[發明專利]活塞環

有效

• 申請號: 201210260624.8
• 申請日: 2012-07-25
• 公開（公告）號: CN103573462B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 張新國;周忠;劉愷
• 申請（專利權）人: 常州南車柴油機零部件有限公司;南車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司
• 主分類號: F02F5/00
• 分類號: F02F5/00;C25D5/12;C25D7/04
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 徐琳淞

技術領域

本發明涉及活塞環。

背景技術

活塞環是一種應用在內燃機、壓縮機等往復運動機器中，決定其性能的關鍵零件之一，活塞環的作用主要是保持活塞與氣缸壁之間的密封、適當的刮掉附著在氣缸壁上的機油，以保持機油消耗量適當、將燃燒氣體產生的高溫傳給缸體，使活塞冷卻、支撐活塞在氣缸中平順的往復運動，防止活塞與缸壁直接接觸。

根據以上對活塞環的作用的描述，活塞環材料必須具有抗摩擦磨損、抗拉缸、初期磨合性好等特點，現在最普遍采用的活塞環材料有合金鑄鐵、球墨鑄鐵和鋼材，通過表面處理的方法來達到活塞環的性能要求。

活塞環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的金屬鉻，其莫氏硬度為9，維氏硬度可以達到HV750~1100，為最硬的金屬，不易磨損，其與鑄鐵、鋼等金屬材料匹配時的摩擦系數在0.2左右，表現出了良好的抗摩擦磨損性能，應用在活塞環與缸套直接接觸摩擦的外圓面上，能顯著提高活塞環使用壽命。

在活塞環的工作表面上鍍硬鉻，雖然可以提高表面硬度及耐磨性，但活塞環在缸套中導熱慢，布油不均勻的缺點是函待解決的技術課題。中國專利文獻CN200920230010.9提供了一種《活塞環》，該專利在活塞環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與缸套的摩擦系數，提高摩擦付的使用壽命。然而金屬錫熔點低，只有231.89℃，而接近燃燒室的第一道活塞環所承受溫度最高，往往超過錫的熔點，達到260℃左右，在此溫度下金屬錫熔化成團附著在缸套壁上，產生熔著，影響環與缸套的氣密性。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到環與缸套的磨合，保障了活塞環的氣密性，但過低的硬度降低了錫層的使用壽命。金屬錫兩個方面的不足均對活塞環的使用性能產生不良影響，因而有必要尋找一種在以上兩方面均能對活塞環性能起良好促進作用的表面涂層，在柴油機不斷提高的爆發壓力情況都能很好的提高活塞環的使用性能與壽命。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種活塞環，保證活塞環與缸套的初期磨合安全迅速，有效保持氣缸密閉性，降低磨合期產生拉缸的風險，提高活塞環使用壽命，降低內燃機尾氣排放，優化整個內燃機工作性能。

為了解決上述技術問題，本發明所提供的技術方案是：一種活塞環，包括活塞環基體、鉻層和銅層；所述鉻層通過電化學沉積方法涂覆在活塞環基體的外圓上；所述銅層通過電化學沉積方法涂覆在涂覆了鉻層的活塞環基體的外表面。

所述鉻層為普通硬鉻或松孔鉻。

所述鉻層的硬度大于HV750。

所述鉻層的厚度為0.1~0.5mm。

所述銅層的厚度為0.004~0.02mm，且厚度均勻。

采用了上述技術方案后，本發明具有以下的有益效果：（1）本發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、耐磨性好的優點，使活塞環與缸套能在初期磨合階段與正常磨損階段實現平穩過渡，降低了磨合期拉缸的風險，延長了活塞環的使用壽命。

（2）本發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，有效保證了活塞環的密封、導熱、支撐、布油功能，因而可減少活塞環及環槽內積炭的產生，有利于提高內燃機汽缸磨合的穩定性和消除汽缸產生突發嚴重磨損的風險，提高了整個內燃機的工作性能。

（3）本發明使得氣缸具有良好的密閉性，還能有效的防止機油進入燃燒室燃燒，從而大大減少尾氣排放。

（4）本發明符合市場需要，市場前景良好。

附圖說明

為了使本發明的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明，其中

圖1為本發明的結構示意圖。

圖2為本發明的涂層結構圖。

附圖中的標號為：

活塞環基體1、鉻層2、銅層3、組合涂層4。

具體實施方式

（實施例1）

見圖1，本實施例的活塞環，包括活塞環基體1、鉻層2和銅層3。

鉻層2通過電化學沉積方法涂覆在活塞環基體1的外圓面上。銅層3通過電化學沉積方法涂覆在涂覆了鉻層2的活塞環基體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。