[发明专利]一种具有织构结构的低摩擦类金刚石涂层活塞环及其制备方法

权利要求书

1.一种具有织构结构的低摩擦类金刚石涂层活塞环，其特征在于，包括：

活塞环基体(1),所述活塞环基体的外圆面(11)为桶面,所述桶面为正桶面或偏桶面；

开设在所述外圆面(11)的桶面顶点两侧的两排织构微坑(2)相互平行，上下两排的所述织构微坑(2)的位置相互错开；

依次设置在所述织构微坑(2)及所述外圆面(11)表面的过渡层(3)、类金刚石涂层(4)；

形成在所述类金刚石涂层(4)的桶面顶点的连续环绕活塞环一周的接触带(111)，

所述外圆面(11)的桶面度为3～40μm，

所述织构微坑(2)为球面状，所述织构微坑的直径为10～100μm、深度为5～20μm，

所述织构微坑的间距是织构微坑直径的3～5倍。

2.根据权利要求1所述的一种具有织构结构的低摩擦类金刚石涂层活塞环，其特征在于，所述类金刚石涂层(4)的厚度为3～25μm，所述过渡层(3)的厚度为类金刚石涂层厚度的2％～10％。

3.根据权利要求1所述的一种具有织构结构的低摩擦类金刚石涂层活塞环，其特征在于，所述过渡层(3)为铬、钛、氮化铬、氮化钛中的一种或组合。

4.一种根据权利要求1-3任一项所述的具有织构结构的低摩擦类金刚石涂层活塞环的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：对原材料进行加工形成活塞环本体，将活塞环本体的外圆面磨削、珩磨形成桶面结构，并形成珩磨接触带，得到活塞环基体；

S2：通过超声波清洗或碳氢清洗对活塞环基体表面进行净化处理；

S3：利用脉冲激光在活塞环基体的外圆面形成的接触带处进行织构化处理，形成两排平行且相互错开的织构微坑；

S4：对外圆面进行研磨、抛光和碳氢清洗净化处理；

S5：对活塞环基体进行装夹，利用物理气相沉积镀膜炉在活塞环基体的外圆面及织构微坑的表面先沉积一层过渡层，再沉积一层类金刚石涂层；

S6：对活塞环基体的表面进行磨削抛光得到成品。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述S1步骤中，当原材料为铸铁材料时，通过铸造、热处理、割片、仿形形成活塞环本体；当原材料为钢质材料时，通过绕环、切断、热处理形成活塞环本体。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述S3步骤中，脉冲激光进行织构化处理条件为：采用UV激光或二氧化碳激光，脉冲宽度8～14μs，频率为20～65KHZ，光束直径10～100μm，刻印速度100～180mm/s。

7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述S5步骤中，过渡层镀膜条件为：炉体真空度5×10^-5torr，工艺温度100～150℃，偏压600～1000V，电流80～130mA，沉积时间1～3小时。

8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述S5步骤中，类金刚石涂层镀膜条件为：炉体真空度3×10^-6torr，工艺温度100～120℃，偏压600～800V，电流100～150mA，沉积时间5～25小时。