專利名稱：一種減摩耐磨涂層及其沉積有該涂層的挺柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種減摩耐磨涂層及其沉積有該涂層的挺柱。
背景技術(shù)：
面對汽車的普及、環(huán)境保護(hù)要求的提高和石油資源供應(yīng)短缺的趨勢、對汽車的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性提出了越來越高的要求，而新能源汽車替代傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車成為主流還需要較長的時間，對內(nèi)燃機(jī)來說，降低能耗，減少排放，提高使用經(jīng)濟(jì)性是當(dāng)今技術(shù)研發(fā)的主要方向。通過降低內(nèi)燃機(jī)維持自身運(yùn)轉(zhuǎn)而驅(qū)動相關(guān)機(jī)構(gòu)運(yùn)動時所需的摩擦功，可有效降低燃料消耗和減少排放。挺柱作為內(nèi)燃機(jī)關(guān)鍵零部之一，廣泛應(yīng)用于氣門機(jī)構(gòu)和缸內(nèi)直噴高壓共軌油泵驅(qū)動機(jī)構(gòu)中，降低其工作運(yùn)動過程中的摩擦功和提高使用壽命，可顯著提高內(nèi)燃機(jī)經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性。目前挺柱常用材料為鑄鐵或合金鋼，通過添加合金或熱處理來改善材料性能，也有在挺柱工作面上焊接合金片來滿足對挺柱的耐磨性要求，但因材料和加工精度影響，摩擦損耗較大，使用壽命也很難達(dá)到與發(fā)動機(jī)等壽命。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的在于針對上述存在的問題，提供一種可顯著降低摩擦損耗，提高使用壽命的挺柱以及沉積在挺柱底部工作面的減摩耐磨涂層。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種減摩耐磨涂層，其特征在于由表層和底層組成，所述表層為a-C:H，底層為Cr+W-C:H或Cr+CrN。本發(fā)明所述的減摩耐磨涂層，其涂層厚度為0.001 0.005mm，所述表層厚度>0. 0005mm，所述底層厚度 > 0.0005mm。本發(fā)明所述的減摩耐磨涂層，其涂層通過物理氣相沉積技術(shù)和離子加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，涂覆過程溫度低于200°C。一種沉積有上述減摩耐磨涂層的挺柱，其在所述挺柱主體的工作表面沉積有所述減摩耐磨涂層。本發(fā)明所述的沉積有上述減摩耐磨涂層的挺柱，其所述減摩耐磨涂層與挺柱主體的結(jié)合力為HFl HF4級，表面顯微硬度大于2000HV，表面粗糙度< RaO. 2 μ m,摩擦系數(shù)^ 0. I0本發(fā)明所述的沉積有上述減摩耐磨涂層的挺柱，其所述減摩耐磨涂層涂覆在挺柱主體端面、外圓或其他工作面。本發(fā)明所述的沉積有上述減摩耐磨涂層的挺柱，其所述挺柱主體上、被涂覆減摩耐磨涂層的工作面基體的表面硬度> 500HV，表面粗糙度彡RaO. 2 μ m。本發(fā)明通過在挺柱工作面設(shè)置減摩耐磨涂層后，表面顯硬度顯著提高，可達(dá)2000HV以上，摩擦系數(shù)降低到0. 1以下，使挺柱具備了低摩擦、高耐磨性，減摩耐磨涂層與挺柱的基體具有極強(qiáng)的結(jié)合力，可以承受更高的載荷和適用更嚴(yán)酷的工作環(huán)境。與不帶減摩耐磨涂層的挺柱相比，摩擦損失減少25 45%耐磨性提高10 20倍，有效降低了內(nèi)燃機(jī)的燃油消耗和排放，提高了經(jīng)濟(jì)性。


圖1是本發(fā)明中減摩耐磨涂層的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是沉積有減摩耐磨涂層的挺柱的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。圖3是沉積有減摩耐磨涂層的內(nèi)燃機(jī)杯形液壓挺柱的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是沉積有減摩耐磨涂層的內(nèi)燃機(jī)柱形機(jī)械挺柱的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是沉積有減摩耐磨涂層的內(nèi)燃機(jī)柱形液壓挺柱的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是沉積有減摩耐磨涂層的內(nèi)燃機(jī)菌狀機(jī)械挺柱的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是沉積有減摩耐磨涂層的內(nèi)燃機(jī)菌狀液壓挺柱的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記1為挺柱主體，2為減摩耐磨涂層，2a為表層，2b為底層，3為工作面基體。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實(shí)施例1 如圖2所示，一種沉積有減摩耐磨涂層的挺柱，包括挺柱主體1，涂層前挺柱主體1的工作面基體3表面硬度> 500HV，表面粗糙度< RaO. 2 μ m，在所述挺柱主體1底部的工作表面沉積減摩耐磨涂層2，其中挺柱主體的工作表面為與配氣機(jī)構(gòu)凸輪接觸面，所述減摩耐磨涂層2通過物理氣相沉積技術(shù)和離子加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)實(shí)現(xiàn)，涂覆過程溫度為180士 10°C。所述減摩耐磨涂層2還可以涂覆在挺柱主體1端面、外圓或其他工作如圖1所示，所述減摩耐磨涂層2由表層加和底層2b組成，所述表層加為a_C:H，底層2b為Cr+W-C:H，所述減摩耐磨涂層2厚度為0. 