一種長使用壽命的類金剛石涂層活塞環的制作方法
【專利說明】
一、技術領域
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[0001]本實用新型涉及一種活塞環，具體涉及一種長使用壽命的類金剛石涂層活塞環，屬于活塞環表面處理技術領域。
二、【背景技術】
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[0002]隨著對汽車燃油經濟性指標和可靠性指標的要求越來越嚴格，如何降低汽車發動機的摩擦功損失和提高發動機的使用壽命是目前發動機廠家研宄的重要課題。活塞環是發動機的核心部件，其工作方式通過活塞環與氣缸內壁之間的滑動摩擦來實現，在工作過程中將會有大量摩擦功損失和活塞環工作面極易磨損，所以需要盡可能降低活塞環的摩擦損失和活塞環的外圓磨損量。
[0003]類金剛石涂層具有高耐磨、低摩擦系數等特點，如果將類金剛石涂層做到活塞環的表面處理上，將會有效降低活塞環的摩擦功損失和大大提高活塞環的耐磨性。然而類金剛石涂層具備較大內應力，涂層越厚內部應力越大，將影響涂層的結合力，所以正常情況下類金剛石涂層無法做厚，一般只能控制在3 μπι以內，涂層太薄活塞環的耐久性能受到影響，無法實現長使用壽命。
三、
【發明內容】

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[0004]本實用新型的目的在于解決類金剛石涂層內應力大無法做厚的問題，提供一種具備長使用壽命和低摩擦系數的高性能活塞環。
[0005]為了解決上述問題，本實用新型的類金剛石涂層活塞環包括活塞環基體，以及在基體的外圓面上設有一層超薄鉻層，再在超薄鉻層的外面設有一層摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層，最后在摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層的外圓設有純類金剛石涂層。其特點是:最里面的過渡薄鉻層厚度范圍:0.5?I μ m，硬度范圍:700?1200HV ;中間層摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層的厚度范圍:2?5ym，硬度范圍:1800?2200HV ;最外面的純類金剛石涂層厚度范圍:3?6ym，硬度范圍:2500?3300HV。薄鉻層為打底層，其目的是為了活化活塞環基本表面提高層基結合力；中間層為摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層，即在類金剛石涂層沉積過程中同時摻入鎢和鉻金屬，其目的是通過在類金剛石涂層中摻入鎢和鉻金屬可有效降低類金剛石涂層的內應力，使類金剛石涂層可以做到更厚；最外圓面的類金剛石涂層為硬度高，耐磨性更好的純類金剛石涂層。整個結構為從內到外依次是活塞環基體、薄鉻層、摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層和純類金剛石層，由內到外硬度逐漸升高形成硬度梯度分布更有利于整體涂層的結合性。
[0006]本實用新型涂層結構有效解決了類金剛石涂層應力大不能做厚的問題，從而實現了具備長耐久和低摩擦系數的活塞環。
[0007]四、
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型的截面示意圖。
[0009]五、實施方式
[0010]參見圖1，包括活塞環基體1，在基體I外圓面上的薄鉻層2，再在薄鉻層2的外圓面上的設有摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層3，以及在摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層3的外圓面上的純類金剛石層4。
[0011]首先利用物理氣相沉積方式首先在活塞環表面沉積一層薄鉻層，再利用物理氣相沉積和化學氣相沉積相結合的方式沉積一層同時摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層，在利用化學氣相沉積方式沉積一層純類金剛石涂層。整個涂層結合強度好，性能優異，滿足活塞環具備長壽命和低摩擦的性能。
【主權項】
1.一種長使用壽命類金剛石涂層活塞環，包括活塞環基體(I)，基體(I)外圓面的薄鉻層(2)，薄鉻層(2)外圓面的摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層(3)以及在摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層(3)外圓面的純類金剛石涂層(4)，其特征是:薄鉻層(2)厚度范圍:0.5?I μπι，硬度范圍:700?1200HV，摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層(3)厚度范圍:2?5ym，硬度范圍:1800?2200HV，純類金剛石涂層(4)厚度范圍:3?6μπι，硬度范圍:2500?3300HV。
【專利摘要】本實用新型公開了一種長使用壽命的類金剛石涂層活塞環，首先在活塞環基體外圓沉積一層薄鉻層，再在薄鉻層的外圓面上沉積一層含有鎢和鉻金屬的類金剛石層，最后在摻入鎢和鉻金屬的類金剛石層外圓面沉積一層純類金剛石涂層。通過在中間層中添加鎢和鉻金屬使得類金剛石涂層內應力大大降低，提高了涂層的結合力，使得活塞環類金剛石涂層可以做到更厚，活塞環的使用壽命大大延長。
【IPC分類】F02F5-00
【公開號】CN204493002
【申請號】CN201520128742
【發明人】王星, 程偉勝, 殷小飛
【申請人】安慶帝伯格茨活塞環有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年3月4日