CN102555332A

CN102555332A - 一种减摩耐磨涂层及其沉积有该涂层的挺柱

Info

Publication number: CN102555332A
Application number: CN2012100086501A
Authority: CN
Inventors: 谭建伟; 阳宇; 向明朗; 廖建洪
Original assignee: Mianyang Fulin Precision Machinery Co Ltd
Current assignee: Mianyang Fulin Precision Machinery Co Ltd
Priority date: 2012-01-12
Filing date: 2012-01-12
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明公开了一种减摩耐磨涂层及其沉积有该涂层的挺柱，所述减摩耐磨涂层由表层和底层组成，所述表层为a-C:H，底层为Cr+W-C:H或Cr+CrN，减摩耐磨涂层沉积在挺柱的底部工作面。本发明通过在挺柱工作面进行涂层后，使其表面硬度提高到2000HV以上，摩擦系数降低到0.1以下，使挺柱具备了低摩擦和高耐磨性，涂层与挺柱金属基体结合力为HF1～HF4级，可以承受更高的载荷和适用更严酷的工作环境。与未涂层挺柱相比，摩擦功损耗降低25～45%，使用寿命提高10～20倍，有效降低了内燃机燃油消耗和排放，提高了内燃机的经济性。

Description

一种减摩耐磨涂层及其沉积有该涂层的挺柱

技术领域

本发明涉及一种减摩耐磨涂层及其沉积有该涂层的挺柱。

背景技术

面对汽车的普及、环境保护要求的提高和石油资源供应短缺的趋势、对汽车的经济性和环保性提出了越来越高的要求，而新能源汽车替代传统内燃机汽车成为主流还需要较长的时间，对内燃机来说，降低能耗，减少排放，提高使用经济性是当今技术研发的主要方向。通过降低内燃机维持自身运转而驱动相关机构运动时所需的摩擦功，可有效降低燃料消耗和减少排放。挺柱作为内燃机关键零部之一，广泛应用于气门机构和缸内直喷高压共轨油泵驱动机构中，降低其工作运动过程中的摩擦功和提高使用寿命，可显著提高内燃机经济性和环保性。

目前挺柱常用材料为铸铁或合金钢，通过添加合金或热处理来改善材料性能，也有在挺柱工作面上焊接合金片来满足对挺柱的耐磨性要求，但因材料和加工精度影响，摩擦损耗较大，使用寿命也很难达到与发动机等寿命。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种可显著降低摩擦损耗，提高使用寿命的挺柱以及沉积在挺柱底部工作面的减摩耐磨涂层。

本发明的技术方案是这样实现的：一种减摩耐磨涂层，其特征在于：由表层和底层组成，所述表层为a-C:H，底层为Cr+W-C:H或Cr+CrN。

本发明所述的减摩耐磨涂层，其涂层厚度为0.001～0.005mm，所述表层厚度≥ 0.0005mm，所述底层厚度≥ 0.0005mm。

本发明所述的减摩耐磨涂层，其涂层通过物理气相沉积技术和离子加强化学气相沉积技术实现的，涂覆过程温度低于200℃。

一种沉积有上述减摩耐磨涂层的挺柱，其在所述挺柱主体的工作表面沉积有所述减摩耐磨涂层。

本发明所述的沉积有上述减摩耐磨涂层的挺柱，其所述减摩耐磨涂层与挺柱主体的结合力为HF1～HF4级，表面显微硬度大于2000HV，表面粗糙度≤Ra0.2μm，摩擦系数≤0.1。

本发明所述的沉积有上述减摩耐磨涂层的挺柱，其所述减摩耐磨涂层涂覆在挺柱主体端面、外圆或其他工作面。

本发明所述的沉积有上述减摩耐磨涂层的挺柱，其所述挺柱主体上、被涂覆减摩耐磨涂层的工作面基体的表面硬度≥500HV，表面粗糙度≤Ra0.2μm。

本发明通过在挺柱工作面设置减摩耐磨涂层后，表面显硬度显著提高，可达2000HV以上，摩擦系数降低到0.1以下，使挺柱具备了低摩擦、高耐磨性，减摩耐磨涂层与挺柱的基体具有极强的结合力，可以承受更高的载荷和适用更严酷的工作环境。与不带减摩耐磨涂层的挺柱相比，摩擦损失减少25～45%耐磨性提高10～20倍，有效降低了内燃机的燃油消耗和排放，提高了经济性。

附图说明

图1是本发明中减摩耐磨涂层的结构示意图。

图2是沉积有减摩耐磨涂层的挺柱的结构剖视示意图。

图3是沉积有减摩耐磨涂层的内燃机杯形液压挺柱的结构示意图。

图4是沉积有减摩耐磨涂层的内燃机柱形机械挺柱的结构示意图。

图5是沉积有减摩耐磨涂层的内燃机柱形液压挺柱的结构示意图。

图6是沉积有减摩耐磨涂层的内燃机菌状机械挺柱的结构示意图。

图7是沉积有减摩耐磨涂层的内燃机菌状液压挺柱的结构示意图。

图中标记：1为挺柱主体，2为减摩耐磨涂层，2a为表层，2b为底层，3为工作面基体。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：如图2所示，一种沉积有减摩耐磨涂层的挺柱，包括挺柱主体1，涂层前挺柱主体1的工作面基体3表面硬度≥500HV，表面粗糙度≤Ra0.2μm，在所述挺柱主体1底部的工作表面沉积减摩耐磨涂层2，其中挺柱主体的工作表面为与配气机构凸轮接触面，所述减摩耐磨涂层2通过物理气相沉积技术和离子加强化学气相沉积技术实现，涂覆过程温度为180±10℃。所述减摩耐磨涂层2还可以涂覆在挺柱主体1端面、外圆或其他工作面。

