一种活塞环的制作方法

文档序号:14907960发布日期:2018-07-10 22:35阅读:228来源:国知局

本发明涉及活塞环技术领域,尤其涉及一种活塞环。



背景技术:

活塞环是内燃机或活塞式压缩机上的活塞的密封元件,例如。在内燃机中,活塞环密封相对于燃烧室的活塞头和汽缸壁之间的间隙。当活塞上下移动时,活塞环的外周面沿着气缸壁滑动,以恒定的弹性与其接触,并在同一时间,由于活塞的倾斜运动,活塞环在其活塞环槽中振荡,以使环的侧面交替地与活塞环槽的上部和下部的侧面接触。在每一情况下,摩擦体相对滑动,一定量的磨损不可避免地发生,这可能差不多主要取决于材料,如果部件未被润滑,这可能会导致划痕,最终损坏发动机。

对于制造承受重应力的内燃机部件来说,如活塞环,最常用的材质有铸铁和铸铁合金。活塞环,尤其是压缩环,其在高应力内燃发动机内,如四冲程和两冲程发动机内,不断遭到增加负载。这样的负载包括最高压缩压力,高的燃烧温度,活塞环上的润滑油膜的减少,所有这些都对功能性能,如耐磨性,耐擦伤性,微型焊接和耐腐蚀性能具有显著的影响。

为了进一步改善活塞环相对于气缸壁的滑动和磨损特性,目前急需研发一种具备高效耐磨作用的活塞环。



技术实现要素:

本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供了一种高效耐磨的活塞环。

本发明是通过以下技术方案实现的:一种活塞环,包括活塞环基体和涂覆于活塞环基体外周的活塞环涂层;所述活塞环涂层由四层结构构成,内而外依次包括粘结层、主耐磨层、辅耐磨层和镀锡层;其中,所述主耐磨层为CrAlN层和WS2层交替构成的CrAlN/WS2多层涂层,辅耐磨层为Cr层和CrO层交替构成的Cr/CrO多层涂层,辅耐磨层的外表面设有松孔网纹,松孔网纹的外表面涂有镀锡层。

作为本发明的优选方式之一,所述CrAlN/WS2多层涂层的靠近粘结层的涂层为CrAlN层,最外层为WS2层。

作为本发明的优选方式之一,所述CrAlN/WS2多层涂层的厚度为5-10μm,其中,每一CrAlN层的厚度为10nm,每一WS2层的厚度为1-2.5nm。

作为本发明的优选方式之一,所述Cr/CrO多层涂层的靠近主耐磨层的涂层为CrO层,最外层为Cr层。

作为本发明的优选方式之一,所述Cr/CrO多层涂层的厚度为2.5-5μm,其中,每一Cr层的厚度为5nm,每一CrO层的厚度为0.5-1nm。

作为本发明的优选方式之一,所述粘结层涂覆于活塞环基体外表面,为过渡金属Cr层。

作为本发明的优选方式之一,所述过渡金属Cr层的厚度为1-2μm。

作为本发明的优选方式之一,所述镀锡层的厚度为2-5μm。

本发明相比现有技术的优点在于:

(1)由四层结构构成的活塞环涂层具有优异的力学、摩擦学和耐腐蚀性能,降低摩擦磨损对能量的消耗,改善燃油经济性和减少CO2的排放;

(2)活塞环涂层的主耐磨层为具有高硬度和低摩擦系数的CrAlN/WS2多层涂层,进一步提高发动机工作的稳定性及使用寿命;

(3)辅耐磨层的外表面设有松孔网纹,网纹槽内贮存润滑油,在活塞环的反复运动中能更均匀的分布润滑油;

(4)松孔网纹的外表面涂有镀锡层,提高导热性能,降低摩擦时的温度。

附图说明

图1是实施例1中的活塞环的整体结构示意图;

图2是图1的俯视结构示意图;

图3是图2的的A-A剖视结构示意图;

图4是实施例1中的活塞环涂层结构示意图。

图中:1为活塞环基体,2为活塞环涂层,21为粘结层,22为主耐磨层,23为辅耐磨层,24为镀锡层,25为松孔网纹。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

如图1-4所示,本实施例的一种活塞环,包括活塞环基体1和涂覆于活塞环基体1外周的活塞环涂层2。活塞环涂层2由四层结构构成,内而外依次包括粘结层21、主耐磨层22、辅耐磨层23和镀锡层24;其中,粘结层21涂覆于活塞环基体1外表面,为过渡金属Cr层,厚度为1-2μm;主耐磨层22为CrAlN/WS2多层涂层,厚度为5-10μm;辅耐磨层23为Cr/CrO多层涂层,厚度为2.5-5μm;辅耐磨层23的外表面设有松孔网纹25,松孔网纹25的外表面涂有镀锡层24,厚度为2-5μm。

进一步地,主耐磨层22为CrAlN层和WS2层交替构成的CrAlN/WS2多层涂层,其靠近粘结层21的涂层为CrAlN层,最外层为WS2层;并且,每一CrAlN层的厚度为10nm,每一WS2层的厚度为1-2.5nm。

进一步地,辅耐磨层23为Cr层和CrO层交替构成的Cr/CrO多层涂层,其靠近主耐磨层22的涂层为CrO层,最外层为Cr层;并且,每一Cr层的厚度为5nm,每一CrO层的厚度为0.5-1nm。

本实施例的活塞环的优点在于:

(1)由四层结构构成的活塞环涂层2具有优异的力学、摩擦学和耐腐蚀性能,降低摩擦磨损对能量的消耗,改善燃油经济性和减少CO2的排放;

(2)活塞环涂层2的主耐磨层22为具有高硬度和低摩擦系数的CrAlN/WS2多层涂层,进一步提高发动机工作的稳定性及使用寿命;

(3)辅耐磨层23的外表面设有松孔网纹25,网纹槽内贮存润滑油,在活塞环基体1的反复运动中能更均匀的分布润滑油;

(4)松孔网纹25的外表面涂有镀锡层24,提高导热性能,降低摩擦时的温度。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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