专利名称：一种减摩耐磨涂层及其沉积有该涂层的挺柱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种减摩耐磨涂层及其沉积有该涂层的挺柱。
背景技术：
面对汽车的普及、环境保护要求的提高和石油资源供应短缺的趋势、对汽车的经济性和环保性提出了越来越高的要求，而新能源汽车替代传统内燃机汽车成为主流还需要较长的时间，对内燃机来说，降低能耗，减少排放，提高使用经济性是当今技术研发的主要方向。通过降低内燃机维持自身运转而驱动相关机构运动时所需的摩擦功，可有效降低燃料消耗和减少排放。挺柱作为内燃机关键零部之一，广泛应用于气门机构和缸内直喷高压共轨油泵驱动机构中，降低其工作运动过程中的摩擦功和提高使用寿命，可显著提高内燃机经济性和环保性。目前挺柱常用材料为铸铁或合金钢，通过添加合金或热处理来改善材料性能，也有在挺柱工作面上焊接合金片来满足对挺柱的耐磨性要求，但因材料和加工精度影响，摩擦损耗较大，使用寿命也很难达到与发动机等寿命。
发明内容
本发明的发明目的在于针对上述存在的问题，提供一种可显著降低摩擦损耗，提高使用寿命的挺柱以及沉积在挺柱底部工作面的减摩耐磨涂层。本发明的技术方案是这样实现的一种减摩耐磨涂层，其特征在于由表层和底层组成，所述表层为a-C:H，底层为Cr+W-C:H或Cr+CrN。本发明所述的减摩耐磨涂层，其涂层厚度为0.001 0.005mm，所述表层厚度>0. 0005mm，所述底层厚度 > 0.0005mm。本发明所述的减摩耐磨涂层，其涂层通过物理气相沉积技术和离子加强化学气相沉积技术实现的，涂覆过程温度低于200°C。一种沉积有上述减摩耐磨涂层的挺柱，其在所述挺柱主体的工作表面沉积有所述减摩耐磨涂层。本发明所述的沉积有上述减摩耐磨涂层的挺柱，其所述减摩耐磨涂层与挺柱主体的结合力为HFl HF4级，表面显微硬度大于2000HV，表面粗糙度< RaO. 2 μ m,摩擦系数^ 0. I0本发明所述的沉积有上述减摩耐磨涂层的挺柱，其所述减摩耐磨涂层涂覆在挺柱主体端面、外圆或其他工作面。本发明所述的沉积有上述减摩耐磨涂层的挺柱，其所述挺柱主体上、被涂覆减摩耐磨涂层的工作面基体的表面硬度> 500HV，表面粗糙度彡RaO. 2 μ m。本发明通过在挺柱工作面设置减摩耐磨涂层后，表面显硬度显著提高，可达2000HV以上，摩擦系数降低到0. 1以下，使挺柱具备了低摩擦、高耐磨性，减摩耐磨涂层与挺柱的基体具有极强的结合力，可以承受更高的载荷和适用更严酷的工作环境。与不带减摩耐磨涂层的挺柱相比，摩擦损失减少25 45%耐磨性提高10 20倍，有效降低了内燃机的燃油消耗和排放，提高了经济性。
图1是本发明中减摩耐磨涂层的结构示意图。图2是沉积有减摩耐磨涂层的挺柱的结构剖视示意图。图3是沉积有减摩耐磨涂层的内燃机杯形液压挺柱的结构示意图。图4是沉积有减摩耐磨涂层的内燃机柱形机械挺柱的结构示意图。图5是沉积有减摩耐磨涂层的内燃机柱形液压挺柱的结构示意图。图6是沉积有减摩耐磨涂层的内燃机菌状机械挺柱的结构示意图。图7是沉积有减摩耐磨涂层的内燃机菌状液压挺柱的结构示意图。图中标记1为挺柱主体，2为减摩耐磨涂层，2a为表层，2b为底层，3为工作面基体。
具体实施例方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例1 如图2所示，一种沉积有减摩耐磨涂层的挺柱，包括挺柱主体1，涂层前挺柱主体1的工作面基体3表面硬度> 500HV，表面粗糙度< RaO. 2 μ m，在所述挺柱主体1底部的工作表面沉积减摩耐磨涂层2，其中挺柱主体的工作表面为与配气机构凸轮接触面，所述减摩耐磨涂层2通过物理气相沉积技术和离子加强化学气相沉积技术实现，涂覆过程温度为180士 10°C。所述减摩耐磨涂层2还可以涂覆在挺柱主体1端面、外圆或其他工作如图1所示，所述减摩耐磨涂层2由表层加和底层2b组成，所述表层加为a_C:H，底层2b为Cr+W-C:H，所述减摩耐磨涂层2厚度为0. 001 0. 004mm, a_C:H涂层厚度彡0. 0005mm，Cr+W-C:H涂层厚度彡0.0005mm。所述减摩耐磨涂层2与挺柱主体的结合力为HFl HF4级，表面显微硬度大于2000HV，表面粗糙度< RaO. 2 μ m，摩擦系数< 0. 1。