具有离子氮化白亮层与PVD镀层的球墨铸铁活塞环制造技术

本实用新型专利技术涉及一种球墨铸铁活塞环。所要解决的技术问题是提供的活塞环应具有表面硬度高、耐磨性能好的特点。技术方案是：具有离子氮化白亮层与PVD镀层的球墨铸铁活塞环，包括球墨铸铁材料制作的本体；其特征在于所述的本体表面由内而外依次覆盖着氮化白亮层和PVD镀层。所述氮化白亮层的厚度为1～10μm。所述PVD镀层的厚度为6～30μm。所述本体与氮化白亮层之间还有一层氮化扩散层，氮化扩散层厚度为60～250μm。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种发动机部件，具体是球墨铸铁活塞环。
技术介绍
球墨铸铁零部件由于其铸造工艺简便、成型快、成本低而广泛应用于各个行业，目前也普遍用于制造活塞环。为增加球墨铸铁活塞环的耐磨性能和使用寿命，有人尝试对球墨铸铁活塞环进行PVD (Physical Vapor D印osition ；即物理气相沉积)镀层处理。但是由于铸造工艺本身的特点，铸铁材料内部不可避免地存在缩孔缩松等缺陷。在镀膜过程中， 铸造缺陷会造成出气情况，影响镀膜腔体的真空度，导致产品质量不高，生产效率低下的问题。因而，一般情况下球墨铸铁件不适合在高真空设备中进行表面处理。此外，球墨铸铁表面有一定数量的石墨。石墨非常软，镀层与石墨结合力较低，致使镀层与球墨铸铁间的结合力较差。
技术实现思路
本技术的目的是克服上述
技术介绍
的不足，提供一种球墨铸铁活塞环的改进，该活塞环应具有表面硬度高、耐磨性能好的特点。本技术提供的技术方案是具有离子氮化白亮层与PVD镀层的球墨铸铁活塞环，包括球墨铸铁材料制作的本体；其特征在于所述的本体表面由内而外依次覆盖着氮化白亮层和PVD镀层。所述氮化白亮层的厚度为1 10 μ m。所述PVD镀层的厚度为6 30 μ m。所述本体与氮化白亮层之间还有一层氮化扩散层，氮化扩散层厚度为60 250 μ m0本技术的有益效果是由于先在球墨铸铁本体上覆盖了一层氮化白亮层，将铸铁活塞环上的缩孔缩松缺陷和石墨部位基本覆盖，随后进行PVD镀层处理后，PVD镀层结合力显著增强，使用寿命明显增加；而且在镀膜过程中，由于球墨铸铁工件的出气情况大幅减少，有利于保持腔体内的高真空状态，提高产品的镀膜质量。附图说明图1是本技术的横截面结构示意图。图2是图1中的A部放大结构示意图。具体实施方式具有离子氮化白亮层与PVD镀层的球墨铸铁活塞环1，包括球墨铸铁材料制作的本体4 ；所述的本体表面由内而外依次覆盖着氮化白亮层2和PVD镀层3。所述氮化白亮层的厚度为1 10 μ m。所述PVD镀层的厚度为6 30 μ m。本技术制作时，需先采用脉冲电源离子氮化设备对球墨铸铁活塞环进行离子氮化处理，在球墨铸铁表面形成连续或部分连续的氮化白亮层。球墨铸铁表面的氮化白亮层快速覆盖方法的主要工艺参数为离子渗氮的温度为500 570°C，氮化气氛采用氮气和氢气的混合气体，比例为 4 1 1 4，气压为150 600Pa，渗氮保温时间为1 6h。即能够在球墨铸铁表面形成连续的氮化白亮层覆盖。另外本体与氮化白亮层之间还有一层氮化扩散层，氮化扩散层的厚度为60 250 μ m。随后进行PVD镀层处理；真空度为5 X10_5Pa，采用高纯氩气(纯度彡99. 999% ) 溅洗工件1800s，偏压为-500V，镀制过程偏压-65V左右，Cr靶的功率2Kw左右，通入高纯氮气(纯度彡99. 999% ),打底厚度为0. 5 3 μ m，得到CrMeN(其中Me为1种或多种金属元素)镀层总厚度为6 30 μ m。下列结合具体实施例进行描述。实施例1离子氮化处理设备采用脉冲电源离子氮化炉，设定工艺温度为510 530°C，氮氢气体之比例为1 1，气压160 180Pa，保温时间2h。离子氮化工艺完成后，采用随炉冷却的方式，出炉温度低于150°C。离子氮化后的铸铁环经表面除尘除油后，进行PVD镀层表面处理。处理工艺在闭合场非平衡磁控溅射离子镀膜机中进行，镀制的CrMeN镀层厚度为8 12 μ m。采用维氏显微硬度计测量氮化后的铸铁活塞环表面硬度，载荷为lOOgf，载荷持续时间10s，离子氮化后PVD镀层的表面维氏硬度试验载荷为25gf，载荷持续时间为10s。 采用金相法测定氮化层的厚度。采用HRA-150洛氏硬度计进行洛氏压坑试验，加载载荷为 60Kgf，持续时间10s。检测结果如下渗氮后铸铁环工作面获得厚度为1 8μπι连续的氮化白亮层。渗层厚度达到100 μ m，表面连续覆盖着IOym左右的CrMeN镀层。氮化后的铸铁环表面维氏硬度约 600HV100gf，镀膜后的表面硬度约为2000HV25gf。洛氏压坑试验后，压坑边缘完好，证明其良好的压应力载荷的承受能力。权利要求1.具有离子氮化白亮层与PVD镀层的球墨铸铁活塞环，包括球墨铸铁材料制作的本体 ⑷；其特征在于所述的本体表面由内而外依次覆盖着氮化白亮层⑵和PVD镀层(3)。2.根据权利要求1所述的具有离子氮化白亮层与PVD镀层的球墨铸铁活塞环，其特征在于所述氮化白亮层(2)的厚度为1 10 μ m。3.根据权利要求2所述的具有离子氮化白亮层与PVD镀层的球墨铸铁活塞环，其特征在于所述PVD镀层(3)的厚度为6 30 μ m。4.根据权利要求3所述的具有离子氮化白亮层与PVD镀层的球墨铸铁活塞环，其特征在于所述本体与氮化白亮层之间还有一层氮化扩散层，氮化扩散层的厚度为60 250μπι。专利摘要本技术涉及一种球墨铸铁活塞环。所要解决的技术问题是提供的活塞环应具有表面硬度高、耐磨性能好的特点。技术方案是具有离子氮化白亮层与PVD镀层的球墨铸铁活塞环，包括球墨铸铁材料制作的本体；其特征在于所述的本体表面由内而外依次覆盖着氮化白亮层和PVD镀层。所述氮化白亮层的厚度为1～10μm。所述PVD镀层的厚度为6～30μm。所述本体与氮化白亮层之间还有一层氮化扩散层，氮化扩散层厚度为60～250μm。文档编号C23C28/00GK201981259SQ20112003634公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月28日 优先权日2011年1月28日专利技术者周仔麒, 周庆荣, 孙海林, 王军勇 申请人:浙江汇锦梯尔镀层科技有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．具有离子氮化白亮层与ＰＶＤ镀层的球墨铸铁活塞环，包括球墨铸铁材料制作的本体（４）；其特征在于所述的本体表面由内而外依次覆盖着氮化白亮层（２）和ＰＶＤ镀层（３）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙海林，周仔麒，周庆荣，王军勇，
申请(专利权)人：浙江汇锦梯尔镀层科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：86