一种用于发动机活塞环的微纳米复合涂层及其制备方法

项目分类:新技术

     

更新时间:2017-05-10

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技术简介:本发明提供一种用于发动机活塞环表面的微纳米涂层,该涂层具有较高的硬度、结合强度,抗高温粘着磨损性能、抗高温氧化性能强,能满足活塞环恶劣工作环境的使用要求。具体实施步骤如下: (1)活塞环表面预处理:使用741金属清洗剂超声波清洗15分钟后自来水冲洗,在丙酮中超声波清洗2次,经无水乙醇脱水后迅速烘干。 (2)轰击清洗活塞环表面氧化层:将表面预处理后的活塞环放入多弧离子镀设备真空室中,置于能公转和自转的支架上;抽真空,使多弧离子镀设备真空度达到2~5×10-3Pa,烘烤温度为200~300℃,然后通入2~4Pa的氩气,活塞环在600~1000V的轰击电压下溅射清洗15~30分钟。 (3)过渡缓冲层的制备:保持工件烘烤温度为200~300℃,旋转速度不变,降低氩气流量,通入0.2~0.8Pa的氩气,首先用300~500V的轰击电压引弧高纯Cr靶继续轰击清洗10~20分钟,然后降低轰击电压到100~300V,沉积Cr过渡层时间约5~15分钟。充入工作气体氮气0.6~1Pa,引弧高纯Cr靶,沉积CrN薄膜过渡缓冲层时间约30~60分钟。 (4)CrN基微纳米复合薄膜的制备:保持工件烘烤温度为200~300℃,旋转速度不变,保持腔体真空度为0.5~1Pa,工作气体氮气分压0.4~1Pa,保护气体氩气分压0.1~0.5Pa,引弧高纯Cr靶和TiAl靶。其中Cr靶弧流值范围为40~60A,TiAl靶弧流值范围为40~60A,基体偏压为-200~300V,镀膜时间为4~10小时。 (5)镀膜后真空保温处理:镀膜结束后,保持真空度2~5×10-3Pa,真空室温度为200~300℃,旋转速度不变,真空保温20~40分钟后,逐渐降低温度到室温。 技术指标:薄膜外观:薄膜表面呈银白金属色,表面均匀光滑、粗糙度小,晶粒尺寸为0.5~1μm; 薄膜厚度:10~30 μm; 硬度:15~25 GPa 结合强度:临界载荷40~50 N 抗高温磨损性:摩擦系数是Cr镀层的30~50%,抗高温磨损能力是Cr镀层的4~6倍。 适用范围:技术可应用的行业、领域以及产品等。

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