[发明专利]一种长使用寿命的类金刚石涂层活塞环

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种活塞环，具体涉及一种长使用寿命的类金刚石涂层活塞环，属于活塞环表面处理技术领域。

二、背景技术：

随着对汽车燃油经济性指标和可靠性指标的要求越来越严格，如何降低汽车发动机的摩擦功损失和提高发动机的使用寿命是目前发动机厂家研究的重要课题。活塞环是发动机的核心部件，其工作方式通过活塞环与气缸内壁之间的滑动摩擦来实现，在工作过程中将会有大量摩擦功损失和活塞环工作面极易磨损，所以需要尽可能降低活塞环的摩擦损失和活塞环的外圆磨损量。

类金刚石涂层具有高耐磨、低摩擦系数等特点，如果将类金刚石涂层做到活塞环的表面处理上，将会有效降低活塞环的摩擦功损失和大大提高活塞环的耐磨性。然而类金刚石涂层具备较大内应力，涂层越厚内部应力越大，将影响涂层的结合力，所以正常情况下类金刚石涂层无法做厚，一般只能控制在3μm以内，涂层太薄活塞环的耐久性能受到影响，无法实现长使用寿命。

三、发明内容：

本发明的目的在于解决类金刚石涂层内应力大无法做厚的问题，提供一种具备长使用寿命和低摩擦系数的高性能活塞环。

为了解决上述问题，本发明的类金刚石涂层活塞环包括活塞环基体，以及在基体的外圆面上设有一层超薄铬层，再在超薄铬层的外面设有一层掺入钨和铬金属的类金刚石层，最后在掺入钨和铬金属的类金刚石层的外圆设有纯类金刚石涂层。其特点是：最里面的过渡薄铬层厚度范围：0.5～1μm，硬度范围：700～1200HV；中间层掺入钨和铬金属的类金刚石层的厚度范围：2～5μm，硬度范围：1800～2200HV；最外面的纯类金刚石涂层厚度范围：3～6μm，硬度范围：2500～3300HV。薄铬层为打底层，其目的是为了活化活塞环基本表面提高层基结合力；中间层为掺入钨和铬金属的类金刚石层，即在类金刚石涂层沉积过程中同时掺入钨和铬金属，其目的是通过在类金刚石涂层中掺入钨和铬金属可有效降低类金刚石涂层的内应力，使类金刚石涂层可以做到更厚；最外圆面的类金刚石涂层为硬度高，耐磨性更好的纯类金刚石涂层。整个结构为从内到外依次是活塞环基体、薄铬层、掺入钨和铬金属的类金刚石层和纯类金刚石层，由内到外硬度逐渐升高形成硬度梯度分布更有利于整体涂层的结合性。

本发明涂层结构有效解决了类金刚石涂层应力大不能做厚的问题，从而实现了具备长耐久和低摩擦系数的活塞环。

本发明中的复合型类金刚石涂层是通过采用物理气相沉积和化学气相沉积相结合的方式形成。

四、附图说明

图1是本发明的截面示意图。

五、具体实施方式

参见图1，包括活塞环基体1，在基体1外圆面上的薄铬层2，再在薄铬层2的外圆面上的设有掺入钨和铬金属的类金刚石层3，以及在掺入钨和铬金属的类金刚石层3的外圆面上的纯类金刚石层4。

首先利用物理气相沉积方式首先在活塞环表面沉积一层薄铬层，再利用物理气相沉积和化学气相沉积相结合的方式沉积一层同时掺入钨和铬金属的类金刚石层，在利用化学气相沉积方式沉积一层纯类金刚石涂层。整个涂层结合强度好，性能优异，满足活塞环具备长寿命和低摩擦的性能。