[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

说明书

本发明公开了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,包括活塞环基体,所述活塞环基体的外圆面为桶面或偏桶面；开设在所述外圆面的桶面顶点两侧的两排织构微坑相互平行，上下两排的所述织构微坑的位置相互错开；依次设置在所述织构微坑及所述外圆面表面的过渡层、类金刚石涂层；形成在所述类金刚石涂层的桶面顶点的连续环绕活塞环一周的接触带。本发明通过直接在活塞环基体的外圆面上进行织构化处理，因而无需做太厚的硬质耐磨层，极大降低了涂层成本，同时硬质耐磨层采用类金刚石涂层，使得在较薄硬质耐磨层的情况下具备了低摩擦高耐磨特点，进一步降低了活塞环的磨损，降低发动机的摩擦功率损失。

技术领域

本发明涉及发动机零件领域，具体是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。

背景技术

为了提升汽车节能减排的性能，应对国六以上排放法规和汽车燃油经济指标的高要求，汽车发动机厂家在发动机开发时采用了机油长换油模式和低黏度机油设计方案等。这使得发动机工作过程中活塞环会出现贫油和润滑不好情况，容易出现活塞环的摩擦磨损和拉缸问题。

在申请公开号“CN201310021922.6”专利中公开了一种带有硬软复合涂层与织构化表面的耐磨活塞环，通过先在活塞环外圆面沉积硬质涂层，然后在硬质涂层面进行织构化处理，最后在织构化表面制备软质涂层的方式，该技术在一定程度上改善了活塞环的贫油润滑和拉缸问题，但仍然存在以下问题：1）由于织构是建立在硬质涂层上（织构的微孔深度6~55μm），硬质层必须做到很厚，造成硬质涂层成本较高，而且目前活塞环类金刚石涂层实现厚膜难度极大，所以无法实现在类金刚石涂层上实现该专利的织构；2)在这个专利中的织构是覆盖整个活塞环的外圆面，由于活塞环的外圆面为桶面机构，与汽缸壁接触的位置为桶面高点，外圆面的桶面上端是不接触，一旦形成织构，会造成润滑油残留，受到燃气高温作用后，会很快碳化。影响了发动机的机油耗，而且碳化颗粒会形成磨料磨损。

发明内容

本发明的目的在于提供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，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

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，包括：

活塞环基体,所述活塞环基体的外圆面为桶面，所述桶面为正桶面或偏桶面；

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

依次设置在所述织构微坑及所述外圆面表面的过渡层、类金刚石涂层；

形成在所述类金刚石涂层的桶面顶点的连续环绕活塞环一周的接触带。

作为本发明进一步的方案：所述外圆面的桶面度为3～40μm。

作为本发明进一步的方案：所述织构微坑为球面状，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。

作为本发明进一步的方案：所述类金刚石涂层的厚度为3～25μm，所述过渡层的厚度为类金刚石涂层厚度的2%～10%。

作为本发明进一步的方案：所述过渡层为铬、钛、氮化铬、氮化钛中的一种或组合。

一种根据上述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，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；