CN203756974U - 复合涂层活塞杆 - Google Patents
复合涂层活塞杆 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203756974U CN203756974U CN201420077332.5U CN201420077332U CN203756974U CN 203756974 U CN203756974 U CN 203756974U CN 201420077332 U CN201420077332 U CN 201420077332U CN 203756974 U CN203756974 U CN 203756974U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- piston rod
- composite coating
- coating layer
- hardness
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
本实用新型公开了一种复合涂层活塞杆，涉及空气压缩机活塞杆领域，提供一种具有高表面硬度的复合涂层活塞杆。复合涂层活塞杆包括活塞杆主体，活塞杆主体表面为渗氮层，渗氮层外附着有复合涂层，复合涂层从内向外依次为金属底层、硬质涂层和固体润滑表层；金属底层为Ti或Cr层；硬质涂层为硬度为20GPa-50GPa，表面摩擦系数为0.2-0.5的金属氮化物或金属碳氮化物层；固体润滑表层为类金刚石碳涂层、MoS2层或WS2层中的一种。硬质涂层、固体润滑表层和金属底层均采用气相沉积法涂镀。本实用新型既可以应用于空气压缩机活塞杆中，也可以应用于其它表面需要高硬度的零件。
Description
技术领域
本实用新型涉及空气压缩机活塞杆领域，尤其涉及一种复合涂层活塞杆。
背景技术
目前往复式空气压缩机活塞杆制造工艺包括锻压成型、正火、调质、去应力、高频淬火及低温回火。该工艺制成的活塞杆表面硬度较低，耐磨性较差。要提高活塞杆表面硬度和耐磨性，如果采用传动的热处理方法提高硬度值，往往会产生表面淬火裂纹而使产品报废，或是在用户应用过程中断裂，给用户造成巨大的直接或间接的经济损失。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种具有高表面硬度的复合涂层活塞杆。
为解决上述问题采用的技术方案是：复合涂层活塞杆，包括活塞杆主体，活塞杆主体表面为渗氮层，渗氮层外附着有复合涂层，复合涂层从内向外依次为金属底层、硬质涂层和固体润滑表层；金属底层为Ti或Cr层；硬质涂层为硬度为20GPa-50GPa，表面摩擦系数为0.2-0.5的金属氮化物或金属碳氮化物层；固体润滑表层为类金刚石碳涂层、MoS2层或WS2层中的一种。
进一步的是：金属底层厚度为100nm-200nm。
进一步的是：硬质涂层厚度为2μm-5μm。
进一步的是：硬质涂层包括多层成分不同的金属氮化物或金属碳氮化物。
进一步的是：固体润滑表层为厚度为80nm-120nm。
进一步的是：活塞杆主体材料为38CrMoAlA。
本实用新型的有益效果是：渗氮层使活塞杆主体表面硬度达到HV1100以上，为后续涂层工序打好硬度过渡基础。金属底层是在渗氮层与后续硬质涂层之间生成一层金属过渡层，增加后续涂层的附着力。硬质涂层硬度为20GPa-50GPa，表面摩擦系数为0.2-0.5，其作用是增加基材的表面硬度，大大提升活塞杆的耐磨性，延长活塞杆的单件使用寿命。固体润滑表层是在硬质涂层表层再沉积一薄层固体润滑层，既使表面摩擦系数降至0.1-0.2之间，还能起到润滑的作用。各涂层各司其职，共同作用，使活塞杆表面具备高硬度，高耐磨性和低摩擦系数等优点，同时各涂层结合牢固，不易脱落，大大提高活塞杆使用寿命。
附图说明：
图1是复合涂层活塞杆结构示意图；
图中标记为：活塞杆主体1、渗氮层2、复合涂层3、金属底层4、硬质涂层5、固体润滑表层6。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。
复合涂层活塞杆，包括活塞杆主体1，活塞杆主体1表面为渗氮层2，渗氮层2外附着有复合涂层3，复合涂层3从内向外依次为金属底层4、硬质涂层5和固体润滑表层6；金属底层4为Ti或Cr层；硬质涂层5为硬度为20GPa-50GPa，表面摩擦系数为0.2-0.5的金属氮化物或金属碳氮化物层；固体润滑表层6为类金刚石碳涂层、MoS2层或WS2层中的一种。金属底层4厚度推荐为100nm-200nm。硬质涂层5厚度推荐为2μm-5μm。固体润滑表层6厚度推荐为80nm-120nm。活塞杆主体1材料推荐为38CrMoAlA。
