[實用新型]一種提高活塞表面耐磨性的涂層結構

有效

• 申請號: 201720529830.2
• 申請日: 2017-05-13
• 公開（公告）號: CN206872923U
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 辛存良;吳維薇;何世安;朱魁章;葉重
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十六研究所
• 主分類號: C23C4/10
• 分類號: C23C4/10;C23C16/26;C23C28/04
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙)34115
• 代理人: 梁美珠,奚華保

技術領域

本實用新型涉及微型制冷機技術領域，具體涉及一種在微型制冷機中用于提高活塞表面耐磨性及微型制冷機可靠性的涂層結構。

背景技術

目前，在微型制冷機的活塞表面部位一般是采用聚合物基的耐磨涂層進行噴涂或粘接的方法來提高活塞表面耐磨性，而這些方法都是由于涂層硬度較低而導致活塞長時間工作后磨損較嚴重而失效，降低了活塞使用的可靠性，最終影響微型制冷機的可靠性。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種提高活塞表面耐磨性的涂層結構，該結構能夠解決現有技術中存在的不足，有效提高活塞表面的耐磨性以及微型制冷機的可靠性，具有簡單、可靠、實用等特點。

為實現上述目的，本實用新型采用了以下技術方案：

一種提高活塞表面耐磨性的涂層結構，包括活塞基體以及從內向外依次包裹在活塞基體外側壁上的碳化鎢涂層及類金剛石膜；所述碳化鎢涂層的厚度為10μm，所述類金剛石膜的厚度為3μm。

進一步的，所述碳化鎢涂層的圓柱度小于等于3μm。

進一步的，所述活塞基體采用高速工具鋼。

進一步的，所述碳化鎢涂層采用超音速噴涂在活塞基體表面。

進一步的，所述類金剛膜采用等離子增強化學氣相沉積在碳化鎢涂層表面。

由以上技術方案可知，本實用新型通過在活塞基體的外側壁上依次設置碳化鎢涂層和類金剛石膜，利用碳化鎢涂層的高硬度和類金剛石膜層的耐磨性，有效提高了活塞表面的耐磨性；且高硬度的碳化鎢涂層很好地起到了過渡作用，能夠有效減少活塞表面磨損。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

其中：

1、活塞基體，2、碳化鎢涂層，3、類金剛石膜。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做進一步說明：

如圖1所示的一種提高活塞表面耐磨性的涂層結構，包括活塞基體1以及從內向外依次包裹在活塞基體1外側壁上的碳化鎢涂層2及類金剛石膜3。碳化鎢涂層2突出的是高硬度性能，類金剛石膜3突出的是耐磨性能，在活塞基體1與類金剛石膜3之間設置一層碳化鎢涂層2，一方面是為了更好的保護活塞基體1，另一方面為類金剛石膜3的耐磨性起到支撐過渡作用，因為類金剛石膜層較薄。所述碳化鎢涂層2的厚度為10μm；碳化鎢涂層2在制備過程中如果小于10μm，則涂層不均勻，如果大于10μm，則不利于涂層與涂層、涂層與基體的附著。所述類金剛石膜3的厚度為3μm；類金剛石膜通過等離子增強化學氣相沉積的方法制備的本身比較薄，而3μm也是更好的附著，太厚則附著力減弱，太薄則很快被磨穿。

進一步的，所述碳化鎢涂層2的圓柱度小于等于3μm。當碳化鎢涂層2的圓柱度高于3μm時，會導致活塞與制冷機中的氣缸摩擦程度加大，不利于制冷機性能和可靠性提升。

進一步的，所述活塞基體1采用高速工具鋼，高速工具鋼材料硬度較高，具有一定的耐磨性。

進一步的，所述碳化鎢涂層2采用超音速噴涂在活塞基體表面，超音速噴涂方式有利于涂層與基體的附著。

進一步的，所述類金剛膜3采用等離子增強化學氣相沉積在碳化鎢涂層表面。等離子增強化學氣相沉積方式，有利于沉積的涂層均勻，致密性好。

本實用新型的制作過程為：

首先，在向活塞基體1外表面噴涂碳化鎢和DLC膜沉積之前先進行噴砂預處理，其中噴砂的沙粒采用120目的石英砂（噴砂的目的是為了提高涂層與基體的附著力），于經過混合有機溶劑清洗后的活塞基體表面進行噴砂，噴砂后經混合有機溶劑清洗后烘干（混合有機溶劑清洗是為了將活塞基體表面的砂粒、污物、油脂等清洗干凈，保證表面潔凈）。然后，在活塞基體1表面進行超音速噴涂的方式噴涂一層約20μm厚的碳化鎢涂層2，同時將碳化鎢涂層2厚度加工至10μm，圓柱度保證在3μm以內；最后將噴涂有碳化鎢涂層2的活塞基體1經過混合有機溶劑清洗、皂液清洗、純凈水清洗、去離子水清洗（這一系列清洗工序是為了將表面的雜物等清洗干凈）并烘干后進行DLC膜層3的等離子增強化學氣相沉積，其中DLC膜層厚度保持在3μm。

以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，并非對本實用新型的范圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型權利要求書確定的保護范圍內。