專利名稱：一種類金剛石涂層的活塞的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種內(nèi)燃機(jī)的活塞。
背景技術(shù)：
活塞被稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的心臟。它是發(fā)動(dòng)機(jī)中最重要的零件之一。其功用是承受氣體壓力，并通過(guò)活塞銷驅(qū)動(dòng)連桿驅(qū)使曲軸旋轉(zhuǎn)。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，活塞直接與瞬時(shí)溫度達(dá)2200攝氏度的高溫氣體接觸，其頂部溫度達(dá)300°C 400°C，且溫度分布不均勻，在做功行程時(shí)活塞頂部承受著很大的氣體壓力。因此要求活塞熱傳導(dǎo)性好、熱膨脹系數(shù)小，并具有足夠的高溫強(qiáng)度、耐磨和耐蝕性能、尺寸穩(wěn)定性也要好。另外還應(yīng)具有容易制造、成本低廉的特點(diǎn)。在生產(chǎn)使用活塞的行業(yè)中，一般都對(duì)活塞頭部進(jìn)行表面處理。在活塞組裝時(shí)還要在活塞的環(huán)槽內(nèi)裝配一鑄鐵鑲?cè)Α１砻嫣幚硭捎玫姆绞街饕顷?yáng)極氧化處理、微弧氧化處理、激光處理、復(fù)合材料處理等。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，要求發(fā)動(dòng)機(jī)具備更大的功率、更高的扭矩、更高的輸出，更高的溫度和更高的爆發(fā)壓力。目前普通的陽(yáng)極氧化處理已經(jīng)漸漸不能滿足這些更高的需求，因?yàn)殛?yáng)極氧化處理的氧化層硬度低，耐磨性差；氧化層硬度不均勻，摩擦系數(shù)大，表面粗糙度低，外觀差，對(duì)活塞環(huán)磨損較快；陽(yáng)極氧化的耐腐蝕性差，且成本高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可以降低活塞成本，延長(zhǎng)活塞使用壽命的有類剛石涂層的發(fā)動(dòng)機(jī)活塞。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是一種類金剛石涂層的活塞，包括帶安裝活塞環(huán)的環(huán)槽的活塞頭，在活塞頭周圍及環(huán)槽內(nèi)鍍附一層厚度為5 50um的亞穩(wěn)態(tài)非晶碳DLC涂層，所述環(huán)槽在鍍附涂層后的尺寸與所裝配的活塞環(huán)相應(yīng)。本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述涂層的硬度在900 2000 HV,摩擦系數(shù)在
O.I以下。本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)在于所述涂層的厚度為20 40um。由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型取得的技術(shù)進(jìn)步是本實(shí)用新型將亞穩(wěn)態(tài)非晶碳DLC涂層鍍附在活塞頭部表面，大大提高了活塞頭部表面的硬度，可以延長(zhǎng)活塞使用壽命，降低用戶的使用成本。亞穩(wěn)態(tài)非晶碳DLC涂層是一種類陶瓷的涂層，DLC涂層含有大量SP3鍵的非亞穩(wěn)定態(tài)晶碳薄膜，碳原子間主要以SP3和SP2雜化鍵結(jié)合，其性能接近于金剛石。由于DLC涂層硬度高，是陽(yáng)極氧化處理硬度的2 3倍，是耐磨鑲?cè)τ捕鹊? 10倍，是鋼頂活塞處理硬度的4 6倍，加上極低的摩擦系數(shù)，可以保證活塞的高耐磨性、耐熱性、耐腐蝕、低摩擦系數(shù)等性能，降低了對(duì)活塞環(huán)槽的磨損，提高了活塞環(huán)槽的磨損性能，大大延長(zhǎng)了活塞的使用壽命。并且可以省去鑄鐵鑲?cè)Γ^低加工成本，不但降低了用戶的使用成本，而且降低了生產(chǎn)廠家的生產(chǎn)成本。
圖I是本實(shí)用新型的局部截面圖；圖2是本實(shí)用新型外表面涂層放大500倍的結(jié)構(gòu)圖。其中，I、活塞頭，2、涂層。
具體實(shí)施方式
圖I是本實(shí)用新型的活塞頭部活塞環(huán)槽處的局部截面圖。本實(shí)用新型的活塞頭I的安裝活塞環(huán)的環(huán)槽在加工活塞時(shí)直接加工到與活塞環(huán)相配合的尺寸相近的尺寸，然后在活塞頭I周圍及環(huán)槽內(nèi)采用復(fù)合化學(xué)電鍍方法鍍附一層亞穩(wěn)態(tài)非晶碳DLC涂層2，涂層2的厚度為5 50um，使活塞環(huán)槽在鍍附涂層后的尺寸與所裝配的活塞環(huán)相應(yīng)。并使涂層2的硬度在900 2000 HV，摩擦系數(shù)在O. I以下。本實(shí)用新型的活塞頭外表面的涂層的顯微組 織如圖2所示，具有良好的金相組織和性能。本實(shí)用新型的涂層的厚度可以根據(jù)活塞的型號(hào)或者大小進(jìn)行調(diào)整，一般情況下，當(dāng)涂層厚度為20 40um時(shí)，可以適用于所有的內(nèi)燃機(jī)活塞。
權(quán)利要求1.一種類金剛石涂層的活塞，包括帶安裝活塞環(huán)的環(huán)槽的活塞頭(1)，其特征在于在活塞頭(I)周圍及環(huán)槽內(nèi)均勻的鍍附一層厚度為5 50um的亞穩(wěn)態(tài)非晶碳DLC涂層(2)，所述活塞環(huán)槽在鍍附涂層后的尺寸與所裝配的活塞環(huán)相應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種類金剛石涂層的活塞，其特征在于所述涂層(2)的硬度在900 2000 HV，摩擦系數(shù)在O. I 以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種類金剛石涂層的活塞，其特征在于所述涂層(2)的厚度為 20 40um。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種類金剛石涂層的活塞，包括帶安裝活塞環(huán)的環(huán)槽的活塞頭，在活塞頭周圍及環(huán)槽內(nèi)均勻的鍍附一層厚度為5～50um的亞穩(wěn)態(tài)非晶碳DLC涂層，所述活塞環(huán)槽在鍍附涂層后的尺寸與所裝配的活塞環(huán)相應(yīng)。所述涂層的硬度在900～2000HV，摩擦系數(shù)在0.1以下。本實(shí)用新型將亞穩(wěn)態(tài)非晶碳DLC涂層鍍附在活塞頭部表面，大大提高了活塞頭部表面的硬度，可以延長(zhǎng)活塞使用壽命，降低成本。
文檔編號(hào)F02F3/10GK202768159SQ201220465710
公開日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者王季明, 張彩霞, 李樹林, 李雪芹, 張衛(wèi)華 申請(qǐng)人:石家莊金剛凱源動(dòng)力科技有限公司