渗氮层使活塞杆主体表面硬度达到HV1100以上，为后续涂层工序打好硬度过渡基础。金属底层是在渗氮层与后续硬质涂层之间生成一层金属过渡层，增加后续涂层的附着力。硬质涂层硬度为20GPa-50GPa，表面摩擦系数为0.2-0.5，其作用是增加基材的表面硬度，大大提升活塞杆的耐磨性，延长活塞杆的单件使用寿命。固体润滑表层是在硬质涂层表层再沉积一薄层固体润滑层，既使表面摩擦系数降至0.1-0.2之间，还能起到润滑的作用。各涂层各司其职，共同作用，使活塞杆表面具备高硬度，高耐磨性和低摩擦系数等优点，同时各涂层结合牢固，不易脱落，大大提高活塞杆使用寿命。
构成硬质涂层5的硬度为20GPa-50GPa，表面摩擦系数为0.2-0.5金属氮化物或金属碳氮化物可以是TiN，CrN，ZrN，TiCN，CrTiN，AlTiN，AlCrN，AlTiCN，AlCrCN，AlTiCrN，AlTiCrCN等。
硬质涂层5可以是单层金属氮化物或金属碳氮化物，硬质涂层5可以包括多层成分不同的金属氮化物或金属碳氮化物。也就是说TiN层加CrN层，或是TiN层加CrN加ZrN，层数从至少两层到单层厚度小于10nm的数千层。总厚度为2μm-5μm。
类金刚石碳涂层即DLC涂层，为现有技术产品，是一种兼有高硬度和优异摩擦性能的非晶体硬质薄膜，其结构是一种非晶亚稳态结构。
复合涂层活塞杆制造方法包括如下步骤：
A、依次进行下料、锻造、正火、粗车、调质、精车和精磨工序，完成活塞杆主体1形状的加工；
B、对活塞杆主体1进行渗氮处理，使活塞杆主体1表面形成渗氮层2；
C、采用气相沉积法使渗氮层2表面附着厚度为100nm-200nm的金属底层4，金属底层4为Ti或Cr层；
D、采用气相沉积法使金属底层4表面附着厚度为2μm-5μm的硬质涂层5，硬质涂层5包括一层硬度为20GPa-50GPa，表面摩擦系数为0.2-0.5的金属氮化物或金属碳氮化物层，或者多层成分不同的硬度为20GPa-50GPa，表面摩擦系数为0.2-0.5的金属氮化物或金属碳氮化物层；
E、采用气相沉积法使硬质涂层5表面附着厚度为80nm-120nm的固体润滑表层6，固体润滑表层6为类金刚石碳涂层、MoS2层或WS2层中的一种。
步骤B中，渗氮处理方法可以是现有的各种渗氮处理方法，本实用新型渗氮处理方法推荐为等离子渗氮、气体渗氮或QPQ技术中的一种，渗氮温度为500℃-550℃的，渗氮层2硬度大于HV1100。
步骤C至E中的气相沉积方法可以是现有的各种气相沉积方法。本实用新型的气相沉积法推荐为离子镀，步骤C至E可在同一离子镀设备中进行；具体步骤和参数如下：
步骤C包括以下步骤：
C1、将活塞杆主体1装入离子镀设备的工件旋转设备上；
C2、抽真空至本底真空≥2×10-2Pa；真空室加热温度至300℃，并保持恒温1h以上；
C3、通入高纯Ar气，使真空度保持在约6Pa，开启脉冲偏压电源，逐步升高偏压至1KV以上，占空比80%，辅助开启霍尔离子源，进行等离子体辉光清洗10min以上；
C4、开启工件转动机构，调节高纯Ar气流量，使真空度保持在约2×10-1Pa，开启脉冲偏压电源，偏压电源参数为800V，80%；开启电弧源，电弧源弧流为130A，触发高纯Ti靶，对杆体进行高能离子流轰击清洗5min以上；
C5、调节高纯Ar气流量，使真空度保持在3-5×10-1Pa，降低脉冲偏压至参数500V，30%，直至沉积的金属底层（4）厚度为100nm-200nm；
步骤D具体为：开启电弧源，电弧源弧流为130A，触发高纯Cr靶，通入高纯N2气，调节Ar/N2比例，保持真空度为1Pa，沉积CrN层1μm-4μm；关闭Cr靶弧源，沉积TiN层0.8μm-1μm；
步骤E具体为：关闭Ti靶弧源，关闭高纯N2气，调节高纯Ar气流量，使真空室保在3-5×10-1Pa，开启磁过滤阴极石墨弧源，沉积类金刚石碳涂层约80nm-120nm；依次关闭石墨弧源，脉冲偏压电源，高纯Ar气，加热，工件转动，停止抽真空，等待真空炉内温度冷却至60℃以下或至环境温度。
上述工艺中，渗氮处理和气相沉积在不同的设备中进行，优点是可将不同的工序分配到不同的部门或平台完成，分散运营成本。缺点是整个活塞杆表面处理工艺环节多，质量可控性较差，产品合格率相对较低。也可以针对性定制专用设备，该专用设备既能进行渗氮处理又能进行气相沉积，使渗氮处理和气相沉积在同一设备中进行，其优点是成品率高，单件加工成本降低；缺点是该表面处理设备一般需要定制，一次性投入较大，且结构复杂，技术性综合，运行者的知识面及技术水平要求较高，培训熟练工的周期相对较长。
本实用新型既可以应用于空气压缩机活塞杆中，也可以应用于其它表面需要高硬度的零件。
Claims (5)
1.复合涂层活塞杆，包括活塞杆主体（1），其特征在于：活塞杆主体（1）表面为渗氮层（2），渗氮层（2）外附着有复合涂层（3），复合涂层（3）从内向外依次为金属底层（4）、硬质涂层（5）和固体润滑表层（6）；金属底层（4）为Ti或Cr层；硬质涂层（5）为硬度为20GPa-50GPa，表面摩擦系数为0.2-0.5的金属氮化物或金属碳氮化物层；固体润滑表层（6）为类金刚石碳涂层、MoS2层或WS2层中的一种。
2.根据权利要求1所述的复合涂层活塞杆，其特征在于：金属底层（4）厚度为100nm-200nm。
