[發(fā)明專利]納米多層活塞環(huán)涂層及其制備方法與應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611000378.7
• 申請日: 2016-11-14
• 公開（公告）號: CN108070858B
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉二勇;薛原;蒲吉斌;王永欣;王立平
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: C23C28/02
• 分類號: C23C28/02
• 代理公司: 32256 南京利豐知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙)
• 代理人: 王鋒<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入國

1.一種納米多層活塞環(huán)涂層，所述納米多層活塞環(huán)涂層形成在活塞環(huán)母材上，其特征在于：所述納米多層活塞環(huán)涂層包括金屬Cr過渡層和CrCN/Cr納米多層涂層，所述CrCN/Cr多層涂層包括交替層疊的CrCN層和Cr層，所述CrCN層包括CrN、碳化鉻及單質(zhì)C相，所述Cr層包括金屬Cr以及CrN相，所述金屬Cr過渡層的厚度為0.1μm～2μm，所述CrCN層的厚度為0.1μm～5μm，所述Cr層的厚度為0.01μm～5μm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米多層活塞環(huán)涂層，其特征在于：所述CrCN/Cr納米多層涂層的厚度為5μm～50μm。

3.如權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述納米多層活塞環(huán)涂層的制備方法，其特征在于包括：將活塞環(huán)母材置于鍍膜設(shè)備真空腔體中，采用多弧離子鍍技術(shù)在所述活塞環(huán)母材上依次沉積金屬Cr過渡層和CrCN/Cr納米多層涂層，直至形成所述納米多層活塞環(huán)涂層；

所述多弧離子鍍技術(shù)采用的工藝條件包括：Cr靶，靶電流為50A～100A，偏壓-20A～-100A，溫度350℃～450℃，工作氣體包括氬氣、氮?dú)饧盁N類氣；

其中，沉積形成所述金屬Cr過渡層的條件包括：氬氣流量100sccm～400sccm，氮?dú)饬髁?sccm，烴類氣流量0sccm，沉積時(shí)間5min～50min；

沉積形成CrCN層的條件包括：氬氣流量0sccm，氮?dú)饬髁?00sccm～800sccm，烴類氣流量10sccm～100sccm，沉積時(shí)間5min～50min；

沉積形成Cr層的條件包括：氬氣流量100sccm～400sccm，氮?dú)饬髁?sccm，烴類氣流量0sccm，沉積時(shí)間1min～10min。

4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于包括：在沉積形成所述納米多層活塞環(huán)涂層的過程中，至少通過控制氬氣、氮?dú)馀c烴類氣的流量及沉積時(shí)間，實(shí)現(xiàn)對所述納米多層活塞環(huán)涂層中各結(jié)構(gòu)層的厚度及組分的調(diào)控。

5.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于包括：先對活塞環(huán)母材進(jìn)行清洗、除油、表面活化處理，之后采用多弧離子鍍技術(shù)在活塞環(huán)母材上形成所述納米多層活塞環(huán)涂層。

6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，所述的活化處理包括：將活塞環(huán)母材置于鍍膜設(shè)備真空腔體中，并對所述鍍膜設(shè)備真空腔體進(jìn)行抽真空，之后將真空腔體內(nèi)的溫度升至350℃～450℃，并通入氬氣，且對活塞環(huán)母材施加-800V～-1200V的偏壓，從而引導(dǎo)氬離子對活塞環(huán)母材表面進(jìn)行轟擊活化。

7.如權(quán)利要求3-6中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于：在所述鍍膜設(shè)備中設(shè)有相對安置的兩組以上Cr靶，所述Cr靶的純度在99.95%以上。

8.如權(quán)利要求3-6中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于包括：在交替沉積CrCN層和Cr層的過程中，于工藝氣體切換使Cr靶保持在電弧放電狀態(tài)。

9.如權(quán)利要求3-6中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于包括：在形成所述納米多層活塞環(huán)涂層之后，將所述鍍膜設(shè)備真空腔體的溫度降低至200℃以下，隨后充入氮?dú)鉅t冷至100℃以下，之后取出具有納米多層活塞環(huán)涂層的活塞環(huán)母材。

10.一種活塞環(huán)，其特征在于包括：活塞環(huán)基體；以及，形成在活塞環(huán)基體上的、如權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的納米多層活塞環(huán)涂層。