如图1所示，所述减摩耐磨涂层2由表层2a和底层2b组成，所述表层2a为a-C:H，底层2b为Cr+W-C:H，所述减摩耐磨涂层2厚度为0.001～0.004mm，a-C:H涂层厚度≥ 0.0005mm，Cr+W-C:H涂层厚度≥ 0.0005mm。所述减摩耐磨涂层2与挺柱主体的结合力为HF1～HF4级，表面显微硬度大于2000HV，表面粗糙度≤Ra0.2μm，摩擦系数≤0.1。

实施例2：一种沉积有减摩耐磨涂层的挺柱，包括挺柱主体1，涂层前挺柱主体1的工作面基体3表面硬度≥600HV，表面粗糙度≤Ra0.2μm，在所述挺柱主体1底部的工作表面沉积减摩耐磨涂层2，其中挺柱主体的工作表面为与配气机构凸轮接触面，所述减摩耐磨涂层2通过物理气相沉积技术和离子加强化学气相沉积技术实现，涂覆过程温度为150±10℃。所述减摩耐磨涂层2还可以涂覆在挺柱主体1端面、外圆或其他工作面。

其中，所述减摩耐磨涂层2由表层2a和底层2b组成，所述表层2a为a-C:H，底层2b为Cr+CrN，所述减摩耐磨涂层2厚度为0.015～0.005mm，a-C:H涂层厚度≥ 0.001mm，Cr+CrN涂层厚度≥ 0.0005mm。所述减摩耐磨涂层2与挺柱主体的结合力为HF1～HF4级，表面显微硬度大于2000HV，表面粗糙度≤Ra0.2μm，摩擦系数≤0.1。

实施例3：如图3所示，一种沉积有减摩耐磨涂层的低摩擦高寿命液压气门挺柱，包括挺柱主体1，涂层前挺柱主体1的工作面基体3表面硬度578HV，表面粗糙度Ra0.17μm，在所述挺柱主体1底部的工作表面沉积减摩耐磨涂层2，其中挺柱主体的工作表面为与配气机构凸轮接触面，所述减摩耐磨涂层2通过物理气相沉积技术和离子加强化学气相沉积技术实现，涂覆过程温度为180±10℃，涂层总厚度为0.0037mm，涂层表面实测硬度3050HV，结合力为HF3级，表面摩擦系数为0.07，在一款4缸16气门发动机配气机构上与现常用不带减摩耐磨涂层的挺柱对比测试，摩擦损失降低33%，500小时可靠性实验后，图层表面无可视接触磨损痕迹和可测量磨损。

如图3-7所示，为本发明中减摩耐磨涂层的主要应用，如：沉积在内燃机杯形液压挺柱的工作面、沉积在内燃机柱形机械挺柱的工作面、沉积在内燃机柱形液压挺柱的工作面、沉积在内燃机菌状机械挺柱的工作面、沉积在内燃机菌状液压挺柱的工作面。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种减摩耐磨涂层，其特征在于：由表层（2a）和底层（2b）组成，所述表层（2a）为a-C:H，底层（2b）为Cr+W-C:H或Cr+CrN。

2.根据权利要求1所述的减摩耐磨涂层，其特征在于：涂层厚度为0.001～0.005mm，所述表层（2a）厚度≥ 0.0005mm，所述底层（2b）厚度≥ 0.0005mm。

3.根据权利要求2所述的减摩耐磨涂层，其特征在于：涂层通过物理气相沉积技术和离子加强化学气相沉积技术实现的，涂覆过程温度低于200℃。

4.一种沉积有上述减摩耐磨涂层的挺柱，其特征在于：在所述挺柱主体（1）的工作表面沉积有所述减摩耐磨涂层（2）。

5.根据权利要求4所述的沉积有上述减摩耐磨涂层的挺柱，其特征在于：所述减摩耐磨涂层（2）与挺柱主体（1）的结合力为HF1～HF4级，表面显微硬度大于2000HV，表面粗糙度≤Ra0.2μm，摩擦系数≤0.1。

6.根据权利要求5所述的沉积有上述减摩耐磨涂层的挺柱，其特征在于：所述减摩耐磨涂层（2）涂覆在挺柱主体（1）端面、外圆或其他工作面。

7.根据权利要求6所述的沉积有上述减摩耐磨涂层的挺柱，其特征在于：所述挺柱主体（1）上、被涂覆减摩耐磨涂层（2）的工作面基体（3）的表面硬度≥500HV，表面粗糙度≤Ra0.2μm。