3.根据权利要求2所述的复合涂层活塞杆，其特征在于：硬质涂层（5）厚度为2μm-5μm。
4.根据权利要求3所述的复合涂层活塞杆，其特征在于：硬质涂层（5）包括多层成分不同的金属氮化物或金属碳氮化物。
5.根据权利要求4所述的复合涂层活塞杆，其特征在于：固体润滑表层（6）为厚度为80nm-120nm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420077332.5U CN203756974U (zh) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | 复合涂层活塞杆 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201420077332.5U CN203756974U (zh) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | 复合涂层活塞杆 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203756974U true CN203756974U (zh) | 2014-08-06 |
Family
ID=51252253
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201420077332.5U Expired - Fee Related CN203756974U (zh) | 2014-02-21 | 2014-02-21 | 复合涂层活塞杆 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203756974U (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103775634A (zh) * | 2014-02-21 | 2014-05-07 | 四川金星压缩机制造有限公司 | 复合涂层活塞杆及其制造方法 |
| CN104862658A (zh) * | 2015-05-18 | 2015-08-26 | 山东大学 | W-s-c-n自润滑梯度涂层刀具及其制备工艺 |
| CN105714196A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-06-29 | 马鲁楠 | 一种用于柱塞泵的柱塞副的制造方法 |
| CN111962123A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-11-20 | 马鞍山市小沈车行 | 一种铝合金耐磨件的表面处理方法、内燃机活塞及其应用 |
| CN114540751A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-05-27 | 苏州热工研究院有限公司 | 核电应急柴油发电机活塞环及活塞环上润滑主体层的沉积方法 |
-
2014
- 2014-02-21 CN CN201420077332.5U patent/CN203756974U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103775634A (zh) * | 2014-02-21 | 2014-05-07 | 四川金星压缩机制造有限公司 | 复合涂层活塞杆及其制造方法 |
| CN104862658A (zh) * | 2015-05-18 | 2015-08-26 | 山东大学 | W-s-c-n自润滑梯度涂层刀具及其制备工艺 |
| CN104862658B (zh) * | 2015-05-18 | 2017-06-09 | 山东大学 | W‑s‑c‑n自润滑梯度涂层刀具及其制备工艺 |
| CN105714196A (zh) * | 2016-04-11 | 2016-06-29 | 马鲁楠 | 一种用于柱塞泵的柱塞副的制造方法 |
| CN111962123A (zh) * | 2020-08-21 | 2020-11-20 | 马鞍山市小沈车行 | 一种铝合金耐磨件的表面处理方法、内燃机活塞及其应用 |
| CN114540751A (zh) * | 2022-03-01 | 2022-05-27 | 苏州热工研究院有限公司 | 核电应急柴油发电机活塞环及活塞环上润滑主体层的沉积方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103775634A (zh) | 复合涂层活塞杆及其制造方法 | |
| CN203756974U (zh) | 复合涂层活塞杆 | |
| CN105112858B (zh) | 一种多层结构的纳米复合刀具涂层 | |
| CN103160781B (zh) | 模具钢表面多层梯度纳米复合类金刚石薄膜的制备方法 | |
