一种PVD球墨铸铁活塞环制造技术

一种PVD球墨铸铁活塞环，包括活塞环基体（1）及其表面附着的PVD镀层，所述PVD镀层包括由内至外依次设置的Cr打底层（2）、CrMeN/CrN混合过渡层（3）和CrMeN镀层（4）。克服了难以在具有疏松缩孔等缺陷和大颗粒石墨外露的球墨铸铁活塞环表面制备PVD镀层的难题，成功制备膜基结合强度高且镀层质量好的PVD球墨铸铁活塞环。

PVD nodular cast iron piston ring

A kind of PVD nodular cast iron piston rings, piston ring (1) comprises a substrate and PVD coating attached to the surface of the PVD coating, including from the inside to the outside are arranged in Cr layer (2), CrMeN/CrN (3) and mixed layer CrMeN coating (4). To overcome the difficulty in having surface of nodular cast iron piston ring by loose shrinkage and large particles of graphite exposed problems of PVD coating, preparation of membrane with PVD nodular cast iron piston ring of high strength and good coating quality.

【技术实现步骤摘要】
一种PVD球墨铸铁活塞环
本技术涉及一种发动机活塞环，具体涉及一种PVD球墨铸铁活塞环。
技术介绍
目前，重载柴油发动机活塞环，尤其是顶环材质主要为球墨铸铁材料。为了应对大马力发动机功率密度的不断提升以及越来越严苛的节能环保法规，工程师采用PVD（物理气相沉积）技术对活塞环表面进行处理，以提高其耐磨减摩性能，并达到降低发动机摩擦功和比油耗，且减少碳排放的效果。但是，球墨铸铁活塞环的球墨铸铁材料内部存在疏松和缩孔等缺陷，同时碳成分主要以大颗粒石墨形式存在；而疏松缩孔和大颗粒石墨使得PVD涂层与活塞环基体的膜基结合强度不足，在实际苛刻工况下极易发生剥落等严重失效，因此导致在球墨铸铁活塞环工作面沉积PVD涂层成为一大技术难点。专利号为2011200363469的中国技术专利《具有离子氮化白亮层与PVD镀层的球墨铸铁活塞环》公开了一种球墨铸铁活塞环，包括球墨铸铁材料制作的本体，的本体表面由内而外依次覆盖着氮化白亮层和PVD镀层。该专利在球墨铸铁本体上预处理得到一层氮化白色层，将铸铁活塞环的疏松缩孔缺陷和石墨部位基本覆盖，从而使得后续制备的PVD镀层膜基结合力大大增加，且薄膜质量好。但是，该专利由于采用了离子氮化预处理工艺，增加了PVD球墨铸铁活塞环的工艺流程，从而提升了制造成本。
技术实现思路
本技术针对现有较难在球墨铸铁活塞环工作面沉积PVD涂层等问题，提供一种PVD球墨铸铁活塞环。为实现上述目的，本技术的技术解决方案是：一种PVD球墨铸铁活塞环，包括活塞环基体及其表面附着的PVD镀层，所述PVD镀层包括由内至外依次设置的Cr打底层，CrMeN/CrN混合过渡层和CrMeN镀层，所述的Cr打底层厚度为1-3μm，所述活塞环基体的制造材料为球墨铸铁材料。所述的PVD镀层的厚度为5‐10μm。与现有技术相比较，本技术的有益效果是：1、本技术中Cr打底层足够厚将整个活塞环基体工作面覆盖住，克服了难以在具有疏松缩孔等缺陷和大颗粒石墨外露的球墨铸铁活塞环表面制备PVD镀层的难题，避免了活塞环基体的疏松缩孔和外露的石墨大颗粒对CrMeN镀层的制备产生的不利影响，提升了PVD镀层与活塞环基体的膜基结合力，成功制备膜基结合强度高且镀层质量好的PVD球墨铸铁活塞环。2、本技术中CrMeN/CrN混合过渡层既可以很好的连接Cr打底层，又可以为CrMeN镀层的生长提供良好的环境，从而进一步提升了PVD镀层与基体的膜基结合力；且由于各元素之间很好的化学亲和力降低了PVD镀层的内应力，因此其提高了PVD镀层的质量，提升了本活塞环的可靠性。附图说明图1是本技术结构示意图。图中：活塞环基体1，Cr打底层，CrMeN/CrN混合过渡层3，CrMeN镀层4。具体实施方式以下结合附图说明和具体实施方式对本技术作进一步的详细描述。参见图1，一种PVD球墨铸铁活塞环，包括活塞环基体1及其表面附着的PVD镀层，所述PVD镀层包括由内至外依次设置的Cr打底层2、CrMeN/CrN混合过渡层3和CrMeN镀层4。活塞环基体1和Cr打底层2的边界及CrMeN/CrN混合过渡层3和CrMeN镀层4的边界，结合好，PVD镀层整体均匀致密。此处的Me为Al、Mo等一种或多种金属元素。此处所述的活塞环基体1制造材料为球墨铸铁。参见图1，所述的所述PVD镀层的厚度为5‐10μm。参见图1，所述的Cr打底层2厚度为1-3μm。实施例一：一种PVD球墨铸铁活塞环，包括活塞环基体1和PVD镀层，所述活塞环基体1制造材料为球墨铸铁，PVD镀层厚度为5-10μm，由内至外依次为：Cr打底层2厚度为1-3μm、CrMeN/CrN混合过渡层3厚度为1-3μm、CrMeN镀层4厚度为3-4μm。本实施例中，Me元素为Al，经划痕仪试验检测，该PVD镀层与活塞环基体1的结合力为临界载荷Lc2≥100N。实施例二：一种PVD球墨铸铁活塞环，包括活塞环基体1和PVD镀层，所述活塞环基体1制造材料为球墨铸铁，PVD镀层厚度为5-10μm，由内至外依次为：Cr打底层2厚度为1-3μm、CrMeN/CrN混合过渡层3厚度为1-3μm、CrMeN镀层4厚度为3-4μm。本实施例中Me元素为TiAl元素。以上内容是结合具体的优选实施方式对本技术所作的进一步详细说明，不能认定本技术的具体实施只局限于这些说明。对于本技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种PVD球墨铸铁活塞环，包括活塞环基体（1）及其表面附着的PVD镀层，其特征在于：所述PVD镀层包括由内至外依次设置的Cr打底层（2）、CrMeN/CrN混合过渡层（3）和CrMeN镀层（4），所述的Cr打底层厚度为1‑3μm，所述活塞环基体（1）的制造材料为球墨铸铁材料。

【技术特征摘要】
1.一种PVD球墨铸铁活塞环，包括活塞环基体（1）及其表面附着的PVD镀层，其特征在于：所述PVD镀层包括由内至外依次设置的Cr打底层（2）、CrMeN/CrN混合过渡层（3）和CrMeN镀...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢求元，周志亮，卢柳林，吴永强，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42