专利名称：一种类金刚石涂层的活塞的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种内燃机的活塞。
背景技术：
活塞被称为发动机的心脏。它是发动机中最重要的零件之一。其功用是承受气体压力，并通过活塞销驱动连杆驱使曲轴旋转。在发动机工作时，活塞直接与瞬时温度达2200摄氏度的高温气体接触，其顶部温度达300°C 400°C，且温度分布不均匀，在做功行程时活塞顶部承受着很大的气体压力。因此要求活塞热传导性好、热膨胀系数小，并具有足够的高温强度、耐磨和耐蚀性能、尺寸稳定性也要好。另外还应具有容易制造、成本低廉的特点。在生产使用活塞的行业中，一般都对活塞头部进行表面处理。在活塞组装时还要在活塞的环槽内装配一铸铁镶圈。表面处理所采用的方式主要是阳极氧化处理、微弧氧化处理、激光处理、复合材料处理等。随着汽车行业的发展，要求发动机具备更大的功率、更高的扭矩、更高的输出，更高的温度和更高的爆发压力。目前普通的阳极氧化处理已经渐渐不能满足这些更高的需求，因为阳极氧化处理的氧化层硬度低，耐磨性差；氧化层硬度不均匀，摩擦系数大，表面粗糙度低，外观差，对活塞环磨损较快；阳极氧化的耐腐蚀性差，且成本高。
实用新型内容本实用新型需要解决的技术问题是提供一种可以降低活塞成本，延长活塞使用寿命的有类刚石涂层的发动机活塞。为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是一种类金刚石涂层的活塞，包括带安装活塞环的环槽的活塞头，在活塞头周围及环槽内镀附一层厚度为5 50um的亚稳态非晶碳DLC涂层，所述环槽在镀附涂层后的尺寸与所装配的活塞环相应。本实用新型的进一步改进在于所述涂层的硬度在900 2000 HV,摩擦系数在
O.I以下。本实用新型的进一步改进在于所述涂层的厚度为20 40um。由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是本实用新型将亚稳态非晶碳DLC涂层镀附在活塞头部表面，大大提高了活塞头部表面的硬度，可以延长活塞使用寿命，降低用户的使用成本。亚稳态非晶碳DLC涂层是一种类陶瓷的涂层，DLC涂层含有大量SP3键的非亚稳定态晶碳薄膜，碳原子间主要以SP3和SP2杂化键结合，其性能接近于金刚石。由于DLC涂层硬度高，是阳极氧化处理硬度的2 3倍，是耐磨镶圈硬度的8 10倍，是钢顶活塞处理硬度的4 6倍，加上极低的摩擦系数，可以保证活塞的高耐磨性、耐热性、耐腐蚀、低摩擦系数等性能，降低了对活塞环槽的磨损，提高了活塞环槽的磨损性能，大大延长了活塞的使用寿命。并且可以省去铸铁镶圈，较低加工成本，不但降低了用户的使用成本，而且降低了生产厂家的生产成本。
图I是本实用新型的局部截面图；图2是本实用新型外表面涂层放大500倍的结构图。其中，I、活塞头，2、涂层。
具体实施方式
图I是本实用新型的活塞头部活塞环槽处的局部截面图。本实用新型的活塞头I的安装活塞环的环槽在加工活塞时直接加工到与活塞环相配合的尺寸相近的尺寸，然后在活塞头I周围及环槽内采用复合化学电镀方法镀附一层亚稳态非晶碳DLC涂层2，涂层2的厚度为5 50um，使活塞环槽在镀附涂层后的尺寸与所装配的活塞环相应。并使涂层2的硬度在900 2000 HV，摩擦系数在O. I以下。本实用新型的活塞头外表面的涂层的显微组 织如图2所示，具有良好的金相组织和性能。本实用新型的涂层的厚度可以根据活塞的型号或者大小进行调整，一般情况下，当涂层厚度为20 40um时，可以适用于所有的内燃机活塞。
权利要求1.一种类金刚石涂层的活塞，包括带安装活塞环的环槽的活塞头(1)，其特征在于在活塞头(I)周围及环槽内均匀的镀附一层厚度为5 50um的亚稳态非晶碳DLC涂层(2)，所述活塞环槽在镀附涂层后的尺寸与所装配的活塞环相应。
2.根据权利要求I所述的一种类金刚石涂层的活塞，其特征在于所述涂层(2)的硬度在900 2000 HV，摩擦系数在O. I 以下。
3.根据权利要求2所述的一种类金刚石涂层的活塞，其特征在于所述涂层(2)的厚度为 20 40um。
专利摘要本实用新型公开了一种类金刚石涂层的活塞，包括带安装活塞环的环槽的活塞头，在活塞头周围及环槽内均匀的镀附一层厚度为5～50um的亚稳态非晶碳DLC涂层，所述活塞环槽在镀附涂层后的尺寸与所装配的活塞环相应。所述涂层的硬度在900～2000HV，摩擦系数在0.1以下。本实用新型将亚稳态非晶碳DLC涂层镀附在活塞头部表面，大大提高了活塞头部表面的硬度，可以延长活塞使用寿命，降低成本。
文档编号F02F3/10GK202768159SQ201220465710
公开日2013年3月6日 申请日期2012年9月13日 优先权日2012年9月13日
发明者王季明, 张彩霞, 李树林, 李雪芹, 张卫华 申请人:石家庄金刚凯源动力科技有限公司