[发明专利]一种带有复合织构化掺杂涂层的活塞及制备方法

权利要求书

1.一种带有复合织构化掺杂涂层的活塞，其特征在于：在活塞的表面制备镍包石墨涂层，得到带有镍包石墨涂层的活塞，在带有镍包石墨涂层的活塞的裙部表面加工凹坑状织构，得到带有凹坑状织构化镍包石墨涂层的活塞，对带有凹坑状织构化镍包石墨涂层的活塞的裙部进行二硫化钼微粒子喷丸，得到带有复合织构化掺杂涂层的活塞；所述镍包石墨涂层是由镍包石墨粉末喷涂在活塞表面形成，分为预涂层和工作涂层；所述凹坑状织构是在镍包石墨涂层表面进行光刻加工和微电解加工，形成规则排布的凹坑状织构；所述复合织构是由凹坑状织构与喷丸粗糙结构复合而成，以减小摩擦接触面积、增强储油性能和自润滑性能；所述喷丸粗糙结构是采用微粒子喷丸的方法将不同粒径混合的二硫化钼颗粒以高速度喷射在镍包石墨涂层表面，一部分撞击在镍包石墨涂层表面，脱落后形成凹坑喷丸粗糙结构，另一部分粘附在镍包石墨涂层表面形成凸起喷丸粗糙结构；所述掺杂涂层是在微粒子喷丸过程中，一部分二硫化钼颗粒撞入镍包石墨涂层表层中形成掺杂，与镍包石墨涂层中的石墨协同增强高温下自润滑的稳定性。

2.根据权利要求1所述的一种带有复合织构化掺杂涂层的活塞，其特征在于：所述预涂层厚度为0.1~0.2mm，工作涂层厚度为0.8~1.5mm；所述凹坑状织构直径为200~250μm，深度为8~10μm，凹坑状织构覆盖面积为活塞裙部面积的10~24%；所述喷丸粗糙结构直径为0.25~9μm，深度或高度为3~5μm；所述不同粒径混合的二硫化钼颗粒是由粒径为10~18μm的大二硫化钼颗粒和粒径为0.5~1.3μm的小二硫化钼颗粒组成。

3.一种带有复合织构化掺杂涂层的活塞的制备方法，其特征在于：制备方法包括如下步骤：

（1）将活塞置入丙酮、乙醇各超声清洗10min，对清洗后的活塞进行预热，预热温度为150~200℃，采用喷涂的方法将镍包石墨粉末喷涂在已预热的活塞表面，得到带有镍包石墨涂层的活塞；

（2）对带有镍包石墨涂层的活塞的裙部进行光刻加工，得到带有光刻胶的镍包石墨涂层的活塞，然后进行微电解加工，形成凹坑状织构，最后去除光刻胶，得到带有凹坑状织构化镍包石墨涂层的活塞；

（3）对带有凹坑状织构化镍包石墨涂层的活塞的裙部进行二硫化钼微粒子喷丸处理，得到带有复合织构化掺杂涂层的活塞。

4.根据权利要求3所述的一种带有复合织构化掺杂涂层的活塞的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中喷涂的方法是激光喷涂、火焰喷涂、电弧喷涂、等离子喷涂中的一种方法或几种方法的组合。

5.根据权利要求3所述的一种带有复合织构化掺杂涂层的活塞的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中镍包石墨粉末是粒径为40~80μm的均匀粉末。

6.根据权利要求3所述的一种带有复合织构化掺杂涂层的活塞的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中光刻加工是对带有镍包石墨涂层的活塞表面进行清洗、干燥预处理，随后在带有镍包石墨涂层的活塞的裙部表面旋涂光刻胶，然后使用紫外光灯对光刻胶表面进行曝光，曝光时间为17~20s，然后置于显影液中漂洗2min，取出后在温度为120~125℃的保温箱中烘烤20~25min，进行坚膜。

7.根据权利要求3所述的一种带有复合织构化掺杂涂层的活塞的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中微电解加工，电源正极接带有光刻胶的镍包石墨涂层的活塞表面，作为阳极，电源负极接工具阴极，作为阴极，阳极与阴极的距离为110~120μm，电解液成分为19~21wt.%的NaNO₃水溶液，电解液温度为24~27℃，电解液进口压力为0.4~0.6MPa，电流密度为15~25A/cm²。

8.根据权利要求3所述的一种带有复合织构化掺杂涂层的活塞的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中二硫化钼是大二硫化钼颗粒和小二硫化钼颗粒按质量分数为1:1的比例均匀混合而成。