镀膜材料介绍

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1、背景和意义:发动机能耗占汽车总能耗的25%以上，采用表面涂层技术手段来降低摩擦损耗引起的能耗和部件故障是现代汽车发展的重要技术保障。凸轮轴挺杆阀门活塞活塞环曲轴8%活塞组件21%喷射泵体系解决汽车摩擦损耗的意义:美国能源部成立了专门的办公室来领导这一课题的研究，减少和降低发动机和传动装置的摩擦磨损据估计每年可以为美国节省1200亿美元。公安部统计指出,截至2010年3月,全国机动车保有量约1.92亿辆。汽车是能源消耗和污染物排放的“大户，，也是节能减排工作的重点，所以汽车行业推进节能减排工作的意义尤为重大关键润滑问题:发动机关键部件材料及表面技术:燃料喷射系统（柱塞，喷油嘴，燃料供应泵等）发动

2、机气门系统（气门挺杆、摇杆）动力传动系统（齿轮，轴承，凸轮轴）活塞部件（活塞环，活塞销）曲轴钢、球墨铸铁目前:表面氮化处理连杆锻造铸铁活塞钢、铝合金目前:活塞顶部的处理方法主要有阳极氧化处理、镀铅、陶瓷喷镀、微弧氧化;活塞裙部的处理方法主要有镀锡、涂石墨.涂二硫化钮。解决汽车摩擦损耗的途径:需要低摩擦、长寿命精确控制润滑技术•燃油系统（喷油、进气等系统）摩擦损耗（摩擦副）•传统润滑油1、难以取得突破性进展2、不能解决高压共轨喷油系统等精确控制系统的润滑问•传统表面处理（没有重视润滑性能）1、氮化物表面硬化2、电镀六价辂镀层DLC润滑涂层:含氢碳膜具有高硬度、超低摩擦系数和磨损率、高的化学惰性以

3、及结构和成分可调等优点，使其作为固体超润滑材料显示了巨大的应用前景和价值。高硬度.低磨损、良好的生物相容性、化学稳定性能好、热导率高、良好的红外透过性。与金刚石膜相比，DLC膜不仅具有较为宽松的合成条件，而且具有极低的摩擦系数、性能可控等优点，是引起人们关注微结构分析性能剪裁为了最大限度的降低磨损和功耗，需要进一步进行应用方面的涂层优化研发的主要原因。DLC薄膜的应用：汽车工业耐磨涂层要求：•涂敷部件的低磨损-抑制磨粒磨损-抑制黏着磨损-抑制疲劳磨损•接触面或啮合处的低磨损•低摩擦系数•高硬度、强结合力、良好耐蚀性CarbonbasedNitridebasedMe-C:Ha-C:HMe:a-C

4、CrNTiNProductionmethodPmPACVDPACVDPVDPVDPVDPVDHardness(HV0.05)800-22001500-35001500-25002000-70002000-220020004200Frictioncoefficient0.1-0.20.02-0.10.05-0.10.02-0.10,40.7Internalstress(GPa)0.1-l.F1-31-32-60.1-10.5-2Thickness(pm)1-101-31-51-31-401-8PracticalproblemsIProcessstabilit?+*++Industrialexpe

5、rienceI--•++DLC汽车应用：发动机气门顶筒，摩擦损失约降低10%,燃效提高约1〜2%天籁VQ发动机的气门顶筒采用了DLC,使凸轮和气门顶筒之间的摩擦减少40%技术应用：发动机关键零部件表面强化与节能减排、可靠性目标定位：提高自主品牌汽车的节能、减排和可靠性关键技术：发动机摩擦系统用新型润滑材料技术启动项目：基于汽车节能减排的摩擦学技术开发和应用研究研究策略:所有发动机摩擦副需要良好润滑（低摩擦、长寿命）高压共轨喷油系统需要精确润滑（低摩擦、可靠性）不同工况条件摩擦副需要不同润滑材料（都是碳薄膜）•固体润滑碳薄膜与燃油、润滑油的适配性燃油、润滑油对固体润滑碳薄膜的腐蚀性碳薄膜的结合力

6、、硬度、弹性、抗腐蚀性、摩擦磨损性能关键、迫切需求：高压共轨喷油系统/进气系统优先考察的选项：碳薄膜结合力、摩擦磨损性能碳薄膜与柴油的适配性和腐蚀性能科学问题:1、低摩擦、长寿命固体润滑薄膜的设计构筑原理;2、表面界面结构对边界润滑的影响机制。关键技术：1、低摩擦超弹性润滑薄膜结构的可控制备方法;2、界面结构与润滑特性精确控制技术。研究方案：•以Si、Ti、Cr等作为过渡层，提高钢基体材料与碳薄膜的结合力；•以类富勒烯纳米结构设计与构筑减小碳薄膜的内应力;•利用自行研制的高功率高频脉冲磁控溅射与PECVD沉积系统制备厚度均匀、圆度公差小的低摩擦、长寿命碳薄膜;•以一汽集团技术中心为评价平台；•

7、以国际合作为智力、经验辅助；•实现由实验室研究成果向台架试验、整车装配的跨越式技术突破。研究内容:1、超低摩擦类富勒烯碳膜结构与性能演变;2、液体环境下微纳界面结构的润滑特性;3、固体润滑薄膜干摩擦与润滑环境适应性。创新与突破点：1、类富勒烯结构超低摩擦碳薄膜在发动机电控喷油系统的应用；2、致密碳薄膜的高功率高频脉冲磁控溅射、PECVD制备方法。研究计划:2010年08月■12月碳基薄膜在电控喷油