[发明专利]基于等离子体技术的缸套内表面多元非金属层制备方法

说明书

本发明公开了一种基于等离子体技术的缸套内表面多元非金属层制备方法，该方法以真空室为基础条件实施的，其操作步骤如下：首先将清洁的缸套套装到真空室内的接地台配置的电极上，电极与缸套同轴套合，关闭真空室抽真空，引入氮气或氩气，待真空室气压升至设定值时，温控系统控制加热器升温，再引入包括含硅、硼或碳元素等工作气体，在真空条件下电源及控制系统进入辉光放电处理程序，放电处理结束电源及控制系统便断开电源，停止供气，待降温后打开真空室取出缸套。缸套处在充满数种混合工作气体之中，在这特定工艺条件下将缸套内表面复合一层多元非金属，该非合金层组织稳定，高抗氧化，同时耐磨、耐蚀性能好，特别适合大规格缸套强化处理应用。

技术领域

本发明涉及一种金属表面处理方法，具体地讲，本发明涉及一种缸套内表面多元非金属层制备方法，特别是基于等离子体技术的缸套表面多元非金属层制备方法，该技术属于等离子体表面工程技术领域。

背景技术

缸套与活塞配合是一种典型的运动摩擦副，其耐磨性能是评价缸套与活塞配合质量的主要指标之一，在很大程度上也客观反映配套发动机的使用寿命期和运动效率优劣。长期以来，发动机制造业围绕提高缸套耐磨性展开了许多方面的技术研究，先后提出多种有效的表面处理技术方案，其中与本发明相关并具有代表性的现有技术如下表所示：

相关并且有代表性的现有技术一览表

当今，在实际生产中应用的工艺主要有表面氮化、三元共渗、挤压碳化硅、表面喷涂、表面松孔镀铬、电子束表面热处理、高频淬火、激光淬火和平顶网纹珩磨等，这些技术方案都是通过表面处理来改善金属部件的摩擦面物理性能，对提高缸套的耐磨性均有积极作用，可在一定程度上延长发动机的使用寿命。但是，这些新技术在应用中也暴露出一些实际问题。例如，表面化学处理类的技术普遍要给待处理的缸套加热，高温加热一方面增加生产能耗和工时，另一方面易造成缸套热变形，增加废品率。另外，镀铬、镀铜虽然不要给待加工的缸套加热，但生产过程中存在严重的环境污染问题。表面物理处理类技术方案种类较多，但有一个共同点就是没有加热程序，其不足主要是新得到的表面与基体结合牢度不够，运动时一旦发生零星表面层脱落，便加快缸套的磨损。平顶网纹珩磨工艺较先进，制成产品的耐磨效果改善明显，其不足是工艺操控难度大，不适合规模化生产应用。高频淬火、激光淬火和电子束淬火均属较先进的表面处理技术，但配套设备相对复杂，投资设备及生产成本大。 总的来说，现有技术对提高缸套的耐磨性均有积极效果，但不够全面，远达不到用户期待的要求。

发明内容

本发明主要针对现有技术的不足，提出一种基于等离子体技术的缸套内表面多元非金属层制备方法，该方法利用射频容性耦合辉光放电产生的等离子体对缸套表面进行处理，在缸套内表面形成含有多种元素的微薄非金属层，即陶瓷层，此陶瓷层具有优异的摩擦学表面，显著提高缸套内表面的耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

一种基于等离子体技术的缸套内表面多元非金属层制备方法，该方法以真空室和等离子体辉光放电为基础条件实施的，其特征在于：操作步骤按下列工序进行：

1﹒1洁净缸套

用溶剂清洗缸套上的油污渍；

1﹒2往真空室内安放缸套

打开配套的真空室，将缸套安放在真空室内置金属电极的接地台上，缸套与金属电极同轴相套，两者之间预留放电空间；

1﹒3抽气

关闭真空室，打开抽气系统，在真空测量系统控制下抽本底真空至10－2～5Pa;

1﹒4引入氮气或氩气

待真空室内形成本底真空后，引入氮气或氩气；

1﹒5加热