实施例2 —种沉积有减摩耐磨涂层的挺柱，包括挺柱主体1，涂层前挺柱主体1的工作面基体3表面硬度> 600HV，表面粗糙度彡RaO. 2 μ m，在所述挺柱主体1底部的工作表面沉积减摩耐磨涂层2，其中挺柱主体的工作表面为与配气机构凸轮接触面，所述减摩耐磨涂层2通过物理气相沉积技术和离子加强化学气相沉积技术实现，涂覆过程温度为150士 10°C。所述减摩耐磨涂层2还可以涂覆在挺柱主体1端面、外圆或其他工作面。其中，所述减摩耐磨涂层2由表层加和底层2b组成，所述表层加为a_C:H，底层2b为Cr+CrN，所述减摩耐磨涂层2厚度为0. 015 0. 005mm, a_C:H涂层厚度彡0. OOlmm,Cr+CrN涂层厚度> 0. 0005mm。所述减摩耐磨涂层2与挺柱主体的结合力为HFl HF4级，表面显微硬度大于2000HV，表面粗糙度彡RaO. 2 μ m,摩擦系数彡0. 1。实施例3 如图3所示，一种沉积有减摩耐磨涂层的低摩擦高寿命液压气门挺柱，包括挺柱主体1，涂层前挺柱主体1的工作面基体3表面硬度578HV，表面粗糙度RaO. 17 μ m，在所述挺柱主体1底部的工作表面沉积减摩耐磨涂层2，其中挺柱主体的工作表面为与配气机构凸轮接触面，所述减摩耐磨涂层2通过物理气相沉积技术和离子加强化学气相沉积技术实现，涂覆过程温度为180士 10°C，涂层总厚度为0. 0037mm，涂层表面实测硬度3050HV，结合力为HF3级，表面摩擦系数为0. 07，在一款4缸16气门发动机配气机构上与现常用不带减摩耐磨涂层的挺柱对比测试，摩擦损失降低33%，500小时可靠性实验后，图层表面无可视接触磨损痕迹和可测量磨损。如图3-7所示，为本发明中减摩耐磨涂层的主要应用，如沉积在内燃机杯形液压挺柱的工作面、沉积在内燃机柱形机械挺柱的工作面、沉积在内燃机柱形液压挺柱的工作面、沉积在内燃机菌状机械挺柱的工作面、沉积在内燃机菌状液压挺柱的工作面。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。
权利要求
1.一种减摩耐磨涂层，其特征在于由表层(2a)和底层(2b)组成，所述表层(2a)为a-C H,底层(2b )为 Cr+W-C H 或 Cr+CrN。
2.根据权利要求1所述的减摩耐磨涂层，其特征在于涂层厚度为0.001 0. 005mm,所述表层(2a)厚度> 0. 0005mm，所述底层(2b)厚度> 0.0005mm。
3.根据权利要求2所述的减摩耐磨涂层，其特征在于涂层通过物理气相沉积技术和离子加强化学气相沉积技术实现的，涂覆过程温度低于200°C。
4.一种沉积有上述减摩耐磨涂层的挺柱，其特征在于在所述挺柱主体(1)的工作表面沉积有所述减摩耐磨涂层(2 )。
5.根据权利要求4所述的沉积有上述减摩耐磨涂层的挺柱，其特征在于所述减摩耐磨涂层(2)与挺柱主体(1)的结合力为HFl HF4级，表面显微硬度大于2000HV，表面粗糙度彡RaO. 2 μ m，摩擦系数彡0. 1。
6.根据权利要求5所述的沉积有上述减摩耐磨涂层的挺柱，其特征在于所述减摩耐磨涂层(2 )涂覆在挺柱主体(1)端面、外圆或其他工作面。
7.根据权利要求6所述的沉积有上述减摩耐磨涂层的挺柱，其特征在于所述挺柱主体(1)上、被涂覆减摩耐磨涂层(2)的工作面基体(3)的表面硬度> 500HV，表面粗糙度≤ RaO. 2 μ m。
全文摘要
本发明公开了一种减摩耐磨涂层及其沉积有该涂层的挺柱，所述减摩耐磨涂层由表层和底层组成，所述表层为a-C:H，底层为Cr+W-C:H或Cr+CrN，减摩耐磨涂层沉积在挺柱的底部工作面。本发明通过在挺柱工作面进行涂层后，使其表面硬度提高到2000HV以上，摩擦系数降低到0.1以下，使挺柱具备了低摩擦和高耐磨性，涂层与挺柱金属基体结合力为HF1～HF4级，可以承受更高的载荷和适用更严酷的工作环境。与未涂层挺柱相比，摩擦功损耗降低25～45%，使用寿命提高10～20倍，有效降低了内燃机燃油消耗和排放，提高了内燃机的经济性。
文档编号B32B15/00GK102555332SQ201210008650
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月12日 优先权日2012年1月12日
发明者向明朗, 廖建洪, 谭建伟, 阳宇 申请人:绵阳富临精工机械股份有限公司