| CN108396292A (zh) | 一种压铸模具用复合涂层及其制备方法 | |
| CN105239039B (zh) | 一种多层纳米复合涂层冲压模具及其制备方法 | |
| US8017226B2 (en) | Hard film-coated member and jig for molding | |
| JP6920698B2 (ja) | 摺動部材及び被覆膜 | |
| CN107130213B (zh) | 多元合金复合薄膜制备设备和制备方法 | |
| CN104480478B (zh) | 一种渗氮pvd复合涂层及其制备方法 | |
| CN101698362A (zh) | 一种自润滑硬质纳米复合多层涂层及其制备方法 | |
| CN103273687A (zh) | TiSiN+ZrSiN复合纳米涂层刀具及其制备方法 | |
| CN105088127B (zh) | 一种涂层及其制备方法 | |
| CN108251797B (zh) | 一种钛合金切削刀具用TiAlN/CrN多层涂层及其制备方法 | |
| CN107034440A (zh) | 一种复合类金刚石碳膜及其制备方法 | |
| CN106756820A (zh) | 含类金刚石复合涂层及其制备方法 | |
| CN107815645A (zh) | 一种低摩擦系数MoS2基金属复合固体润滑膜 | |
| CN106222616A (zh) | 一种谐波减速器用刚轮离子镀类石墨自润滑膜层的方法 | |
| CN106119783B (zh) | 功能梯度的类金刚石碳薄膜及其制备方法和制品 | |
| CN109097731A (zh) | 一种AlCrN/AlCrYN多元多层涂层及其制备方法和应用 | |
| KR100818165B1 (ko) | 윤활성과 내마모성이 우수한 다층복합피막의 제조방법 | |
| KR102660356B1 (ko) | 성능 향상된 탭 드릴 | |
| CN107245697A (zh) | 增强液压系统摩擦副耐磨特性的方法及液压系统摩擦副、液压系统 | |
| Vetter | Surface treatments for automotive applications | |
| CN103290358A (zh) | 用于机械零部件表面耐磨损、耐腐蚀的复合涂层及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee |
Owner name: SICHUAN JINXING CLEAN ENERGY EQUIPMENT CO., LTD. Free format text: FORMER NAME: SICHUAN JINXING COMPRESSOR MANUFACTURING CO., LTD. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 610036 Yingbin international, No. 19, West 1st Road, Jinniu District, Sichuan, Chengdu Patentee after: Sichuan Venus clean energy equipment limited-liability company Patentee after: Southwest Petroleum University Patentee after: Sichuan Jinxing Petroleum and Chemical Machinery Equipment Co., Ltd. Patentee after: The sub-Venus special equipment Co., Ltd that connects in Sichuan Address before: Jinniu District Golden Road Chengdu city Sichuan province 610036 No. 166 Patentee before: Sichuan Jinxing Compressor Manufacturing Co., Ltd. Patentee before: Southwest Petroleum University Patentee before: Sichuan Jinxing Petroleum and Chemical Machinery Equipment Co., Ltd. Patentee before: The sub-Venus special equipment Co., Ltd that connects in Sichuan |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140806 Termination date: 20180221 |