专利名称：具有非晶/非晶纳米结构涂层的内燃机气缸活塞上的密封气环的制作方法
技术领域：
本发明属于机械和表面处理领域，主要适用于制造具有非晶/非晶纳米结构涂层的内燃机活塞用密封气环。
背景技术：
当前内燃机工业领域对内燃机活塞用密封环外圆表面处理主要采用表面喷涂Mo和NiCrBSi合金混合粉及表面电镀铬等方式。由于Mo是稀缺资源而且经热喷涂Mo-NiCrBSi合金粉处理的表面其硬度和耐磨性相对较低。而电镀铬虽然硬度和耐磨性较高，但是存在严重的污染问题。
现在非晶材料的应用主要是在电学和磁学领域，其良好的机械性能还没有被很好的加以利用。主要的原因是形成非晶态合金要求比较高的冷却速度。所以难以形成大块的非晶材料。因此目前大部分都是通过表面处理或喷涂等方法得到非晶态表面。
目前的纳米材料研究已经渗透到很多领域，纳米材料因其独特的物理特性而具有特别的电学、磁学和机械性能。目前的应用多是直接生成纳米粉末，纳米晶须等微观材料，而通过对材料成分、降温制度的控制，在非晶材料的基体中生成纳米相而得到非晶纳米结构材料的应用并不多。
本发明的目的是提供一种可用于内燃机活塞的具有热稳定好、耐腐蚀、抗磨损、高硬度的非晶或非晶纳米结构外圆表面涂层的密封气环
发明内容
为了降低表面涂层的成本，降低稀缺资源的消耗，提高涂层的使用性能，降低污染，节约能耗，本发明提供一种具有非晶/非晶纳米结构涂层的内燃机气缸活塞上的密封气环。其中纳米相在涂层中所占的比例(体积％)为0～50％。该种密封气环的表面涂层兼具非晶材料与纳米材料的部分优点，同时成本相对低廉，生产和加工过程中没有环境污染。
本发明非晶/非晶纳米结构涂层主要是根据非晶相和纳米相的机械特性设计的。本发明的密封气环外圆表面涂层为非晶态结构或非晶纳米晶混合结构。采用特定配比的合金原料(如热喷涂用非晶/非晶纳米粉)通过改变涂层的形成工艺(如热喷涂的冷却速度等)，可以在经初步机械加工处理过的密封气环外圆表面形成非晶态涂层。通过控制涂层形成工艺(如热喷涂的冷却速度等)，可以在非晶相中析出纳米晶粒形成非晶纳米结构涂层。
涂层形成后按照传统的机械加工工艺对密封环作进一步处理，最终形成合格的产品。
通过选择适当的涂层料成分，最终制成的密封环外圆表面具有较高的硬度(Hv0.1＝700～1000)较高的热稳定性(晶化温度约800K)
附图1给出的曲线是采用X光粉末衍射分析法绘出的该非晶态涂层X光衍射曲线；附图2给出的曲线是采用X光粉末衍射分析法绘出的该非晶纳米结构涂层X光衍射曲线；附图3给出的曲线是采用差热分析法绘出的该非晶态涂层DTA曲线；附图4给出的是密封气环的截面显微照片；附图5给出的是密封气环非晶纳米涂层截面的显微照片。
具体实施例方式本发明具采用热喷涂用非晶/非晶纳米结构合金粉，使用传统的热喷涂设备(等离子喷涂设备)及传统的喷涂工艺(等离子喷涂工艺)在经初步机械加工处理的密封环外圆表面喷涂涂层，通过对喷涂参数的控制分别得到非晶涂层和非晶纳米涂层，按照传统的后续机械加工工艺处理后得到可实用的有非晶/非晶纳米结构涂层的内燃机气缸活塞上的密封气环非晶涂层的X光衍射曲线见图1，从衍射图谱可以看出，在所得到的非晶涂层衍射谱上，没有出现明显的德拜线，而是漫宽德散射曲线；非晶纳米涂层的X光衍射曲线见图2，从衍射图谱可以看出，在所得到的非晶纳米涂层衍射谱上，在漫宽德散射曲线中出现了强度不高的较宽的德拜线。这说明在非晶相中溶有纳米微晶；非晶涂层揭片的DTA差热分析结果见图3，从途中可以看出非晶涂层具有较高的热稳定性(晶化温度502℃)；非晶纳米结构涂层的内燃机气缸活塞上的密封气环的截面显微照片见图4，从照片可以看出涂层与基体具有良好的粘接性；非晶纳米涂层的显微照片见图5，从照片可以看出在非晶相中溶有纳米微晶。
权利要求
1.一种内燃机气缸活塞上的密封气环，其特征在于该气环的外圆表面具有非晶或非晶纳米结构涂层。
全文摘要
本发明属于机械和表面处理领域，主要适用于制造具有非晶/非晶纳米结构涂层的内燃机活塞用密封气环。它是在普通密封环的外圆表面通过一定的表面处理包括但不限于热喷涂、物理沉积、化学气相沉积和电化学沉积等工艺形成一层非晶/非晶纳米结构涂层。利用非晶/非晶纳米结构材料的高硬度、高耐磨性、低磨损和低摩擦系数等特性，提高密封气环的使用寿命，降低内燃机能耗。
文档编号F02F5/00GK1763361SQ20051011721
公开日2006年4月26日 申请日期2005年11月1日 优先权日2005年11月1日
发明者王青松 申请人:王青松