[发明专利]一种活塞环

说明书

本发明公开了一种活塞环，包括活塞环基体和涂覆于活塞环基体外周的活塞环涂层；活塞环涂层由四层结构构成，内而外依次包括粘结层、主耐磨层、辅耐磨层和镀锡层；主耐磨层为CrAlN层和WS₂层交替构成的CrAlN/WS₂多层涂层，辅耐磨层为Cr层和CrO层交替构成的Cr/CrO多层涂层，辅耐磨层的外表面设有松孔网纹，松孔网纹外表面涂有镀锡层。本发明的优点在于：(1)活塞环涂层具有优异的力学、摩擦学和耐腐蚀性能；(2)CrAlN/WS₂多层涂层具有高硬度和低摩擦系数，提高发动机工作的稳定性及使用寿命；(3)松孔网纹的网纹槽内贮存润滑油，在活塞环运动中均匀分布润滑油；(4)镀锡层提高导热性能。

技术领域

本发明涉及活塞环技术领域，尤其涉及一种活塞环。

背景技术

活塞环是内燃机或活塞式压缩机上的活塞的密封元件，例如。在内燃机中，活塞环密封相对于燃烧室的活塞头和汽缸壁之间的间隙。当活塞上下移动时，活塞环的外周面沿着气缸壁滑动，以恒定的弹性与其接触，并在同一时间，由于活塞的倾斜运动，活塞环在其活塞环槽中振荡，以使环的侧面交替地与活塞环槽的上部和下部的侧面接触。在每一情况下，摩擦体相对滑动，一定量的磨损不可避免地发生，这可能差不多主要取决于材料，如果部件未被润滑，这可能会导致划痕，最终损坏发动机。

对于制造承受重应力的内燃机部件来说，如活塞环，最常用的材质有铸铁和铸铁合金。活塞环，尤其是压缩环，其在高应力内燃发动机内，如四冲程和两冲程发动机内，不断遭到增加负载。这样的负载包括最高压缩压力，高的燃烧温度，活塞环上的润滑油膜的减少，所有这些都对功能性能，如耐磨性，耐擦伤性，微型焊接和耐腐蚀性能具有显著的影响。

为了进一步改善活塞环相对于气缸壁的滑动和磨损特性，目前急需研发一种具备高效耐磨作用的活塞环。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种高效耐磨的活塞环。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种活塞环，包括活塞环基体和涂覆于活塞环基体外周的活塞环涂层；所述活塞环涂层由四层结构构成，内而外依次包括粘结层、主耐磨层、辅耐磨层和镀锡层；其中，所述主耐磨层为CrAlN层和WS₂层交替构成的CrAlN/WS₂多层涂层，辅耐磨层为Cr层和CrO层交替构成的Cr/CrO多层涂层，辅耐磨层的外表面设有松孔网纹，松孔网纹的外表面涂有镀锡层。

作为本发明的优选方式之一，所述CrAlN/WS₂多层涂层的靠近粘结层的涂层为CrAlN层，最外层为WS₂层。

作为本发明的优选方式之一，所述CrAlN/WS₂多层涂层的厚度为5-10μm，其中，每一CrAlN层的厚度为10nm，每一WS₂层的厚度为1-2.5nm。

作为本发明的优选方式之一，所述Cr/CrO多层涂层的靠近主耐磨层的涂层为CrO层，最外层为Cr层。

作为本发明的优选方式之一，所述Cr/CrO多层涂层的厚度为2.5-5μm，其中，每一Cr层的厚度为5nm，每一CrO层的厚度为0.5-1nm。

作为本发明的优选方式之一，所述粘结层涂覆于活塞环基体外表面，为过渡金属Cr层。

作为本发明的优选方式之一，所述过渡金属Cr层的厚度为1-2μm。

作为本发明的优选方式之一，所述镀锡层的厚度为2-5μm。

本发明相比现有技术的优点在于：

(1)由四层结构构成的活塞环涂层具有优异的力学、摩擦学和耐腐蚀性能，降低摩擦磨损对能量的消耗，改善燃油经济性和减少CO₂的排放；