用于活塞环的超耐磨抗冲击多层DLC涂层及生产工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种用于活塞环的超耐磨抗冲击多层DLC涂层，其包括依次生成在活塞环的基体上的磁控溅射的基底层、磁控溅射的支撑层以及ta‑C功能层，所述的ta‑C功能层为磁控溅射生成的S‑C层与电弧沉积生成的A‑C层交替设置多次重复生成的功能层。本发明专利技术的用于活塞环的超耐磨抗冲击多层DLC涂层，采用磁控溅射生成金属打底，磁控溅射生成支撑层，ta‑C采用磁控溅射生成S‑C层，采用直流电源电弧沉积生成A‑C层，制成的DLC涂层表面硬度能达到HV2500～3500HV，CrMeN支撑层硬度能达到1500～2500HV，而且生成的DLC涂层在400℃高温下的耐磨、抗冲击的能力大幅度提升，能够满足内燃机活塞环组副的苛刻的摩擦工况条件，使DLC涂层在汽车零部件特别是活塞环上的得到推广应用。

【技术实现步骤摘要】
用于活塞环的超耐磨抗冲击多层DLC涂层及生产工艺
本专利技术涉及涂层材料及涂层生产工艺
，特别是涉及一种用于活塞环的超耐磨抗冲击多层DLC涂层及生产工艺。
技术介绍
随着低碳排放标准要求越来越苛刻，提高发动机的燃油经济性迫在眉睫。发动机零件如活塞环的外圆面设置低摩擦系数的DLC涂层可以有效降低摩擦功消耗，提高发动机的能源转化率。发动机的活塞环中，第一道压缩环的使用工作温度在300～400℃，在缸体内进行上下反复运动，需要承受较强的冲击和高温，传统的活塞环使采用PACVD沉积工艺在活塞环表面生成DLC（如WC+a:C-H），其耐高温性能差，容易析氢，抗冲击性也不佳。而采用石墨靶材通过电弧沉积获得的单一结构ta-C虽有改善，但是在300～400℃的高温条件下仍存在SP3金刚石相转为SP2石墨相的风险。因而现有的活塞环上使用的DLC涂层仍然无法完全满足内燃机活塞环组副的苛刻的摩擦工况条件，在高温条件下的涂层性能极大地限制了DLC涂层在汽车零部件特别是活塞环上的进一步推广应用，因而需要对其进行改进。
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种用于活塞环的超耐磨抗冲击多层DLC涂层，其特征在于：其包括依次生成在活塞环的基体上的磁控溅射的基底层、磁控溅射的支撑层以及ta-C功能层，所述的ta-C功能层为磁控溅射生成的S-C层与电弧沉积生成的A-C层交替设置多次重复生成的功能层。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于活塞环的超耐磨抗冲击多层DLC涂层，其特征在于：其包括依次生成在活塞环的基体上的磁控溅射的基底层、磁控溅射的支撑层以及ta-C功能层，所述的ta-C功能层为磁控溅射生成的S-C层与电弧沉积生成的A-C层交替设置多次重复生成的功能层。


2.如权利要求1所述的用于活塞环的超耐磨抗冲击多层DLC涂层，其特征在于：所述的支撑层为CrMeN支撑层，其中的Me包括但不限于Mo和V，支撑层的厚度为2～4μm。


3.如权利要求1所述的用于活塞环的超耐磨抗冲击多层DLC涂层，其特征在于：所述的基底层为Cr基底层，所述的Cr基底层的厚度为0.1～0.8μm。


4.如权利要求1所述的用于活塞环的超耐磨抗冲击多层DLC涂层，其特征在于：所述的ta-C功能层中，S-C层与A-C层交替次数为10-50次，每层S-C层的厚度为50～100nm，每层A-C层的厚度为250～300nm，设置在CrMeN支撑层外表面的为S-C层，设置在ta-C功能层最外部的是A-C层。


5.一种用于活塞环的超耐磨抗冲击多层DLC涂层的生产工艺，其特征在于：其包括以下生产步骤：
S1用九槽清洗生产线清洗需要生成涂层的活塞环工件；
S2将清洗好的活塞环工件固定在转架上，将整个转架放入涂层设备内，涂层设备为具有磁控溅射和电弧沉积功能的涂层设备；
S3涂层设备内部装入磁控Cr，Me（Me=Mo，V），磁控C，电弧C四组靶材，抽真空至本底真空5×10-3Pa，涂层设备加热到160-200℃，将转架的转速设置在1-3转/分钟；
S4Ar+离子清洗；涂层设备内气压和温度稳定在上述的数值后，通入高纯度Ar气，使气压控制在0.6-1.0Pa，灯丝上部加热持续离子化Ar气，产生Ar+离子，同时底部辅助阳极通电，吸收离子化产生的电子，得到高浓度的Ar+离子，在基体上施加-200V到-500V的负偏压，得到的Ar+离子与零件之间形成很高的电势差，Ar+离...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜鑫，张军，金章斌，邓晓良，
申请(专利权)人：苏州吉恒纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32