一种具有软化DLC涂层的活塞环制造技术

本实用新型专利技术涉及活塞环加工技术领域，尤其是涉及一种具有软化DLC涂层的活塞环。活塞环的运行面和下侧面的最外层或仅在运行面的最外层至少部分设置有DLC涂层，DLC涂层的厚度不大于30μm；DLC涂层至少部分包含采用激光照射的软化DLC涂层，激光照射处理DLC涂层，使DLC涂层中至少部分的金刚石结构SP3键转化为石墨结构SP2键。经过激光处理后的活塞环会在不影响性能的情况下可以快速进行活塞环和缸套之间的磨合。本方案与现有的磨削或者打磨的方式相比，可以大幅度降低处理时间以及提升效率。可以大幅度降低处理时间以及提升效率。可以大幅度降低处理时间以及提升效率。

【技术实现步骤摘要】
一种具有软化DLC涂层的活塞环


[0001]本技术涉及活塞环加工
，尤其是涉及一种具有软化DLC涂层的活塞环。

技术介绍

[0002]高爆发压力和高功率将会是下一代发动机技术升级的主要特征之一，而高的爆发压力和功率则对发动机耐久性提出了更苛刻的要求。发动机缸套作为发动机核心零部件之一，将会面临着更高的耐久可靠性需求挑战。
[0003]DLC(类金刚石)涂层的活塞环，由于其高的涂层硬度和低的摩擦系数，受到越来越多的重视和应用。DLC涂层由于其高的硬度，对于活塞环涂层之后的表面加工提出了高的挑战。现有的DLC活塞环涂层之后的表面粗糙度的加工，多采用磨削或者砂纸打磨方式，但由于DLC的超高硬度，DLC活塞环表面粗糙度很难降低或者需要花费比较高的成本来降低。

