專利名稱：層疊復(fù)合涂層活塞環(huán)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及活塞環(huán)制造領(lǐng)域，特別是一種活塞環(huán)表面處理的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
節(jié)能減排是我國的基本國策。汽車的節(jié)能減排主要在于發(fā)動(dòng)機(jī)?；钊h(huán)是發(fā)動(dòng)機(jī)核心部分的關(guān)鍵零件，是發(fā)動(dòng)機(jī)中工作條件最為苛刻的摩擦零件，它起著密封氣體、控制潤滑油等作用，對發(fā)動(dòng)機(jī)節(jié)能和排放性能有著重大影響。國III、國IV排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施對活塞環(huán)耐磨性提出了更高的要求。影響活塞環(huán)耐磨性的因素是相互交織的。目前國內(nèi)外常用的方法是對基體鑄鐵材料和鋼質(zhì)活塞環(huán)進(jìn)行表面處理。采用的表面處理方法主要有磷化、氮化、滲陶、噴鑰、離子鍍、鍍硬鉻、陶瓷復(fù)合鍍等。目前最新技術(shù)是對氮化鋼質(zhì)活塞環(huán)的外圓面進(jìn)行PVD處理，經(jīng)過PVD處理后硬度可達(dá)1200HV以上，最高可達(dá)3500HV。氮化鋼質(zhì)活塞環(huán)PVD處理常用的沉積材料有兩種一種為CrN，這種材料沉積層厚可達(dá)3(T50 u m,硬度為 1400HV以上，缺點(diǎn)是這種材料表面粗糙差一般達(dá)RaO. 8以上且摩擦系數(shù)大為0. 5，PVD處理后還須進(jìn)行后序珩磨加工；另一種是DLC (DIAMOND-LIKE CARBON，類金剛石)，這種材料硬度為1500HV以上，表面粗糙度為RaO. I，摩擦系數(shù)僅為0. I，不需進(jìn)行后序加工，缺點(diǎn)是這種涂層厚度小，一般僅為lliim。因此，需要一種新的技術(shù)方案以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題和不足，本發(fā)明的目的是提供一種涂層粗糙度小且厚度較大的層疊復(fù)合涂層活塞環(huán)及其制造方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明層疊復(fù)合涂層活塞環(huán)可采用如下技術(shù)方案一種層疊復(fù)合涂層活塞環(huán)，包括基材、覆蓋所述基材的氮化層、覆蓋氮化層的CrN層及覆蓋CrN層的Me-DLC層。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明層疊復(fù)合涂層活塞環(huán)的制造方法可采用如下技術(shù)方案包括如下步驟(I)、將鋼質(zhì)環(huán)作為基材先進(jìn)行氣體氮化處理，使基材表面得到厚度0. 05mm，硬度900HV以上的氮化層；(2)、將進(jìn)行氣體氮化處理后的基材表面進(jìn)行研磨并進(jìn)行清洗；(3)、利用圓型電弧離子鍍技術(shù)在氮化層沉積一層厚度為5-8 ii m的CrN涂層，然后再利用非平衡磁控濺射技術(shù)在CrN層上沉積上一層厚度為2-3 ii m的Cr+W_C =H-DLC涂層。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比=Me-DLC層覆蓋在比較粗糙的CrN層上能將其表面微凹坑填充平整，從而提高表面粗糙度，降低摩擦系數(shù)。在活塞環(huán)外圓面沉積上這種復(fù)合層后總的復(fù)合層達(dá)到疒Ily m，外圓面表面粗糙度為RaO. 1，摩擦系數(shù)為0. I。這種復(fù)合層能降低燃油消耗，大大提高活塞環(huán)耐磨性和抗拉缸性，延長了活塞環(huán)的使用壽命。發(fā)動(dòng)機(jī)使用該種活塞環(huán)，不僅改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，還為發(fā)動(dòng)機(jī)在不斷提高的爆發(fā)壓力和升功率的條件下正常工作提供了有力的保障，同時(shí)滿足了國家節(jié)能減排要求。