001 0. 004mm, a_C:H涂層厚度彡0. 0005mm，Cr+W-C:H涂層厚度彡0.0005mm。所述減摩耐磨涂層2與挺柱主體的結(jié)合力為HFl HF4級，表面顯微硬度大于2000HV，表面粗糙度< RaO. 2 μ m，摩擦系數(shù)< 0. 1。實(shí)施例2 —種沉積有減摩耐磨涂層的挺柱，包括挺柱主體1，涂層前挺柱主體1的工作面基體3表面硬度> 600HV，表面粗糙度彡RaO. 2 μ m，在所述挺柱主體1底部的工作表面沉積減摩耐磨涂層2，其中挺柱主體的工作表面為與配氣機(jī)構(gòu)凸輪接觸面，所述減摩耐磨涂層2通過物理氣相沉積技術(shù)和離子加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)實(shí)現(xiàn)，涂覆過程溫度為150士 10°C。所述減摩耐磨涂層2還可以涂覆在挺柱主體1端面、外圓或其他工作面。其中，所述減摩耐磨涂層2由表層加和底層2b組成，所述表層加為a_C:H，底層2b為Cr+CrN，所述減摩耐磨涂層2厚度為0. 015 0. 005mm, a_C:H涂層厚度彡0. OOlmm,Cr+CrN涂層厚度> 0. 0005mm。所述減摩耐磨涂層2與挺柱主體的結(jié)合力為HFl HF4級，表面顯微硬度大于2000HV，表面粗糙度彡RaO. 2 μ m,摩擦系數(shù)彡0. 1。實(shí)施例3 如圖3所示，一種沉積有減摩耐磨涂層的低摩擦高壽命液壓氣門挺柱，包括挺柱主體1，涂層前挺柱主體1的工作面基體3表面硬度578HV，表面粗糙度RaO. 17 μ m，在所述挺柱主體1底部的工作表面沉積減摩耐磨涂層2，其中挺柱主體的工作表面為與配氣機(jī)構(gòu)凸輪接觸面，所述減摩耐磨涂層2通過物理氣相沉積技術(shù)和離子加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)實(shí)現(xiàn)，涂覆過程溫度為180士 10°C，涂層總厚度為0. 0037mm，涂層表面實(shí)測硬度3050HV，結(jié)合力為HF3級，表面摩擦系數(shù)為0. 07，在一款4缸16氣門發(fā)動機(jī)配氣機(jī)構(gòu)上與現(xiàn)常用不帶減摩耐磨涂層的挺柱對比測試，摩擦損失降低33%，500小時可靠性實(shí)驗(yàn)后，圖層表面無可視接觸磨損痕跡和可測量磨損。如圖3-7所示，為本發(fā)明中減摩耐磨涂層的主要應(yīng)用，如沉積在內(nèi)燃機(jī)杯形液壓挺柱的工作面、沉積在內(nèi)燃機(jī)柱形機(jī)械挺柱的工作面、沉積在內(nèi)燃機(jī)柱形液壓挺柱的工作面、沉積在內(nèi)燃機(jī)菌狀機(jī)械挺柱的工作面、沉積在內(nèi)燃機(jī)菌狀液壓挺柱的工作面。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種減摩耐磨涂層，其特征在于由表層(2a)和底層(2b)組成，所述表層(2a)為a-C H,底層(2b )為 Cr+W-C H 或 Cr+CrN。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減摩耐磨涂層，其特征在于涂層厚度為0.001 0. 005mm,所述表層(2a)厚度> 0. 0005mm，所述底層(2b)厚度> 0.0005mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的減摩耐磨涂層，其特征在于涂層通過物理氣相沉積技術(shù)和離子加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù)實(shí)現(xiàn)的，涂覆過程溫度低于200°C。
4.一種沉積有上述減摩耐磨涂層的挺柱，其特征在于在所述挺柱主體(1)的工作表面沉積有所述減摩耐磨涂層(2 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的沉積有上述減摩耐磨涂層的挺柱，其特征在于所述減摩耐磨涂層(2)與挺柱主體(1)的結(jié)合力為HFl HF4級，表面顯微硬度大于2000HV，表面粗糙度彡RaO. 2 μ m，摩擦系數(shù)彡0. 1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的沉積有上述減摩耐磨涂層的挺柱，其特征在于所述減摩耐磨涂層(2 )涂覆在挺柱主體(1)端面、外圓或其他工作面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的沉積有上述減摩耐磨涂層的挺柱，其特征在于所述挺柱主體(1)上、被涂覆減摩耐磨涂層(2)的工作面基體(3)的表面硬度> 500HV，表面粗糙度≤ RaO. 2 μ m。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種減摩耐磨涂層及其沉積有該涂層的挺柱，所述減摩耐磨涂層由表層和底層組成，所述表層為a-C:H，底層為Cr+W-C:H或Cr+CrN，減摩耐磨涂層沉積在挺柱的底部工作面。本發(fā)明通過在挺柱工作面進(jìn)行涂層后，使其表面硬度提高到2000HV以上，摩擦系數(shù)降低到0.1以下，使挺柱具備了低摩擦和高耐磨性，涂層與挺柱金屬基體結(jié)合力為HF1～HF4級，可以承受更高的載荷和適用更嚴(yán)酷的工作環(huán)境。與未涂層挺柱相比，摩擦功損耗降低25～45%，使用壽命提高10～20倍，有效降低了內(nèi)燃機(jī)燃油消耗和排放，提高了內(nèi)燃機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。
文檔編號B32B15/00GK102555332SQ201210008650
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者向明朗, 廖建洪, 譚建偉, 陽宇 申請人:綿陽富臨精工機(jī)械股份有限公司