技术实现思路

[0004]本技术提供了一种具有软化DLC涂层的活塞环，以缓解现有技术中存在的活塞环表面粗糙度的加工工艺效率低、成本高、难度大等问题。
[0005]为了缓解上述技术问题，本技术提供的技术方案在于：
[0006]一种具有软化DLC涂层的活塞环，所述活塞环的运行面和下侧面的最外层或仅在运行面的最外层至少部分设置有DLC涂层，所述DLC涂层的厚度不大于30μm；
[0007]所述DLC涂层至少部分包含采用激光照射的软化DLC涂层，所述的激光照射的软化DLC涂层为采用激光照射处理所述DLC涂层，使所述DLC涂层中至少部分的金刚石结构SP3键转化为石墨结构SP2键的DLC涂层。
[0008]更进一步地，在活塞环最外层的涂层中，所述软化DLC涂层的总面积占所述DLC涂层总面积的比例与所述软化DLC涂层的厚度成反比。即所述的软化DLC涂层的面积占所述DLC涂层总面积的比例越大，所述软化DLC涂层的厚度越小。
[0009]更进一步地，激光照射软化过程所使用激光的温度不低于250℃。
[0010]更进一步地，对活塞环涂覆DLC涂层后，以及在激光照射处理前，在DLC表面涂覆黑色金属粉末。
[0011]更进一步地，所述黑色金属粉末包括铁，钴，镍，铬或锰的氧化物。
[0012]更进一步地，所述软化DLC涂层非连续分布于所述DLC涂层，且所述软化DLC涂层的厚度为1
‑
20μm。
[0013]更进一步地，激光照射软化DLC涂层为非连续的点状、片状均匀分布，或以连续均匀的网格状分布。
[0014]更进一步地，以活塞环开口处为0
°
位置，激光软化区域设置于活塞环开口两侧圆心角为
±
30
°
范围内。
[0015]更进一步地，所述软化DLC涂层连续分布于所述DLC涂层。
[0016]更进一步地，所述软化DLC涂层厚度小于5um。
[0017]本方案提供的活塞环通过在DLC表面形成较多的SP2结构，由于SP2结构相对于SP3结构软(SP2为平面状的石墨结构，性质较软，SP3为立体网状的金刚石结构，性质较硬)，因此经过激光处理后的活塞环会在不影响性能的情况下可以快速进行活塞环和缸套之间的磨合，并且，本方案与现有的磨削或者打磨的方式相比，可以大幅度降低处理时间以及提升效率。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1本技术实施方式提供的SP2和SP3结构转化的示意图；
[0020]图2为技术实施方式提供的活塞环的局部示意图；
[0021]图3为图2中的活塞环的外圆环的断面图；
[0022]图4为图3的俯视图。
[0023]图标：
[0024]100
‑
活塞环；110
‑
基材；120
‑
DLC涂层；130
‑
激光软化层。
具体实施方式
[0025]实施例一
[0026]本实施例提供了一种具有软化DLC涂层的活塞环，请一并参见图1只图4，活塞环的运行面和下侧面的最外层或仅在运行面的最外层至少部分设置有DLC涂层，DLC涂层的厚度不大于30μm；
[0027]DLC涂层至少部分包含采用激光照射的软化DLC涂层，激光照射处理DLC涂层，使DLC涂层中至少部分的金刚石结构SP3键转化为石墨结构SP2键。
[0028]本方案提供的活塞环通过在DLC表面形成较多的SP2结构，由于SP2结构相对于SP3结构软(SP2为平面状的石墨结构，性质较软，SP3为立体网状的金刚石结构，性质较硬)，因此经过激光处理后的活塞环会在不影响性能的情况下可以快速进行活塞环和缸套之间的磨合。
[0029]以下对软化DLC涂层的性能参数进行详细说明：
[0030]较为优选地，软化DLC涂层的总面积占DLC涂层总面积的比例与软化DLC涂层的厚度成反比，也即，软化DLC涂层的总面积/DLC涂层的总面积的比值与软化DLC涂层的厚度成反比，上述比值越大，软化DLC涂层的厚度越小，上述比值越小，软化DLC涂层的厚度越大。
[0031]较为优选地，激光照射软化过程所使用激光的温度不低于250℃。激光处理的温度和DLC的类型有关系，如果DLC的SP3含量比较高，例如到达了钻石的级别，那么需要的温度就比较高，相关文献显示可能要到1000
°
以上，但是如果SP3含量比较小，例如60％左右，激光温度无需设置过高。
[0032]较为优选地，对活塞环涂覆DLC涂层后，以及在激光照射处理前，在DLC表面涂覆黑
色金属粉末。黑色金属作为催化剂，在高温条件下，黑色金属加速分解SP3结构为SP2结构。因此，在活塞环DLC涂层之后，在DLC表面覆盖一层黑色金属粉末，之后再进行激光处理，这种方式会更快的加速DLC表面SP3结构转换为SP2结构。黑色金属粉末包括铁，钴，镍，铬或锰的氧化物。
[0033]软化DLC涂层在活塞表面有非连续布局和连续布局两种方式，以下对两种方式进行详细说明：
[0034]关于非连续布局，介绍如下：
[0035]软化DLC涂层非连续分布于DLC涂层，且软化DLC涂层的厚度为1
‑
20μm。优选地，激光照射软化DLC涂层为非连续的点状、片状均匀分布，或以连续均匀的网格状分布。非连续状态的软化DLC涂层可以360度范围内分布于活塞环的周向，也可分布于局部，优选地，以活塞环开口处为0
°
位置，激光软化区域设置于活塞环开口两侧圆心角为
±
30
°
范围内。
[0036]关于连续布局，介绍如下：
[0037]软化DLC涂层连续分布于DLC涂层，软化DLC涂层厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有软化DLC涂层的活塞环，其特征在于，所述活塞环的运行面和下侧面的最外层或仅在运行面的最外层至少部分设置有DLC涂层，所述DLC涂层的厚度不大于30μm；所述DLC涂层至少部分包含软化DLC涂层。2.根据权利要求1所述的活塞环，其特征在于，在活塞环最外层的涂层中，所述软化DLC涂层的总面积占所述DLC涂层总面积的比例与所述软化DLC涂层的厚度成反比。3.根据权利要求2所述的活塞环，其特征在于，所述软化DLC涂层采用激光照射，激光照射软化过程所使用激光的温度不低于250℃。4.根据权利要求3所述的活塞环，其特征在于，对活塞环涂覆DLC涂层后，以及在激光照射处理前，在DLC表面涂覆黑色金属粉末。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的活塞环，其特征在于，所述软化DLC涂层非连续分布于所述DLC涂层，且所述软化DLC涂层的厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋文涛，
申请(专利权)人：马勒汽车技术中国有限公司，
类型：新型
国别省市：