[实用新型]铬基钻石复合镀氮化钢质活塞环

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种铬基钻石复合镀氮化钢质活塞环，主要应用于内燃机第一道活塞环。属于活塞环制造技术领域。

背景技术

现代汽车要求发动机具有更高的功率、更低的燃油耗和更长的使用寿命，并进一步减少汽车交通对环境的负担，为此汽油机和柴油机制造商都在为追求此目标而进行不断的研发。为适应此发动机技术发展趋势，零部件供应商在汽油机和柴油机活塞环表面处理方面进行了深入的研究。

发动机的摩擦功耗对燃油消耗可产生重要影响。而且由于当前发动机的燃烧效率不断提高，发动机摩擦功耗对油耗的影响日益凸显。现代发动机摩擦功耗的主要来源是活塞组件，包括活塞及活塞环，而活塞环更是主要因素。在发动机初期磨合阶段及发动机在点火时的高温高压等极限条件下，活塞环和缸套摩擦表面间的润滑油膜难以有效建立，随着发动机爆发压力的不断提高，活塞环-缸套摩擦副间的润滑油膜建立变得愈来愈困难，在发动机工作初期及点火的瞬间，油膜甚至无法建立，出现干摩擦，导致活塞环-缸套摩擦副失效，发动机不能正常工作。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种铬基钻石复合镀氮化钢质活塞环，旨在克服现有技术所存在的缺陷，在摩擦界面接触压力过大和温度过高条件下，活塞环外圆工作面的镀层中金刚石向具有自润滑作用的石墨相转化，特别是在无油-高温环境下起到良好的减摩作用，减小摩擦功损失的目的，改善发动机的经济性。为发动机在不断提高的爆发压力和升功率条件下正常工作提供了有力的保障，满足了国家政策法规对发动机排放标准的不断提高，有效改善了环境。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的，一种铬基钻石复合镀氮化钢质活塞环，其结构包括基本材料（3）的活塞环体上10～100μm深度的渗层（2），所述的基本材料（3）的活塞环体为不锈钢，所述的渗层（2）为气体氮化层，其特征是，在活塞环外圆面的渗层（2）上电镀钻石复合镀铬层（1）。

所述的钻石复合镀铬层（1）的厚度在20～200μm。

所述的钻石复合镀铬层（1）中金刚石粒度为0.1～2.0微米，微粒含量在0.5～3.0%（w/w）。

本实用新型通过在活塞环外圆面的渗层上电镀一定厚度的钻石复合镀铬层，可极大提高抗磨损性能和抗拉缸性能，延长使用寿命，将摩擦系数最大降至0.03～0.07，活塞环侧面的氮化渗层进一步提高了活塞环爆发压力，可以明显减小摩擦功损失，改善发动机的经济性。当出现干摩擦或过度的边界摩擦时，活塞环外圆表面的钻石复合镀铬层向具有自润滑作用的石墨相转化，消除异常磨损故障模式的发生。活塞环-缸套摩擦副间的润滑膜形成后，耐磨性得到明显改善，大大改善了发动机的初期磨合性能，延长了发动机使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型截面放大结构示意图；

   图中，1是钻石复合镀铬层，2是渗层，3是基本材料。

具体实施方式

结合实施例和附图进一步说明本实用新型，如图1所示，本实用新型由基本材料3、基本材料3表面的渗层2和活塞环外圆面的渗层2上电镀的钻石复合镀铬层1构成。基本材料3为不锈钢，渗层2为10～100um深度的气体氮化层，表面硬度大于900HV；在活塞环外圆面的渗层2上电镀20～200um厚度的钻石复合镀铬层1，形成复合耐磨层。钻石复合镀铬层1中的金刚石微粒的粒度范围为0.1～2.0微米，微粒含量在0.5～3.0%（w/w）。

本实用新型利用与耐磨性强、自润滑性好的钻石复合镀铬层，将摩擦系数最大降至0.03～0.07，达到减小摩擦功损失的目的，改善发动机的经济性。

在发动机初期磨合阶段及发动机在点火时的高温高压等极限条件下，嵌入的高硬度且润滑性好的金刚石微粒的活塞环外圆表面最外层的耐磨性能和抗拉缸性能也得到极大提高。当活塞环外圆面的钻石复合镀铬层磨损后，渗层2继续改善活塞环的摩擦条件，使氮化铬基钻石复合电镀活塞环的使用寿命得到进一步延长。铬基钻石复合镀氮化钢质活塞环为发动机在不断提高的爆发压力和升功率条件下正常工作提供更有力的保障。