DLC涂層在減小氣缸套摩擦中的應(yīng)用

?

DLC涂層在減小氣缸套摩擦中的應(yīng)用

重型柴油機(jī)能量消耗的40%轉(zhuǎn)換為有用功，高達(dá)15%用于摩擦損失。增加內(nèi)燃機(jī)（ICE）的工作效率就是要減少摩擦損失。活塞缸系統(tǒng)被視為影響摩擦力的一大因素。因此，一些組件由于具有良好減小摩擦的潛力而被選為進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)的對(duì)象。

類金剛石（DLC）涂料具有優(yōu)越的耐磨性、低摩擦和化學(xué)穩(wěn)定性，適合摩擦學(xué)范疇的應(yīng)用。現(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)具有更高的燃燒壓力以及較高的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷，使電池組件的工作環(huán)境更加惡劣，在這個(gè)意義上，涂層的選擇對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能起到了重要作用。研究了DLC的應(yīng)用及其摩擦特性。在發(fā)動(dòng)機(jī)的濕式氣缸套內(nèi)采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法（PECVD）工藝涂覆3.5μm的DLC涂層。與傳統(tǒng)的無涂層珠光體鑄鐵襯板在摩擦特性和燃油消耗方面進(jìn)行了對(duì)比和評(píng)價(jià)。

空心陰極等離子體浸沒離子處理（HCPIIP）沉積方法具有在金屬管內(nèi)徑產(chǎn)生厚且硬的DLC薄膜的能力。該工藝的優(yōu)點(diǎn)是涂層表面不需要后處理工藝。金相分析表明，DLC涂層在灰鑄鐵基體上具有良好的附著性，在測(cè)試表面上沒有任何分層的跡象。在簡(jiǎn)化的往復(fù)式試驗(yàn)中證明了DLC的低摩擦特性，在相同粗糙度條件下，與無涂層缸套相比，摩擦力減小19%。現(xiàn)代重型柴油機(jī)的涂層缸套在低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（1400r/min）情況下的對(duì)比試驗(yàn)表明，其燃料消耗減少2.5%。

提出的應(yīng)用于氣缸套工作表面的DLC涂層直接改善了活塞環(huán)組和活塞的摩擦特性，是減少摩擦損失的解決方案。

Edney Deschauer Rejowski et al. SAE 2012-01-1329.

編譯：王維