[发明专利]一种活塞环的耐磨涂层

说明书

本发明公开了一种活塞环的耐磨涂层，由四层结构构成，内而外依次包括粘结层、主耐磨层、辅耐磨层和缓冲层；所述主耐磨层为CrAlN层和WS₂层交替构成的CrAlN/WS₂多层涂层，辅耐磨层为Cr层和CrO层交替构成的Cr/CrO多层涂层。本发明的优点在于：具有优异的力学、摩擦学和耐腐蚀性能，降低摩擦磨损对能量的消耗，改善燃油经济性和减少CO₂的排放；其中，采用具有高硬度和低摩擦系数的CrAlN/WS₂多层涂层作为主耐磨层，更进一步提高发动机工作的稳定性及使用寿命。

技术领域

本发明涉及耐磨涂层技术领域，尤其涉及一种活塞环的耐磨涂层。

背景技术

活塞环是内燃机或活塞式压缩机上的活塞的密封元件，例如。在内燃机中，活塞环密封相对于燃烧室的活塞头和汽缸壁之间的间隙。当活塞上下移动时，活塞环的外周面沿着气缸壁滑动，以恒定的弹性与其接触，并在同一时间，由于活塞的倾斜运动，活塞环在其活塞环槽中振荡，以使环的侧面交替地与活塞环槽的上部和下部的侧面接触。在每一情况下，摩擦体相对滑动，一定量的磨损不可避免地发生，这可能差不多主要取决于材料，如果部件未被润滑，这可能会导致划痕，最终损坏发动机。

对于制造承受重应力的内燃机部件来说，如活塞环，最常用的材质有铸铁和铸铁合金。活塞环，尤其是压缩环，其在高应力内燃发动机内，如四冲程和两冲程发动机内，不断遭到增加负载。这样的负载包括最高压缩压力，高的燃烧温度，活塞环上的润滑油膜的减少，所有这些都对功能性能，如耐磨性，耐擦伤性，微型焊接和耐腐蚀性能具有显著的影响。

高点火压力，低排放和燃油直喷呈现进一步加剧活塞环上的负载。其后果是损害活塞的材料和镀层。

为了进一步改善活塞环相对于气缸壁的滑动和磨损特性，它们的外周表面设有多种材料的涂层。

然而，目前的涂层还存在很多弊端，其耐磨性还远远不能满足未来发动机的要求，就耐磨损，抗擦伤而言，装设具有这种涂层的活塞环不是理想的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种高效耐磨的活塞环的耐磨涂层。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种活塞环的耐磨涂层，由四层结构构成，内而外依次包括粘结层、主耐磨层、辅耐磨层和缓冲层；所述主耐磨层为CrAlN层和WS₂层交替构成的CrAlN/WS₂多层涂层，辅耐磨层为Cr层和CrO层交替构成的Cr/CrO多层涂层。

作为本发明的优选方式之一，所述CrAlN/WS₂多层涂层的靠近粘结层的涂层为CrAlN层，最外层为WS₂层。

作为本发明的优选方式之一，所述CrAlN/WS₂多层涂层的厚度为5-10μm，其中，每一CrAlN层的厚度为10nm，每一WS₂层的厚度为1-2.5nm。

作为本发明的优选方式之一，所述Cr/CrO多层涂层的靠近主耐磨层的涂层为Cr层，最外层为CrO层。

作为本发明的优选方式之一，所述Cr/CrO多层涂层的厚度为2.5-5μm，其中，每一Cr层的厚度为5nm，每一CrO层的厚度为0.5-1nm。

作为本发明的优选方式之一，所述粘结层涂覆于活塞环基体外表面，为过渡金属Cr层。

作为本发明的优选方式之一，所述过渡金属Cr层的厚度为1-2μm。

作为本发明的优选方式之一，所述缓冲层涂覆于辅耐磨层外表面，为铜层。

作为本发明的优选方式之一，所述铜层的厚度为2-5μm。