[發明專利]一種用于鋁合金活塞燃燒室面的CrAlN隔熱涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201811058209.8
• 申請日: 2018-09-11
• 公開（公告）號: CN108728804B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 齊福剛;李貝貝;歐陽曉平;趙鎳;曹紅帥;羅文忠;鐘向麗;陳靜;劉應都;王冰
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/06;C23C14/02
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 張先蕓

1.一種用于鋁合金活塞燃燒室面的CrAlN隔熱涂層，其特征在于，由內向外依次包括過渡層和隔熱層，所述過渡層為CrAl涂層，所述隔熱層為CrAlN涂層；

所述隔熱涂層的制備方法包括以下步驟：

1）過渡層的制備

采用磁過濾陰極真空弧法，以CrAl合金靶材為陰極，在所述鋁合金活塞燃燒室面沉積CrAl得到過渡層；

2）隔熱層的制備

將步驟1）得到的過渡層上繼續采用磁過濾陰極真空弧法，以CrAl合金靶材為陰極，以氮氣為工作氣體，在所述過渡層上沉積CrAlN得到隔熱層，即得到用于鋁合金活塞燃燒室面的CrAlN隔熱涂層；

所述CrAl合金靶材的通式為Cr_xAl_y，所述x為20~30，所述y為70~80；

所述氮氣的通氣量呈梯度變化，在垂直涂層方向得到多層N含量不同的CrAlN梯度涂層。

2.根據權利要求1所述用于鋁合金活塞燃燒室面的CrAlN隔熱涂層，其特征在于，過渡層的厚度為0.4～2 μm，所述隔熱層的厚度為3～7 μm，且過渡層與隔熱層厚度比為1:4~8。

3.根據權利要求1所述用于鋁合金活塞燃燒室面的CrAlN隔熱涂層的制備方法，其特征在于，所述磁過濾陰極真空弧法中起弧電流為60~130 A，正偏壓為1.8~3.0 V，上偏轉電流1.5 A~3.5 A，下偏轉電流1.5~3.5 A，負偏壓為30~200 V，占空比為20~90 %。

4.根據權利要求1所述用于鋁合金活塞燃燒室面的CrAlN隔熱涂層的制備方法，其特征在于，步驟1）所述沉積的時間為10~30 min；步驟2）所述氮氣的通氣量為60~160 sccm，所述沉積的時間為20~70 min。

5.根據權利要求1所述用于鋁合金活塞燃燒室面的CrAlN隔熱涂層的制備方法，其特征在于，所述過渡層在制備過程中具體采用以下方法：調節起弧電流，控制基材負偏壓，依次采用由高到低的負壓點，在預處理的活塞表面以“濺射”的方式沉積CrAl過渡層，每個負壓點保持30 s~60 s，然后選擇合適的負偏壓繼續沉積CrAl即形成過渡層。

6.根據權利要求5所述用于鋁合金活塞燃燒室面的CrAlN隔熱涂層的制備方法，其特征在于，所述負壓點為-600 V、-500 V、-400 V、-300 V和-200 V。

7.根據權利要求1所述用于鋁合金活塞燃燒室面的CrAlN隔熱涂層的制備方法，其特征在于，所述氮氣通氣量的梯度變化范圍為60~160 sccm，且每個梯度保持20~40 min。