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   本文介紹了采用 PVD 處理方法獲得的 DLC 涂層，針對(duì) DLC 涂層應(yīng)用于活塞環(huán)，提高活塞環(huán)耐磨、減摩性能做了重點(diǎn)介紹，并敘述了該領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)。活塞環(huán)PVD 處理方法 DLC 涂層耐磨、減摩、摩擦功耗自1860 年法國(guó)人勒努瓦 (Lenoir，Jean Joseph Etienne) 首次在內(nèi)燃機(jī)中采用了彈力活塞環(huán)，經(jīng)過一百多年的發(fā)展，內(nèi)燃機(jī)活塞環(huán)的結(jié)構(gòu)、尺寸設(shè)計(jì)日趨系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，目前改進(jìn)的重點(diǎn)主要集中在材料和表面處理，特別是表面處理技術(shù)的突破會(huì)是以后活寒環(huán)技術(shù)發(fā)展的前沿。本文重點(diǎn)介紹一種近幾年來活塞環(huán)領(lǐng)域內(nèi)廣泛關(guān)注的表面處理涂層一-類金剛石涂層(DLC)。

什么是PVD處理技術(shù)？

PVD是為物理氣沉積，它本是鍍膜行業(yè)一種常用的鍍膜處理方法。物理氣相沉積法 (PVD) 又可分為真空鍍，真空射和離子鍍等等，在活寒環(huán) DLC 涂層上采用的濺射+離子源技術(shù)是把工件經(jīng)清洗烘干等前處理后放進(jìn)封閉的膠室內(nèi)通過抽真空、然發(fā)，電離或?yàn)R射等過程，最終在工件表面形成金屬化合物過渡層和摻雜 DLC 涂層。

金屬離子來源于靶材，PVD處理時(shí)根不同的金屬靶材和反應(yīng)氣休，會(huì)生成不同種類的涂層，如: TIN(金黃色)、ZrN(青黃色)、CrN(銀灰色)、DLC(黑色)等等。PVD 是一種鍍方法，而不是鍍層種類。

PVD 是一種鍍膜的處理方法。而DLC 涂層就是一種采用 PVD處理方法獲得的涂層。DIC 是類金剛石涂層，兼具了金剛石和石的特性，由于含有金剛石成分，涂層硬度高，是普通鍍硬鉻環(huán)或氮化環(huán)硬度的 2~3 倍，具有更高的耐磨損性能,同時(shí)由于含有石墨成分，其摩擦系數(shù)極低(0.2 以下)，降低了環(huán)對(duì)缸套的攻擊性，在惡劣潤(rùn)滑條件下提高了環(huán)的抗拉缸性能，同時(shí)對(duì)解決活塞環(huán)早期異常磨損效果顯著。同為 PVD 處理方式獲得，DLC 涂層與 CrN 硬質(zhì)涂層比較，其最為突出的優(yōu)點(diǎn)是大大降低了活塞環(huán)摩擦功耗。在發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)，為了改善發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油耗，應(yīng)盡可能地將燃燒能量無損地作為驅(qū)動(dòng)力加以有效利用。減少發(fā)動(dòng)機(jī)滑動(dòng)部件摩擦可直接降低這種能量的損失，它直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)燃油耗的改善。資料顯示活塞/活塞環(huán)部分的摩擦隨著發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的升高而增加，在發(fā)動(dòng)機(jī)總摩擦損失中占 40~50%，而DLC 涂層活塞環(huán)可有效降低摩擦功耗。

DLC 涂層應(yīng)用于活塞環(huán)，選擇不同的金屬和金屬氮化物、碳化物作為過渡層，DLC 層摻雜金屬合金。這些工作都不同程度的改進(jìn)了 DLC 涂層的力學(xué)、摩擦磨損以及各種物理化學(xué)性能，從而解決了 DLC 涂層應(yīng)用于活塞環(huán)的一些技術(shù)瓶頸。目前在活塞環(huán)上主要是采用先將活塞環(huán)進(jìn)行氣體氮化或離子氮化,然后再與 DLC 涂層結(jié)合的復(fù)合處理方式，由于氮化后的活塞環(huán)基體表面有較深的硬化層,具有一定的硬度、耐磨性和殘余壓應(yīng)力,構(gòu)成了DLC 涂層理想支承體,其承載能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過未氮化基材，涂層的附著性能都大為提高。同時(shí)由于進(jìn)行了全表面的氮化處理，進(jìn)而提高了活塞環(huán)的整體耐磨性。