[发明专利]一种活塞环表面超厚类金刚石薄膜涂层制备方法

说明书

本发明公开了一种活塞环表面超厚类金刚石薄膜涂层制备方法，包括以下步骤：(1)活塞环脱脂喷砂，清洗，然后进行活塞环夹装，设置五组靶材；(2)装夹完成后，推入真空涂层设备中，密闭抽真空，然后加热；(3)加热完成后，依次启动第二组靶材的每个靶位进行刻蚀循环；然后再同时启动每个靶位进行刻蚀循环；(4)刻蚀完成后，启动第二组靶材进行铬涂层打底；(5)铬涂层打底完成后，依次启动第一、第五组靶材的每个靶位进行刻蚀循环；(6)上述刻蚀完成后，进行类金刚石薄膜涂层的沉积；(7)涂层结束后，降温，去真空，取出活塞环，即得。本发明方法能够制备超厚类金刚石薄膜涂层，进一步提升了活塞环的寿命，保障发动机的稳定运行。

技术领域

本发明涉及一种活塞环表面超厚类金刚石薄膜涂层制备方法，属于类金刚石薄膜涂层制备技术领域。

背景技术

因为排放标准的升级，国Ⅴ、国Ⅵ发动机机型的推广，目前的氮化、镀铬等表面处理工艺，已经逐渐无法满足日益严格的排放要求，且传统镀铬方式对环境的污染极大，在越来越高的环保要求下，也越来越不利于企业的发展，急需一种新型环保的高硬度、耐磨、耐腐蚀涂层来满足市场需求，因此，类金刚石涂层作为一种新型环保涂层，已逐步得到市场的认可。现阶段类金刚石薄膜涂层(5～10μm)已逐步开始在活塞环行业推广，因其超高的硬度及优良的自润滑性、低磨损率、耐磨损性能，极大程度的提升了活塞环的寿命；

但是，目前常常是在一些重载或超长时间高负荷运转等特殊工况下，由于涂层厚度薄，有磨穿风险，因此需要增加涂层厚度，以达到增加涂层寿命、降低磨穿风险的目的。

现有类金刚石薄膜涂层(5～10μm)多采用磁控溅射技术，涂层沉积效率低，且无法制备超厚类金刚石涂层(20μm以上)，沉积5μm以上厚度类金刚石涂层整炉时间需要30小时甚至更长，生产效率相对较低，批量生产时产能很容易饱和，设备投入大。

发明内容

发明目的：针对上述技术问题，本发明的目的在于提出一种活塞环表面超厚类金刚石薄膜涂层制备方法。

技术方案：本发明采用如下技术方案：

一种活塞环表面超厚类金刚石薄膜涂层制备方法，包括以下步骤：

(1)活塞环脱脂喷砂，清洗，然后进行活塞环夹装，设置五组靶材，其中第二组靶材安装铬靶，第一、第三、第四、第五组靶材安装碳靶；

(2)装夹完成后，推入真空涂层设备中，密闭抽真空，然后加热；

(3)加热完成后，依次启动第二组靶材的每个靶位，进行刻蚀，循环；然后再同时启动第二组靶材的每个靶位，进行刻蚀，冷却后再次启动，循环；

(4)刻蚀完成后，启动第二组靶材进行铬涂层打底；

(5)铬涂层打底完成后，依次启动第一、第五组靶材的每个靶位进行刻蚀，循环；

(6)上述刻蚀完成后，进行类金刚石薄膜涂层的沉积，同时启动第一、第三组靶材进行涂层沉积，然后再同时启动第四、第五组靶材进行涂层沉积，如此交替循环；

(7)涂层结束后，降温，去真空，取出活塞环，即得。

更具体地，包括以下步骤：

一、活塞环脱脂喷砂，经专用纯水清洗线清洗烘干后，采用专用工装架装夹入炉，装夹过程佩戴专用橡胶手套，以防止环面污染；

二、设备共有5组靶材，其中第二组靶材有4个靶位，其他每组靶材有3个靶位，我们采用第一、第三、第四、第五组靶材安装碳靶(共12片碳靶)，第二组靶材安装铬靶(共4片铬靶)，通过同时激发碳靶在活塞环上沉积达到超厚类金刚石薄膜涂层制备的方法(靶材安装如附图1所示)；

三、活塞环装夹完成后，推入真空涂层设备中，关闭炉门抽真空，并启动超厚类金刚石薄膜涂层工艺程序；