和鋼材，通過(guò)表面處理的方法來(lái)達(dá)到活塞環(huán)的性能要求。
[0004]活塞環(huán)外圓工作面電鍍硬鉻是目前廣泛使用的一種表面處理方式，從鉻酸溶液中電解出來(lái)的金屬鉻，其莫氏硬度為9，維氏硬度可以達(dá)到HV75(T1100，為最硬的金屬，不易磨損，其與鑄鐵、鋼等金屬材料匹配時(shí)的摩擦系數(shù)在0.2左右，表現(xiàn)出了良好的抗摩擦磨損性能，應(yīng)用在活塞環(huán)與缸套直接接觸摩擦的外圓面上，能顯著提高活塞環(huán)使用壽命。
[0005]在活塞環(huán)的工作表面上鍍硬鉻，雖然可以提高表面硬度及耐磨性，但活塞環(huán)在缸套中導(dǎo)熱慢，布油不均勻的缺點(diǎn)是函待解決的技術(shù)課題。中國(guó)專利文獻(xiàn)CN200920230010.9提供了一種《活塞環(huán)》，該專利在活塞環(huán)的外圓面松孔鍍鉻后再鍍錫，所鍍的錫層能大大降低活塞環(huán)與缸套的摩擦系數(shù)，提高摩擦付的使用壽命。然而金屬錫熔點(diǎn)低，只有231.89°C,而接近燃燒室的第一道活塞環(huán)所承受溫度最高，往往超過(guò)錫的熔點(diǎn)，達(dá)到260°C左右，在此溫度下金屬錫熔化成團(tuán)附著在缸套壁上，產(chǎn)生熔著，影響環(huán)與缸套的氣密性。另一方面，金屬錫的莫氏硬度為1.5，硬度很低極易磨損，雖然在磨合期初即可達(dá)到環(huán)與缸套的磨合，保障了活塞環(huán)的氣密性，但過(guò)低的硬度降低了錫層的使用壽命。金屬錫兩個(gè)方面的不足均對(duì)活塞環(huán)的使用性能產(chǎn)生不良影響，因而有必要尋找一種在以上兩方面均能對(duì)活塞環(huán)性能起良好促進(jìn)作用的表面涂層，在柴油機(jī)不斷提高的爆發(fā)壓力情況都能很好的提高活塞環(huán)的使用性能與壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種活塞環(huán)，保證活塞環(huán)與缸套的初期磨合安全迅速，有效保持氣缸密閉性，降低磨合期產(chǎn)生拉缸的風(fēng)險(xiǎn)，提高活塞環(huán)使用壽命，降低內(nèi)燃機(jī)尾氣排放，優(yōu)化整個(gè)內(nèi)燃機(jī)工作性能。
[0007]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是:一種活塞環(huán)，包括活塞環(huán)基體、鉻層和銅層；所述鉻層通過(guò)電化學(xué)沉積方法涂覆在活塞環(huán)基體的外圓上；所述銅層通過(guò)電化學(xué)沉積方法涂覆在涂覆了鉻層的活塞環(huán)基體的外表面。
[0008]所述鉻層為普通硬鉻或松孔鉻。
[0009]所述鉻層的硬度大于HV750。[0010]所述鉻層的厚度為0. ro. 5mm。
[0011]所述銅層的厚度為0. 004?0. 02mm，且厚度均勻。
[0012]采用了上述技術(shù)方案后，本發(fā)明具有以下的有益效果：（1)本發(fā)明的鉻層和銅層 形成具有梯度功能的組合涂層，該組合涂層綜合了銅層質(zhì)軟，初期磨合性能和密封性能良 好以及鉻層硬度高、耐磨性好的優(yōu)點(diǎn)，使活塞環(huán)與缸套能在初期磨合階段與正常磨損階段 實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)過(guò)渡，降低了磨合期拉缸的風(fēng)險(xiǎn)，延長(zhǎng)了活塞環(huán)的使用壽命。
[0013](2)本發(fā)明的鉻層和銅層形成具有梯度功能的組合涂層，使燃燒室從一開始就處 于良好的氣密狀態(tài)，有效保證了活塞環(huán)的密封、導(dǎo)熱、支撐、布油功能，因而可減少活塞環(huán)及 環(huán)槽內(nèi)積炭的產(chǎn)生，有利于提高內(nèi)燃機(jī)汽缸磨合的穩(wěn)定性和消除汽缸產(chǎn)生突發(fā)嚴(yán)重磨損的 風(fēng)險(xiǎn)，提高了整個(gè)內(nèi)燃機(jī)的工作性能。
[0014](3)本發(fā)明使得氣缸具有良好的密閉性，還能有效的防止機(jī)油進(jìn)入燃燒室燃燒，從 而大大減少尾氣排放。
[0015](4)本發(fā)明符合市場(chǎng)需要，市場(chǎng)前景良好。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚地理解，下面根據(jù)具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì) 本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
