[实用新型]一种新型喷油器油针

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种发动机喷油器油针。 

背景技术

喷油器是柴油机燃油供给系中实现燃油喷射的重要部件，其功用是根据柴油机混合气形成的特点，将燃油雾化成细微的油滴，并将其喷射到燃烧室特定的部位。喷油器应满足不同类型的燃烧室对喷雾特性的要求；一般说来，喷注应有一定的贯穿距离和喷雾锥角，以及良好的雾化质量，而且在喷油结束时不发生滴漏现象，这就要求喷油器具有优良的配合精度。 

油针和针阀套是柴油发动机喷油器中一对关键的精密偶件，其配合间隙精度要求很高。在高速运动过程中，油针表面易发生磨损，使其与针阀套的间隙变大，容易导致发动机供油能力下降，效率降低以及油料浪费。近年来，为了提高喷油效率，柴油发动机中喷油器的喷油压力逐渐提高，这使得油针偶件的工况越来越恶劣；加之国内燃油的品质问题，更加剧了油针偶件的磨损，造成使用寿命大大缩短，达不到设计需要。因而提高油针偶件的抗磨损能力和使用寿命对提高喷油器喷油压力，改善喷油效能，满足不断提高的排放要求，实现保护环境节约能源的目标具有重大意义。 

油针一般由热稳定性好的高速钢或轴承钢制造。但由于油针对尺寸的精度要求较高（特别是圆度，圆柱度要求）；传统的表面改性技术（如喷涂、磷化等）达不到精度要求，因此需要一种对油针的尺寸精度影响较小又能显著提高其抗磨损能力的新型表面处理方法。 

发明内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种喷油器油针的改进，该油针应具备高抗磨损能力，同时精度又高的特点。 

本实用新型提供的技术方案是： 

一种新型喷油器油针，包括钢质油针；其特征在于油针的外表面沉积着一层厚度为1.2~3μm的无氢非晶碳复合膜，该复合膜包含三层结构，底层为包覆在油针钢质基体表面的纯金属原子过渡层，中间层为碳原子和金属原子组成的成分梯度层，外表层为掺入微量金属原子的纳米多层非晶碳膜；上述金属原子是铬Cr，或钛Ti，或锆Zr，或银Ag。

所述纯金属原子过渡层的厚度为0.1~1.5um：所述成分梯度层的厚度为0.5~2um，其中的碳原子与金属原子的比例为0~60:1；所述纳米多层非晶碳膜的厚度为0.6~2.5um，其中的碳原子与金属原子的比例为50~80:1。 

本实用新型的有益效果是，由于油针外表面沉积了极薄的无氢非晶碳复合膜，不但可保持油针原有的精度，而且该复合膜层具有极低摩擦系数和抗冲蚀性（摩擦系数为0.02~0.08，硬度为1400~2800HV，比磨损率为3×10^-17~9×10^-17m³/Nm），能够显著降低油针偶件的运动阻力，提高耐磨性，有效抵御高压喷射燃油的冲蚀和油中杂质微粒的冲击，大幅度延长使用寿命（延长使用寿命2-3倍）。 

附图说明

图1是油针的主视结构示意图。 

图2为闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备的工作原理示意图。 

具体实施方式

非晶碳膜主要由sp2、sp3杂化碳组成的非晶态和微晶态结构的无氢碳膜；非晶碳膜具有高硬度、抗耐磨、低摩擦系数、光学透光性及化学惰性等优异的性质，因而广泛应用于各种保护涂层、耐磨涂层、光学窗口、磁存储器件、场发射器件及太阳能电池等领域。 

图1所示的油针结构示意图中，油针10的外表面包覆有厚度为1.2~3μm的无氢非晶碳复合膜；该复合膜包含三层结构，底层为粘结在油针钢质基体表面的纯金属原子过渡层，厚度为0.1~1.5um；中间层为碳原子和金属原子组成的成分梯度层，厚度约为0.5~2um；外表层为掺入微量金属原子的纳米多层非晶碳膜，厚度约为0.6~2.5um。 

上述金属原子可以是铬Cr，或钛Ti，或锆Zr，或银Ag。 

所述成分梯度层中碳原子和金属原子的比例为0~60:1，沿着钢质基体表面法线方向（即由内而外方向），是一个碳元素逐渐增多，金属原子逐渐减少的过程；所述纳米多层非晶碳膜中碳原子和金属原子的比例为50~80:1。 

除特别注明之外，本文所述比例均为原子数量比。