《用于涂覆活塞环的至少内部面的方法和活塞环.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《用于涂覆活塞环的至少内部面的方法和活塞环.pdf（4页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103620085 A (43)申请公布日 2014.03.05 CN 103620085 A (21)申请号 201180012801.4 (22)申请日 2011.02.17 1020100026875 2010.03.09 DE C23C 16/02(2006.01) F16J 9/00(2006.01) (71)申请人 菲特尔莫古布尔沙伊德有限公司 地址 德国博斯切德 (72)发明人 迪尔克巴伦罗伊特 马卡斯肯尼迪 马卡斯凯勒 拉尔夫拉姆斯 (74)专利代理机构 北京聿宏知识产权代理有限 公司 11372 代理人 吴大建 刘华联 (54) 发明名称 用于涂覆活。
2、塞环的至少内部面的方法和活塞 环 (57) 摘要 本发明涉及一种用于至少部分地涂覆活塞环 内部面的方法， 所述环优选由铸铁或钢组成， 通过 PA-CVD、 辉光放电和 / 或 HIPIMS 方法中的至少一 种来施加 PVD 和 / 或 DLC 涂层。活塞环具有至少 部分地在所述环的内部面上形成的涂层， 所述涂 层为优选通过 PA-CVD、 辉光放电和 / 或 HIPIMS 来 施加的 PVD 和 / 或 DLC 涂层。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2012.09.07 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/EP2011/052342 2011.02.17 (8。
3、7)PCT国际申请的公布数据 WO2011/110411 DE 2011.09.15 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 2 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书2页 (10)申请公布号 CN 103620085 A CN 103620085 A 1/1 页 2 1. 用于至少部分地涂覆活塞环的至少内部面的方法， 所述活塞环优选由铸铁或钢制 成， 其中通过 PA-CVD、 辉光放电和 / 或 HIPIMS 方法中的至少一种来施加 PVD 和 / 或 DLC 层。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其特征在于， 所述涂层实施为。
4、具有 0.1m 到 10m 的 整体厚度。 3.根据权利要求1或2所述的方法， 其特征在于， 所述PVD层包括交替地或同时地沉积 的铬、 钛、 铝和 / 或钨的氮化物和 / 或碳化物。 4. 根据权利要求 1 到 3 中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述 PVD 层具有 800 到 4000HV0.1 的硬度。 5. 根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述 DLC 层包括至少一个、 优选为全部的下述层 ： 具有 1.0m 或更小的层厚度的铬和 / 或钛的粘结层 ； 至少一个具有 0.1m 到 5m 的层厚度的含金属的中间层， 所述中间层为 a-C:H:Me 型， 其中 M。
5、e= 钨、 钛和 / 或铬， 或者为 a-C:H:X 型， 其中 X= 硅、 锗、 氟、 硼、 氧和 / 或氮 ； 以及具有 0.1m 到 5m 的 层厚度的 a-C:H 型的无金属的顶层。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述含金属的DLC层含有纳米晶金属或金 属碳化物沉积物， 例如 WC、 CrC、 SiC、 GeC 和 / 或 TiC。 7. 根据上述权利要求中任一项所述的方法， 其特征在于， 所述 DLC 层的硬度为从 2000 到 5000HV0.002。 8. 一种具有涂层的活塞环， 所述涂层至少部分地形成在内部面上， 并且具有至少一个 优选地通过 PA-CVD、 辉。
6、光放电和 / 或 HIPIMS 施加的 PVD 和 / 或 DLC 层。 权 利 要 求 书 CN 103620085 A 2 1/2 页 3 用于涂覆活塞环的至少内部面的方法和活塞环 技术领域 0001 本发明涉及一种用于涂覆活塞环的至少内部面的方法以及一种活塞环。 背景技术 0002 根据本发明的待涂覆的活塞环典型地提供为内燃机活塞中的两件式刮油环的部 件。 与气缸或气缸套滑动式接触的实际活塞环通过位于内侧上的螺旋压缩弹簧而被压在气 缸套上。 因此， 在活塞环的内部面处， 由于发动机操作期间的动态压力而会在活塞环和螺旋 压缩弹簧之间发生相对运动。这种运动可导致所谓的二次磨损， 其可在活塞环。
