[發明專利]一種用于鋁合金活塞頂面Cr/CrNx類隔熱膜及其制備方法

有效

• 申請號: 201710862093.2
• 申請日: 2017-09-21
• 公開（公告）號: CN107587110B
• 公開（公告）日: 2019-10-08
• 發明（設計）人: 齊福剛;李貝貝;歐陽曉平;曹紅帥;羅文忠;鐘向麗;陳靜;趙鎳;劉應都
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C23C14/16
• 分類號: C23C14/16;C23C14/06;C23C14/32;F02F3/14
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

1.一種用于鋁合金活塞頂面Cr/CrN_x類隔熱膜，其特征在于：所述Cr/CrN_x類隔熱膜由附著鋁合金活塞頂面上的純金屬Cr層以及均勻包覆在純金屬Cr層上的CrN_x層組成；純金屬Cr層的厚度為1～3μm，CrN_x層的總厚度2～7μm；

所述用于鋁合金活塞頂面Cr/CrN_x類隔熱膜通過下述步驟制備；所述步驟包括：

步驟一

將清潔干燥的鋁合金活塞置于磁過濾陰極真空弧沉積系統中，打開磁過濾鈦電源弧，以純金屬Cr靶為陰極，在清潔干燥的鋁合金活塞的頂面上沉積純金屬Cr層；得到頂面帶有純金屬Cr層的鋁合金活塞；

步驟二

以純金屬Cr靶為陰極，以氮氣為工作氣體，調節氮氣通氣量，在步驟一所得頂面帶有純金屬Cr層的鋁合金活塞的純金屬Cr層上生成CrN_X層；

沉積純金屬Cr層和CrN_x層時，控制磁過濾陰極真空弧沉積系統的負偏壓為45-55V，起弧電流為95-105A，彎管磁場為1.25-1.75A，直管磁場為3-4A。

2.根據權利要求1所述的一種用于鋁合金活塞頂面Cr/CrN_x類隔熱膜，其特征在于：

所述CrN_x層由i層N含量不同的Cr-N層組成，所述i大于等于2；

或

所述CrN_x層由N含量為9-67wt%的單層Cr-N構成。

3.根據權利要求2所述的一種用于鋁合金活塞頂面Cr/CrN_x類隔熱膜，其特征在于：當所述CrN_x層由i層N含量不同的Cr-N層組成時，與純金屬Cr層直接接觸的Cr-N層中，N的含量為9-25.6wt%。

4.根據權利要求1所述的一種用于鋁合金活塞頂面Cr/CrN_x類隔熱膜，其特征在于：

當所述CrN_x層由i層N含量不同的Cr-N層組成時，其制備方法為：先在步驟一所得頂面帶有純金屬Cr層的鋁合金活塞的純金屬Cr層上生成第一CrN_X層；然后繼續以純金屬Cr靶為陰極，以氮氣為工作氣體，調節氮氣通氣量在第一Cr-N層上沉積第二Cr-N層；按照制備第二Cr-N層的操作，制備第i層Cr-N層；得到成品。

5.根據權利要求1所述的一種用于鋁合金活塞頂面Cr/CrN_x類隔熱膜，其特征在于：所述純金屬Cr靶中，Cr的含量大于等于99.99wt%。

6.根據權利要求1所述的一種用于鋁合金活塞頂面Cr/CrN_x類隔熱膜，其特征在于：

沉積純金屬Cr層時，控制磁過濾陰極真空弧沉積系統內的真空度大于等于4.0×10^-3Pa。

7.根據權利要求1所述的一種用于鋁合金活塞頂面Cr/CrN_x類隔熱膜，其特征在于：

當所述CrN_x層由N含量為9-67wt%的單層Cr-N構成時，氮氣的通氣量為5-40sccm；時間為80-120min；

當所述CrN_x層由i層N含量不同的Cr-N層組成時，氮氣的通氣量為5-40sccm；第i層的制備時間為[（0.9-1.1）×120/i]min。

8.根據權利要求1所述的一種用于鋁合金活塞頂面Cr/CrN_x類隔熱膜，其特征在于： Cr/CrN_x類隔熱膜的摩擦系數為0.2～0.7。