[发明专利]一种新型喷油器油针及其表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机喷油器油针及其表面处理方法。

背景技术

喷油器是柴油机燃油供给系中实现燃油喷射的重要部件，其功用是根据柴油机混合气形成的特点，将燃油雾化成细微的油滴，并将其喷射到燃烧室特定的部位。喷油器应满足不同类型的燃烧室对喷雾特性的要求；一般说来，喷注应有一定的贯穿距离和喷雾锥角，以及良好的雾化质量，而且在喷油结束时不发生滴漏现象，这就要求喷油器具有优良的配合精度。

油针和针阀套是柴油发动机喷油器中一对关键的精密偶件，其配合间隙精度要求很高。在高速运动过程中，油针表面易发生磨损，使其与针阀套的间隙变大，容易导致发动机供油能力下降，效率降低以及油料浪费。近年来，为了提高喷油效率，柴油发动机中喷油器的喷油压力逐渐提高，这使得油针偶件的工况越来越恶劣；加之国内燃油的品质问题，更加剧了油针偶件的磨损，造成使用寿命大大缩短，达不到设计需要。因而提高油针偶件的抗磨损能力和使用寿命对提高喷油器喷油压力，改善喷油效能，满足不断提高的排放要求，实现保护环境节约能源的目标具有重大意义。

油针一般由热稳定性好的高速钢或轴承钢制造。但由于油针对尺寸的精度要求较高(特别是圆度，圆柱度要求)；传统的表面改性技术(如喷涂、磷化等)达不到精度要求，因此需要一种对油针的尺寸精度影响较小又能显著提高其抗磨损能力的新型表面处理方法。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种喷油器油针的改进，该油针应具备高抗磨损能力，同时精度又高的特点。

本发明的另一目的是提供一种对喷油器油针表面处理的方法，该方法应能够既满足油针尺寸精度要求，又能有效地提高油针的耐磨性和抗冲蚀性，延长使用寿命。

本发明提供的技术方案是：

一种新型喷油器油针，包括钢质油针；其特征在于油针的外表面沉积着一层厚度为1.2～3μm的无氢非晶碳复合膜，该复合膜包含三层结构，底层为包覆在油针钢质基体表面的纯金属原子过渡层，中间层为碳原子和金属原子组成的成分梯度层，外表层为掺入微量金属原子的纳米多层非晶碳膜；上述金属原子是铬Cr，或钛Ti，或锆Zr，或银Ag。

所述纯金属原子过渡层的厚度为0.1～1.5um：所述成分梯度层的厚度为0.5～2um，其中的碳原子与金属原子的比例为0～60∶1；所述纳米多层非晶碳膜的厚度为0.6～2.5um，其中的碳原子与金属原子的比例为50～80∶1。

一种新型喷油器油针的表面处理方法，按照以下步骤进行：

1)采用金属除油清洗剂对油针进行超声波清洗30分钟，然后烘干；

2)预溅射清洗

清洗烘干后的油针放入闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备的真空腔中，进行离子溅射清洗，时间为30～60分钟；

3)镀膜

在闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备的真空腔中，依次对油针进行10～20分钟的金属原子溅射以形成纯金属原子过渡层，50～80分钟的碳原子溅射与金属原子溅射以形成成分梯度层，90～120分钟金属原子溅射以及碳原子溅射以形成掺入微量金属原子的纳米多层非晶碳膜；

上述金属原子是铬Cr，或钛Ti，或锆Zr，或银。

所述步骤2)中须向真空腔内通入氩气，纯度为99.99％，流量为25～35sccm。

所述步骤3)中须向真空腔内通入氩气，纯度为99.99％，流量为15～30sccm。

本发明的有益效果是，由于油针外表面沉积了极薄的无氢非晶碳复合膜，不但可保持油针原有的精度，而且该复合膜层具有极低摩擦系数和抗冲蚀性(摩擦系数为0.02～0.08，硬度为1400～2800HV，比磨损率为3×10^-17～9×10^-17m³/Nm)，能够显著降低油针偶件的运动阻力，提高耐磨性，有效抵御高压喷射燃油的冲蚀和油中杂质微粒的冲击，大幅度延长使用寿命(延长使用寿命2-3倍)。

所述处理方法由于采用了闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备，因而能够方便有效地在油针表面均匀沉积无氢非晶碳复合膜，进而显著提高了油针的表面性能和耐磨性，大幅度延长了油针的使用寿命。

附图说明

图1是油针的主视结构示意图。

图2为闭合场非平衡磁控溅射离子镀设备的工作原理示意图。

具体实施方式