[發(fā)明專利]高耐磨鋼質(zhì)活塞環(huán)及制作工藝

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710020722.3
• 申請(qǐng)日: 2007-03-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101270700A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳映雪;周加若
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇省儀征活塞環(huán)廠
• 主分類號(hào): F02F5/00
• 分類號(hào): F02F5/00;C23C14/00;C23C14/12;C25D13/02
• 代理公司: 揚(yáng)州蘇中專利事務(wù)所
• 代理人: 孫忠明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高耐磨鋼質(zhì)活塞環(huán)及制作工藝，高耐磨鋼質(zhì)活塞環(huán)是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零部件，屬于活塞環(huán)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

鋼質(zhì)活塞環(huán)是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要零部件，活塞環(huán)的耐磨性對(duì)保證發(fā)動(dòng)機(jī)的工作性能、延長(zhǎng)其運(yùn)轉(zhuǎn)壽命和降低維修費(fèi)用等具有重要意義。鋼質(zhì)環(huán)的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性較鑄鐵環(huán)高，從而性能穩(wěn)定。使用鋼質(zhì)環(huán)可保證發(fā)動(dòng)機(jī)具有較好的功率性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保性，可以大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)化程度。鋼質(zhì)環(huán)的缺點(diǎn)主要是耐磨性較低。目前大部分采用在不銹鋼基體上形成一層氮化層來(lái)加以克服。

經(jīng)檢索，公開(kāi)號(hào)為CN1320767的專利公開(kāi)了“活塞環(huán)表面覆鈦基納米陶瓷及其方法”，采用PVD技術(shù)在活塞環(huán)表面沉積鈦基納米陶瓷覆蓋層。該技術(shù)可以提高活塞環(huán)的耐磨性和使用壽命，膜厚3~5μm，該鍍膜是單層膜，其磨層較薄，膜基結(jié)合力相對(duì)較差。

公開(kāi)號(hào)為CN1102693A的專利，公開(kāi)了“耐磨損高硬度活塞環(huán)及制作工藝”，采用PVD技術(shù)在活塞環(huán)表面沉積金屬氮化物、碳化物或氧化物單層涂層，也可以是兩種或兩種以上上述金屬化合物的復(fù)合膜(雙層膜)，膜厚僅2~3μm。

上述二項(xiàng)申請(qǐng)專利的技術(shù)，膜層均較薄，膜層結(jié)構(gòu)為單層膜或復(fù)合膜，且表面無(wú)軟涂層，在應(yīng)用上尚有不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述申請(qǐng)專利的技術(shù)方案存在的膜層均較薄，膜層結(jié)構(gòu)為單層膜或復(fù)合膜，且表面無(wú)軟涂層的種種不足，提供膜一基結(jié)合力更高、以利發(fā)動(dòng)機(jī)初期磨合的一種高耐磨鋼質(zhì)活塞環(huán)及制作工藝。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，一種高耐磨鋼質(zhì)活塞環(huán)，包括鋼質(zhì)基體，基體表面的預(yù)處理層，其特征是預(yù)處理層的外表面依次涂覆多元多層納米膜耐磨層。

多元多層納米膜耐磨層為氮化鉻和氮化鈦相互層疊而形成，分層膜厚為200~500nm，耐磨層總厚4~10μm。

多元多層納米膜耐磨層的第一層或最外層涂覆氮化鉻層。

耐磨層的外表面還可涂覆軟涂層。

軟涂層為二硫化鉬或聚四氟乙烯層，軟涂層厚度為3~5μm。

預(yù)處理層為氮化層、或?yàn)榧冣亴印⒒驗(yàn)榈t層。

一種高耐磨鋼質(zhì)活塞環(huán)制作工藝，包括鋼質(zhì)基體，在基體表面采用氣體氮化、離子氮化或鹽浴氮化方法在鋼質(zhì)環(huán)表面生成的預(yù)處理層，其特征是在多弧離子鍍?cè)O(shè)備中，在真空條件下采用真空弧光放電電弧依次激發(fā)金屬鉻靶或鈦靶，同時(shí)通入氬氣和氮?dú)夥磻?yīng)氣體，在預(yù)處理層表面依次涂覆氮化鉻和氮化鈦的多元多層納米膜耐磨層。

在耐磨層上采用電泳鍍法涂覆一層二硫化鉬或采用噴涂法涂覆一層聚四氟乙烯軟涂層。

本發(fā)明通過(guò)在鋼質(zhì)基體表面預(yù)處理層的外表面采用真空弧光放電電弧依次激發(fā)金屬鉻靶或鈦靶，涂覆多元多層納米膜耐磨層，由于氮化鉻可制備較厚的涂層，在第一層或最外層涂覆氮化鉻層，可獲得總厚度為4~10μm的多元多層納米涂層，涂層硬度為1300~2800HV，具有膜層顯微硬度可控，更好與缸套匹配耐磨性好，且膜基結(jié)合力更高；在耐磨層上再增加采用電泳鍍法涂覆一層二硫化鉬或采用噴涂法涂覆一層聚四氟乙烯軟涂層，以利發(fā)動(dòng)機(jī)初期磨合，本發(fā)明可制造各種發(fā)動(dòng)機(jī)用鋼質(zhì)環(huán)，具有優(yōu)良的耐磨性，可廣泛用于轎車、微型汽車、重型汽車、工程機(jī)械等發(fā)動(dòng)機(jī)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖之；

圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖之二；

具體實(shí)施方式

結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，如圖1所示，本發(fā)明在鋼質(zhì)基體1的表面，采用氣體氮化形成預(yù)處理層2，再在多弧離子鍍?cè)O(shè)備中涂覆由氮化鉻和氮化鈦的多元納米膜形成的耐磨層3。耐磨層3為氮化鉻和氮化鈦相互層疊而形成，分層膜厚為200~500nm，硬度為2000~2600HV，總厚度為6μm，比僅有氮化層的鋼質(zhì)環(huán)耐膜性可提高3倍。多元多層納米膜耐磨層3的第一層或最外層涂覆氮化鉻層。預(yù)處理層為氮化層、或?yàn)榧冣亴印⒒驗(yàn)榈t層。

如圖2所示，在不銹鋼基體1的表面，采用離子氮化形成預(yù)處理層2，再在多弧離子鍍?cè)O(shè)備中涂覆由氮化鉻和氮化鈦的多元納米膜形成的耐磨層3，再在該耐磨層上電泳鍍二硫化鉬，形成軟涂層4。耐磨層厚度為4μm，軟涂層厚度為5μm。該鋼質(zhì)環(huán)具有優(yōu)良的耐磨性。