[0017]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明的涂層結(jié)構(gòu)圖。
[0019]附圖中的標(biāo)號(hào)為：
[0020]活塞環(huán)基體1、鉻層2、銅層3、組合涂層4。
【具體實(shí)施方式】
[0021](實(shí)施例1)
[0022]見圖1，本實(shí)施例的活塞環(huán)，包括活塞環(huán)基體1、鉻層2和銅層3。
[0023]鉻層2通過(guò)電化學(xué)沉積方法涂覆在活塞環(huán)基體1的外圓面上。銅層3通過(guò)電化學(xué) 沉積方法涂覆在涂覆了鉻層2的活塞環(huán)基體1的外表面。鉻層2為普通硬鉻或松孔鉻，硬 度大于HV750，厚度為0. 2?0. 5mm。銅層3的厚度為0. 004?0. 02mm，厚度均勻。
[0024]金屬銅熔點(diǎn)為1083. 4°C，導(dǎo)熱性好，莫氏硬度為3，活塞環(huán)外圓工作面鍍銅能有效 地減小活塞環(huán)與缸套的摩擦系數(shù)。鍍銅的活塞環(huán)在汽缸中磨合運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)有不產(chǎn)生熔著的優(yōu) 點(diǎn)。同時(shí)由于銅的莫氏硬度為3，硬度較低，容易磨損，能使活塞環(huán)在運(yùn)行時(shí)縮短磨合期。由 于銅質(zhì)地較軟，對(duì)提高氣缸氣密性也有很好的效果，提高了燃油效率，減少尾氣排放，同時(shí) 相對(duì)于金屬錫的硬度提高一倍，使用壽命也相對(duì)提高一倍以上。
[0025]鉻層2和銅層3形成具有梯度功能的組合涂層4。在活塞環(huán)與缸套摩擦的初始階 段，銅層3與缸套進(jìn)行摩擦，使活塞環(huán)迅速安全磨合，與缸套在短時(shí)間形成良好的密封，并 降低了磨合期產(chǎn)生拉缸的風(fēng)險(xiǎn)。在活塞環(huán)與缸套摩擦的正常磨損階段，鉻層2與缸套進(jìn)行 摩擦，鉻層2的抗磨損性良好，可有效保持活塞環(huán)的密封性，延長(zhǎng)活塞環(huán)的使用壽命。組合 涂層4使燃燒室從一開始就處于良好的氣密狀態(tài)，有效保證了活塞環(huán)的密封、導(dǎo)熱、支撐、 布油功能，因而可減少活塞環(huán)及環(huán)槽內(nèi)積炭的產(chǎn)生，有利于提高內(nèi)燃機(jī)汽缸磨合的穩(wěn)定性和消除汽缸產(chǎn)生突發(fā)嚴(yán)重磨損的風(fēng)險(xiǎn)，提高了整個(gè)內(nèi)燃機(jī)的工作性能。
[0026]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.活塞環(huán)，其特征在于:包括活塞環(huán)基體(1)、鉻層(2)和銅層(3);所述鉻層(2)通過(guò)電化學(xué)沉積方法涂覆在活塞環(huán)基體(1)的外圓面上；所述銅層(3)通過(guò)電化學(xué)沉積方法涂覆在涂覆了鉻層(2)的活塞環(huán)基體(1)的外表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于:所述鉻層(2)為普通硬鉻或松孔鉻。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于:所述鉻層(2)的硬度大于HV750。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于:所述鉻層(2)的厚度為0.1-0.5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于:所述銅層(3)的厚度為0.0Or0.02mm,厚度均勻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)，其特征在于:活塞環(huán)的公稱直徑包括但不限于50-1000_，截面形狀不限。
【文檔編號(hào)】F02F5/00GK103573462SQ201210260624
【公開日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2012年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月25日
【發(fā)明者】張新國(guó), 周忠, 劉愷 申請(qǐng)人:常州南車柴油機(jī)零部件有限公司, 南車戚墅堰機(jī)車車輛工藝研究所有限公司