CN2733013Y - 多元多层纳米膜活塞环 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多元多层纳米膜活塞环，属于发动机技术领域。包括活塞环金属基体，在该金属基体表面形成预处理层，其特征在于，在该预处理层表面涂覆有由氮化铬膜与氮化钛膜相间层叠而成的多元多层纳米膜形成的耐磨层。最后在耐磨层表面还可涂覆减摩涂层。本新型涂层与活塞环预处理层结合力强，减摩耐磨性能优良。可以广泛应用于各类发动机。
Description
技术领域：
本实用新型属于发动机技术领域，涉及活塞环结构设计。
背景技术：
活塞环是发动机重要零件，提高活塞环的使用寿命有重要的经济意义。
公开号为CN 1320767A的专利公开了一种“活塞环表覆钛基纳米陶瓷及其方法”，采用PVD技术在活塞环的金属基体表面沉积一层钛基纳米陶瓷涂层。该技术提高了活塞环的耐磨性和使用寿命。但由于是单层膜，因此厚度不能太厚，其涂层较薄，在3μm～5μm范围之内。
公开号为CN 1470671A的专利公开了一种“SiC/TiN超硬纳米多层膜及其制作工艺”。该发明可获得SiC/TiN超硬纳米膜，适用于工具、模具等。但该多层膜总厚度仅为2μm～4μm。
上述二项申请的专利，涂层都比较薄，且表面没有减摩层，在活塞环上应用尚有不足之处。
发明内容
本实用新型的目的是为克服已有技术的不足之处，设计出一种多元多层纳米膜活塞环，一是增加活塞环耐磨层的厚度，提高其使用期限；二是增加活塞环的减摩层，防止划伤缸套。
本实用新型设计的一种多元多层纳米膜活塞环，包括活塞环金属基体，在该金属基体表面形成预处理层，其特征在于，在该预处理层表面涂覆有由氮化铬膜与氮化钛膜相间层叠而成的多元多层纳米膜形成的耐磨层。
本实用新型还可在该活塞环的耐磨层表面再涂覆有铜合金或锡合金，或聚四氟乙烯，或尼龙膜构成的减摩涂层。该减摩层厚度可为3μm～10μm。
上述的多元多层纳米膜耐磨层可由氮化铬膜与氮化钛膜相间层叠(CrN/TiN/CrN)而成，每层膜的厚度可为50nm～800nm，膜的层数可为5层～50层，该耐磨层总厚度可为3μm～25μm。
本实用新型的实现方法为：本实用新型的活塞环金属基体可采用球墨铸铁、灰铸铁、不锈钢、弹簧钢等材料制成。先通过化学热处理方法在活塞环金属基体表面获得渗氮层或碳氮共渗层，或者通过电镀方法获得金属镀层或复合镀层。上述渗层或镀层称为预处理层。然后在离子表面处理炉中，用电弧依次激发金属铬和金属钛制成的靶材。通入N2、H2或NH3等反应气体，在活塞环预处理层外面依次涂覆上CrN/TiN/CrN/…多元多层纳米膜构成耐磨层。
由于CrN可以制备较厚的涂层，因此可以获得厚度为3μm～25μm的多元多层纳米膜涂层，该涂层硬度为1500HV0.025～2000HV0.025，具有很高的耐磨性。
为了使活塞环具有优良的减摩性。本实用新型还可在上述多元多层纳米膜耐磨层外面利用离子表面处理方法涂覆一层厚度为3μm～10μm的铜基或锡基减摩涂层，或者采用喷涂方法在活塞环多元多层纳米膜外面涂覆一层聚四氟乙烯或尼龙膜。以降低摩擦系数，防止活塞环划伤缸套。
本实用新型可制造各类发动机用活塞环，具有优良的减摩耐磨性能，广泛应用于汽车、拖拉机、摩托车、矿山机械等各类发动机。
附图说明
图1为本实用新型的实施例1结构示意图。
图2为本实用新型的实施例2结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
本实施例为球墨铸铁制的活塞环，其结构如图1所示，图中，在球墨铸铁基体11表面先进行镀铬形成预处理层12，再在离子表面处理炉中涂覆由CrN/TiN/CrN/…组成的多元11层纳米膜形成的耐磨层13，该耐磨层厚度为5μm、硬度为1500HV0.025～2000HV0.025，该活塞环有很高的耐磨性。
实施例2：
本实施例为不锈钢制活塞环，其结构如图1所示，图中，在不锈钢基体21表面先进行离子渗氮形成预处理层22，再在离子表面处理炉中涂覆由CrN/TiN/CrN/…组成的多元30层纳米膜形成的耐磨层23，再在表面喷涂聚四氟乙烯形成减摩层24，耐磨层总厚度为20μm。减摩层厚度为5μm。
该活塞环具有优良的减摩耐磨性能。
Claims (4)
1、一种多元多层纳米膜活塞环，包括活塞环金属基体，在该金属基体表面形成预处理层，其特征在于，在该预处理层表面涂覆有由氮化铬膜与氮化钛膜相间层叠而成的多元多层纳米膜组成的耐磨层。
2、如权利要求1所述的多元多层纳米膜活塞环，其特征在于，在该活塞环的耐磨层表面再涂覆有铜合金或锡合金，或聚四氟乙烯，或尼龙膜构成的减摩涂层。
3、如权利要求2所述的多元多层纳米膜活塞环，其特征在于，该减摩层厚度为3μm～10μm。
4、如权利要求1或2所述的多元多层纳米膜活塞环，其特征在于，所述的多元多层纳米膜每层膜的厚度为50nm～800nm，层数为5层～50层，该耐磨层的总厚度为3μm～25μm。
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2004
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