[发明专利]一种用于铝合金活塞燃烧室面的CrAlN隔热涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种用于铝合金活塞燃烧室面的CrAlN隔热涂层，其特征在于，由内向外依次包括过渡层和隔热层，所述过渡层为CrAl涂层，所述隔热层为CrAlN涂层；

所述隔热涂层的制备方法包括以下步骤：

1）过渡层的制备

采用磁过滤阴极真空弧法，以CrAl合金靶材为阴极，在所述铝合金活塞燃烧室面沉积CrAl得到过渡层；

2）隔热层的制备

将步骤1）得到的过渡层上继续采用磁过滤阴极真空弧法，以CrAl合金靶材为阴极，以氮气为工作气体，在所述过渡层上沉积CrAlN得到隔热层，即得到用于铝合金活塞燃烧室面的CrAlN隔热涂层；

所述CrAl合金靶材的通式为Cr_xAl_y，所述x为20~30，所述y为70~80；

所述氮气的通气量呈梯度变化，在垂直涂层方向得到多层N含量不同的CrAlN梯度涂层。

2.根据权利要求1所述用于铝合金活塞燃烧室面的CrAlN隔热涂层，其特征在于，过渡层的厚度为0.4～2 μm，所述隔热层的厚度为3～7 μm，且过渡层与隔热层厚度比为1:4~8。

3.根据权利要求1所述用于铝合金活塞燃烧室面的CrAlN隔热涂层的制备方法，其特征在于，所述磁过滤阴极真空弧法中起弧电流为60~130 A，正偏压为1.8~3.0 V，上偏转电流1.5 A~3.5 A，下偏转电流1.5~3.5 A，负偏压为30~200 V，占空比为20~90 %。

4.根据权利要求1所述用于铝合金活塞燃烧室面的CrAlN隔热涂层的制备方法，其特征在于，步骤1）所述沉积的时间为10~30 min；步骤2）所述氮气的通气量为60~160 sccm，所述沉积的时间为20~70 min。

5.根据权利要求1所述用于铝合金活塞燃烧室面的CrAlN隔热涂层的制备方法，其特征在于，所述过渡层在制备过程中具体采用以下方法：调节起弧电流，控制基材负偏压，依次采用由高到低的负压点，在预处理的活塞表面以“溅射”的方式沉积CrAl过渡层，每个负压点保持30 s~60 s，然后选择合适的负偏压继续沉积CrAl即形成过渡层。

6.根据权利要求5所述用于铝合金活塞燃烧室面的CrAlN隔热涂层的制备方法，其特征在于，所述负压点为-600 V、-500 V、-400 V、-300 V和-200 V。

7.根据权利要求1所述用于铝合金活塞燃烧室面的CrAlN隔热涂层的制备方法，其特征在于，所述氮气通气量的梯度变化范围为60~160 sccm，且每个梯度保持20~40 min。