7、上以槽内通 道的形式以及在弹簧上以材料磨蚀的形式显示出来。弹簧会卡在槽内通道中， 这便损害了 活塞环的刮拭动作。此外， 执行功能所需的切向力会降低。 0003 DE 19651112A1 涉及一种设在发动机活塞杆上的完全具有涂层的刮油环。 0004 JP 2006349019(A) 公开了具有无定形硬质碳涂层的活塞环。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种用于涂覆活塞环的方法以及一种经涂覆的活塞环， 由此 来改善两件式刮油环的至少一个部件的摩擦和 / 或磨损性能。 0006 一方面， 通过权利要求 1 中所述的方法达到了该目的。 0007 因此， 通过 PA-CVD （等离子辅助化学气相。
8、沉积） 方法、 辉光放电或高电离方法 （例如 HIPIMS） 中的至少一种给优选由铸铁或钢制成的活塞环施加 PVD 和 / 或 DLC 层。对于所述 方法已经发现， 其能以令人惊奇和新颖的方式高质量地和加工技术可行地来形成活塞环内 部面的涂层。因此， 在活塞环的内部面上能够首次提供针对螺旋压缩弹簧或盘簧的有效磨 损防护。应提及地是， 活塞环可在其内部侧上具有用于接收盘簧的槽。关于这一点，“至少 在内部侧上涂覆” 应理解为意味着在活塞环的柱形内部面上以及优选地至少在诸如在盘簧 槽中的与盘簧接触的区域内对活塞环涂覆。然而， 其他表面如侧边和 / 或工作表面也可具 有这里所描述的涂层。 0008 已。
9、经发现， 所述层具有非常低的摩擦系数。 因此， 另外可有利地预期得到盘簧上的 低磨损。最后， 所述层相对地非常耐化学性， 从而能阻止沉积物， 并且有利地达到了整个油 环系统的运动性的进一步改进。DLC 层可为无氢层的形式， 特别是 a-C 或 ta-C 的形式。可 进一步构思出含氢但无金属的层， 例如为 a-C:H 或 ta-C:H 形式。 0009 在其他权利要求中描述了其他优选的改进。 具体实施方式 0010 对于有利地实现了所说明的要求的层厚度， 已经发现其处于0.5m到10m的范 围中。 0011 对于 PVD 层， 在初始测试中已经发现了特别良好的结果， 这里， 所述层由金属铬、 钛。
10、、 铝和钨中的至少一种的氮化物和 / 或碳化物形成。氮化物和碳化物的沉积可交替地或 说 明 书 CN 103620085 A 3 2/2 页 4 同时地发生。 0012 对于具有从 800 到 4000HV0.1 硬度的 PVD 层， 已经达到了特别良好的结果。 0013 对于无定形碳或 DLC 层， 优选考虑具有下面层中的至少一种的结构， 并且活塞环 的基材首先具有层厚度为 1.0m 或更小的铬和 / 或钛的粘结层。这之后是含金属或含半 导体的中间层， 即 a-C:H:Me， 其中钨、 钛或铬作为金属， 或者是 a-C:H:X， 其中 X 是作为半导 体的硅和 / 或锗和 / 或氟、 硼、 。
11、氧和氮组成中的一种或多种。这种中间层的厚度优选为从 0.1m 到 5m。所述结构由具有优选地从 0.1m 到 5m 的厚度的 a-C:H 型的无金属顶 层来完成。 0014 对于含金属的 DLC 中间层， 已经发现了其含有纳米晶金属或金属碳化物沉积物如 WC、 CrC、 SiC、 GeC 或 TiC 时具有特别良好的性能。 0015 对于 DLC 层来说， 已经发现其在硬度为 2000 到 5000HV0.002 时具有有利的性能。 0016 除了上述方法， 溅射和特别是空心阴极辉光放电方法也可用于 DLC 层。 0017 通过权利要求 8 中描述的活塞环进一步实现了上文提及的目的。通过实施上。
12、文描 述的优选方法的特征会获得其优选的实施方案。 0018 应当进一步提及地是， 上述也能适用于这里所述的至少在其内部面上涂覆了的活 塞环， 在申请人同日提交的申请 “Sliding element,in particular a piston ring,and method for coating a sliding element“中描述了该涂层的一个实施方案。 此外， 可有利 地将这里所述的特别是在内部面上涂覆的活塞环与螺旋压缩弹簧相结合， 在同日提交的申 请“Helical compression spring for an oil scraper ring of a piston in an internal combustion engine and method for coating a helical compression spring“中描述了 所述螺旋压缩弹簧的一个实施方案。 说 明 书 CN 103620085 A 4 。