圖I為本發(fā)明層疊復(fù)合涂層活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式
僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請所附權(quán)利要求所限定的范圍。
請結(jié)合圖I所示，本發(fā)明公開一種層疊復(fù)合涂層活塞環(huán)，包括基材I、覆蓋所述基材I的氮化層2、覆蓋氮化層2的CrN層3及覆蓋CrN層3的Me-DLC層4。所述氮化層2的厚度0. 05mm，硬度900HV以上。所述CrN層3的厚度為5_8 y m。所述Me-DLC層4是厚度為 2-3 ii m 的 Cr+W-C =H-DLC 涂層。上述層疊復(fù)合涂層活塞環(huán)的制造方法，包括如下步驟(I)、將鋼質(zhì)環(huán)作為基材先進(jìn)行氣體氮化處理，使基材表面得到厚度0.05mm，硬度900HV以上的氮化層；(2)、將進(jìn)行氣體氮化處理后的基材表面進(jìn)行研磨并進(jìn)行清洗；(3)、利用圓型電弧離子鍍技術(shù)在氮化層沉積一層厚度為5-8 ii m的CrN涂層，然后再利用非平衡磁控濺射技術(shù)在CrN層上沉積上一層厚度為2-3 ii m的Cr+W_C =H-DLC涂層。本發(fā)明層疊復(fù)合涂層活塞環(huán)中=Me-DLC層覆蓋在比較粗糙的CrN層上能將其表面微凹坑填充平整，從而提高表面粗糙度，降低摩擦系數(shù)。在活塞環(huán)外圓面沉積上這種復(fù)合層后總的復(fù)合層達(dá)到疒Ily m，外圓面表面粗糙度為RaO. 1，摩擦系數(shù)為0. I。這種復(fù)合層能降低燃油消耗，大大提高活塞環(huán)耐磨性和抗拉缸性，延長了活塞環(huán)的使用壽命。發(fā)動(dòng)機(jī)使用該種活塞環(huán)，不僅改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性，還為發(fā)動(dòng)機(jī)在不斷提高的爆發(fā)壓力和升功率的條件下正常工作提供了有力的保障，同時(shí)滿足了國家節(jié)能減排要求。
權(quán)利要求
1.一種層疊復(fù)合涂層活塞環(huán)，其特征在于包括基材(I)、覆蓋所述基材(I)的氮化層(2)、覆蓋氮化層(2)的CrN層(3)及覆蓋CrN層(3)的Me-DLC層(4)。
2.一種使用如權(quán)利要求I所述的層疊復(fù)合涂層活塞環(huán)，其特征在于所述氮化層(2)的厚度0. 05mm，硬度900HV以上。
3.一種使用如權(quán)利要求I所述的層疊復(fù)合涂層活塞環(huán)，其特征在于所述CrN層(3)的厚度為5-8 u m。
4.一種使用如權(quán)利要求I所述的層疊復(fù)合涂層活塞環(huán)，其特征在于所述Me-DLC層(4)是厚度為 2-3 ii m 的 Cr+W-C =H-DLC 涂層。
5.一種如權(quán)利要求I所述層疊復(fù)合涂層活塞環(huán)的制造方法，其特征在于包括如下步驟 (1)、將鋼質(zhì)環(huán)作為基材先進(jìn)行氣體氮化處理，使基材表面得到厚度0.05mm,硬度900HV以上的氮化層； (2)、將進(jìn)行氣體氮化處理后的基材表面進(jìn)行研磨并進(jìn)行清洗； (3)、利用圓型電弧離子鍍技術(shù)在氮化層沉積一層厚度為5-8y m的CrN涂層，然后再利用非平衡磁控濺射技術(shù)在CrN層上沉積上一層厚度為2-3 ii m的Cr+W_C =H-DLC涂層。
全文摘要
本發(fā)明公開一種層疊復(fù)合涂層活塞環(huán)，通過覆蓋CrN層及Me-DLC層的復(fù)合涂層，使該活塞環(huán)的復(fù)合涂層粗糙度小且厚度較大，能夠使該層疊復(fù)合涂層活塞環(huán)降低燃油消耗，大大提高活塞環(huán)耐磨性和抗拉缸性，延長了活塞環(huán)的使用壽命。
文檔編號(hào)F02F5/00GK102777281SQ20121027707
公開日2012年11月14日 申請日期2012年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月6日
發(fā)明者張儀, 張桂斌, 石建明 申請人:南京飛燕活塞環(huán)股份有限公司