活塞环及制造方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110678675A(43)申请公布日2020.01.10(21)申请号201880035613.5(74)专利代理机构北京汇信合知识产权代理有(22)申请日2018.06.01限公司11335代理人李宏悦(30)优先权数据15/612,0622017.06.02US(51)Int.Cl.F16J9/26(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日2019.11.29(86)PCT国际申请的申请数据PCT/EP2018/0645002018.06.01(87)PCT国际申请的公布数据WO2018/220192EN2018.12.06(71)申请人马勒国际有限公司地址德国斯图加特(72)发明人法比奥·曼德斯·德·阿劳约若泽·瓦伦廷·利马·萨拉班多权利要求书2页说明书7页附图2页(54)发明名称活塞环及制造方法(57)摘要用于往复式内燃机的活塞的活塞环及制造活塞环的方法。所述活塞环包括具有外周表面的主体。摩擦涂层形成在所述主体的外周表面上。所述摩擦涂层具有多层结构，并且包括较硬的基层和覆盖在所述基层上的较多孔的顶层。CN110678675ACN110678675A权利要求书1/2页1.一种活塞环，包括：主体，其具有外周表面；以及摩擦涂层，其覆盖在所述主体的所述外周表面上，所述摩擦涂层包括基层和覆盖在所述基层上的顶层，其中，所述顶层包括基于过渡金属的氮化物的材料，所述过渡金属选自由钛(Ti)、锆(Zr)、钒(V)、铌(Nb)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)以及它们的组合组成的组，并且其中，与所述基层的孔隙率和维氏硬度相比，所述顶层具有相对较高的孔隙率和相对较低的维氏硬度。2.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述顶层的维氏硬度与所述基层的维氏硬度的比率可以在0.2：1至0.7：1的范围中。3.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述顶层具有在800-1200HV的范围中的维氏硬度，而所述基层具有在1300-2500HV的范围中的维氏硬度。4.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述基层包括基于过渡金属的氮化物的材料，所述过渡金属选自由钛(Ti)、锆(Zr)、钒(V)、铌(Nb)、铬(Cr)、钼(Mo)、钨(W)以及它们的组合组成的组，并且其中，所述基层具有在1300-1700HV的范围中的维氏硬度。5.根据权利要求4所述的活塞环，其中，所述顶层的维氏硬度与所述基层的维氏硬度的比率可以在0.5：1至0.7：1的范围中。6.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述基层包括基于类金刚石碳(DLC)的材料，所述材料具有在1800-2500HV的范围中的维氏硬度。7.根据权利要求6所述的活塞环，其中，所述顶层的维氏硬度与所述基层的维氏硬度的比率可以在0.2：1至0.6：1的范围中。8.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述顶层包括基于铬的氮化物的材料。9.根据权利要求8所述的活塞环，其中，所述基层包括基于铬的氮化物的材料。10.根据权利要求9所述的活塞环，其中，所述基于铬的氮化物的材料包括40-70原子百分比的铬(Cr)和30-60原子百分比的氮(N)。11.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述顶层具有在5-25μm的范围中的厚度且所述基层具有在5-25μm的范围中的厚度，并且其中，所述顶层的厚度小于所述基层的厚度。12.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述摩擦涂层具有在5-100μm的范围中的厚度。13.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述摩擦涂层不包括聚合物材料或者干润滑剂。14.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述主体包括开口的环形主体。15.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述摩擦涂层的顶层限定所述活塞环的气缸壁接合表面，并且具有显示出多个谷和脊的轮廓。16.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述摩擦涂层的顶层允许在发动机运行的初始磨合阶段期间在所述活塞环与气缸的内壁之间建立有效的气密密封。17.根据权利要求1所述的活塞环，其中，所述摩擦涂层的基层为所述活塞环提供长期高温耐磨性以及低摩擦阻力。18.根据权利要求1所述的活塞环，包括：2CN110678675A权利要求书2/2页氮化层，其形成在所述主体的外表面处；以及中间涂层，其形成在所述主体的所述外周表面上、在所述氮化层与所述摩擦涂层之间。19.一种制造活塞环的方法，包括：提供具有外表面的开口的环形主体，所述开口的环形主体包括上表面、下表面、内周表面以及在所述上表面与所述下表面之间延伸的外周表面；将所述开口的环形主体暴露于含氮的环境足够的时间以沿着所述主体的外表面制造氮化层；在所述环形主体的外周表面上沉积铬中间层；以及遍布所述铬中间层在所述环形主体的外周表面上沉积摩擦涂层，所述摩擦涂层包括基层