[實用新型]一種具有耐磨減摩作用的鍍層及活塞環(huán)

有效

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• 申請日: 2019-05-21
• 公開（公告）號: CN210287482U
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設計）人: 劉千喜;張波;李開順
• 申請（專利權）人: 儀征亞新科雙環(huán)活塞環(huán)有限公司
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/16;C23C14/32;F02F5/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本實用新型提供了一種具有耐磨減摩作用的鍍層及活塞環(huán)，所述鍍層沿基體表面向外依次包括粘結層、過渡層、梯度層和功能層；所述梯度層為CrMo_xN層；所述功能層包括至少一個循環(huán)層，每一個循環(huán)層由下至上依次包括第一CrMo_xN層和第二CrMo_xN層。本實用新型提供的鍍層相比于CrN鍍層，摩擦系數降低10％～30％，摩擦系數為0.3～0.45；鍍層的整體硬度可達到1400～2600HV，厚度可達80μm，能夠滿足活塞環(huán)全壽命的耐久性能的要求；鍍層的制備工藝簡單，可操作性強，便于工業(yè)化推廣。

技術領域

本實用新型屬于表面處理技術領域，涉及一種鍍層及用途，尤其涉及一種具有耐磨減摩作用的鍍層及活塞環(huán)。

背景技術

要適應日趨收緊的燃油耗標準，提高發(fā)動機的燃燒效率，以及減少發(fā)動機各零部件的摩擦損失是應對的有效方法。其中活塞組件的摩擦損失在車用發(fā)動機的總摩擦損失中占40～60％。因此，降低活塞組件的摩擦損失至關重要，對活塞環(huán)提出了整個使用壽命中盡可能具有低摩擦性能的要求。

為了提高活塞系統(tǒng)的效率和壽命，高硬度耐磨涂層逐漸被廣泛采用，然而硬質涂層雖可大幅提高缸套與活塞環(huán)摩擦副的耐磨壽命，卻仍然對其相對運動時的摩擦系數的影響不大。目前有兩個發(fā)展方向，其一，軟硬搭配的多層涂層成為涂層的發(fā)展方向之一，耐磨的硬涂層與減摩的軟涂層組合能達到耐磨又減摩的雙重作用。據報道，在冷沖模具鋼Cr12MoV上物理氣相沉積CrTiAlN/MoST復合涂層，CrTiAlN涂層的有利支撐使得MoST涂層充分發(fā)揮其潤滑作用，而MoST涂層顯著降低了CrTiAlN涂層的摩擦系數并有效地延長了涂層壽命。但是，其減摩的作用存在明顯的限制，軟涂層外層使得該復合涂層的硬度要明顯低于傳統(tǒng)硬涂層，且一旦軟涂層外層剝落厚其減摩作用消失，復合涂層的磨損率呈上升趨勢。其二，有效的方法還有沉積兼具低摩擦與低磨損特性的類金剛石鍍層，但目前限制類金剛石鍍層應用推廣的瓶頸主要在于，現有方法制備的類金剛石鍍層具有較高的內應力，鍍層厚度越大，應力表現也越大，當超過10μm時，鍍層本身所覺有的高內應力使得鍍層很容易發(fā)生剝落，制約鍍層制備得到更大的厚度和更長的使用壽命。

CN 103789725A公開了一種活塞環(huán)表面的多層多元復合硬質PVD鍍層，所述鍍層從下至上依次為單一金屬打底層、單一氮化物過渡層、單一氮化物鍍層、多元氮化物過渡層及多元氮化物鍍層。所述單一金屬為Cr；所述單一氮化物為CrN；所述多元氮化物為Cr(Me)N；其中，所述Me為Al、Mo、W、B、Si或Ti中的一種或至少兩種的組合。所述鍍層共分五層結構，總厚度可達60μm。所述鍍層與活塞環(huán)表面結合強度高，硬度高，摩擦系數低，耐磨性好。控制添加元素Al、Mo、W、B、Si、Ti的添加量可比單一TiN或CrN鍍層的摩擦系數再降低5～20％。但是其耐磨、耐久性及減摩作用還需要進一步提高。

實用新型內容

針對現有技術存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種具有耐磨減摩作用的鍍層及活塞環(huán)，所述鍍層的層與層之間的結合力強，硬度高，摩擦系數小，同時具有耐磨及減摩作用，且其生命周期長。

為達此目的，本實用新型采用以下技術方案：

第一方面，本實用新型提供了一種具有耐磨減摩作用的鍍層，所述鍍層位于基體表面，所述鍍層由基體表面向外依次包括粘結層、過渡層、梯度層和功能層。

所述梯度層為CrMo_xN層。CrMo_xN層中的Mo元素含量由2.0～3.0wt％遞增至3.0～6.0wt％，可以有效降低鍍層內應力，確保鍍層沉積得到更大的厚度。