[发明专利]一种新型喷油泵控制阀套及其表面处理方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种柴油机部件，尤其是柴油机的喷油泵控制阀套及其表面处理方法。

背景技术

喷油泵的功用是按照柴油机的运行工况和气缸工作顺序，以一定的规律，定时定量地向喷油器输送高压燃油。控制阀套与出油阀座是喷油泵中一对精密偶件，称为控制阀偶件。在高速运动过程中，控制阀套的密封面易发生磨损和穴蚀，使其与出油阀座的间隙变大，容易导致发动机供油能力下降，效率降低以及油料浪费。近年来，为了提高喷油效率，柴油发动机中喷油泵的喷油压力逐渐提高，这使得控制阀套的工况越来越恶劣，加之国内燃油的品质问题，更加剧了出油阀偶件的磨损，造成使用寿命大大缩短，达不到设计需要。因而提高控制阀套的抗磨损能力和使用寿命，对提高喷油泵喷油压力，改善喷油效能，满足不断提高的排放要求，对于保护环境、节能减排具有重大意义。

一般控制阀套用优质合金钢制造，经过精细加工和配对研磨。但由于控制阀套密封面对尺寸的精度要求较高，传统的表面改性技术（如喷涂、磷化等）达不到精度要求；另外，传统表面处理技术也无法满足控制阀套愈发恶劣的工作环境的要求，因此需要一种对控制阀套密封面尺寸精度影响较小又能显著提高其抗磨损能力的新型表面处理方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型喷油泵控制阀套，该控制阀套应具有高表面硬度、高耐磨性和高抗穴蚀性的特点，并且使用寿命长。

本发明的另一目的是提供一种新型喷油泵控制阀套的表面处理方法，该方法应能够方便有效地在控制阀套表面沉积纳米多层梯度复合膜，以提高控制阀套的各项机械性能。

本发明提供的技术方案是：一种新型喷油泵控制阀套；包括钢质阀套本体；其特征在于该阀套本体的表面包覆有纳米多层梯度复合膜，该复合膜包含三层结构，底层为粘结在阀套本体表面的金属铬打底层，厚度为0.1~2um；中间层为CrN成分梯度过渡层，厚度为0.2~2um；外表层为CrN/MoN纳米多层复合结构层，厚度为1.4~10um。

所述金属铬打底层由铬原子组成；所述CrN成分梯度过渡层中，氮原子与铬原子的比例为0~1:1；所述CrN/MoN纳米多层复合结构层中氮化铬与氮化钼的分子数量比例为1~2:1，其中CrN中铬原子与氮原子的比例为0.5~1:1，MoN中钼原子与氮原子的比例为0.5~2:1。

所述纳米多层梯度复合膜的厚度为1.7~10μm。

一种新型喷油泵控制阀套及其表面处理方法；包括以下步骤：

1）溶液清洗

采用金属除油清洗剂对钢质阀套本体进行超声波清洗30分钟；

2）离子清洗

清洗后的阀套本体放入闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备的真空腔中，进行离子溅射清洗，时间为20~60分钟；

3）镀膜

在闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备的真空腔中，依次对阀套本体进行3~30分钟的铬离子溅射以形成金属铬打底层， 逐渐通入氮气进行20~80分钟的铬离子溅射以形成CrN成分梯度过渡层，保持氮气量不变进行45~180分钟铬离子溅射、钼离子溅射以形成CrN/MoN纳米多层复合结构层。

形成CrN/MoN纳米多层复合结构层时，阀套本体由工件架托盘带动着运动，以利于复合膜的厚度均匀。

本发明的有益效果是，由于控制阀套表面沉积了纳米多层梯度复合膜，该复合膜层具有低摩擦系数、高硬度和高结合强度的特点（硬度为1800HV~2800HV，摩擦系数为0.18~0.55，比磨损率为1.6×10^-16~8×10^-16 m³/Nm），能够显著提高控制阀套表面硬度和耐磨性，延长使用寿命，有效抵御高压喷射燃油的冲蚀和油中杂质微粒的冲击。

由于采用了闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备，因而能够方便有效地在控制阀套表面沉积纳米多层梯度复合膜，进而显著提高了控制阀套的表面硬度和耐磨性，大幅度延长了控制阀套的使用寿命。

附图说明

图1是控制阀套的主视结构示意图。

图2是控制阀套的俯视结构示意图。

图3是闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备的工作原理图。

具体实施方式