镀膜材料介绍

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1、背景和意义：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

2、：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、镀铬、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、涂二硫化钼。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）l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题l传统表面处理（没有重视润滑性能）1、氮化物表面硬化2、电镀六价铬镀层DLC润滑涂层：含氢碳膜具有高硬度、超低摩擦系数和磨损率、高的化学惰性以及结构和成分可调等优点，使其作为固体

3、超润滑材料显示了巨大的应用前景和价值。高硬度、低摩擦、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，是引起人们关注的主要原因。DLC薄膜的应用：汽车工业耐磨涂层要求：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

4、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：l所有发动机摩擦副需要良好润滑(低摩擦、长寿命)l高压共轨喷油系统需要精确润滑(低摩擦、可靠性)l不同工况条件摩擦副需要不同润滑材料（都是碳薄膜）l固体润滑碳薄膜与燃油、润滑油的适配性l燃油、润滑油对固体润滑碳薄膜的腐蚀性l碳薄膜的结合力、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

5、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：l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；l以类富勒烯纳米结构设计与构筑减小碳薄膜的内应力；l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；l以一汽集团技术中心为评价平台;l以国际合作为智力、经验辅助;l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

6、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系统柱塞、气门挺柱等表面的均匀、致密、圆度工艺参数筛选与确定；2011年01月-06月碳基薄膜在电控喷油系统柱塞、气门挺柱等表面的高结合力过渡层、梯度结构工艺确定，低摩擦、长寿命性能评价与调控；2011年07月-12月应用台架试验与整车运行评价2012年01月

7、-07月碳基薄膜在电控喷油系统柱塞、气门挺柱等表面的整车装配。技术目标:硬度：纳米压痕硬度介于15-25GPa（硬度过高不利于达到低摩擦、长寿命）；结合力：与不锈钢的结合力>60N；粗糙度：AFM测试的厚度为～1µm的薄膜表面粗糙度<10nm；摩擦系数：<0.06。研发目标:在国际汽车行业首次将超低摩擦、超低磨损类富勒烯结构类金刚石薄膜应用于发动机电控喷油系统柱塞，降低油耗2%，CO2排放2%，同时，提高可靠性。在一汽集团新型车型发动机关键部件应用超低摩擦、超低磨损类富勒烯结构类金刚石薄膜，提高一汽集团自主知识产权技术和核心技

8、术竞争力，实现利润空间的提升和市场占有率。联合实验室DLC进展:水润滑：对偶行为Φ10mm氮化硅球，载荷20N往复运动，振幅为1mm，频率为20Hz固定转动时间为30min润滑剂为pH值分别为0、2、4的HCL水溶液和pH值分别为10、12、14的KOH水溶液。醇润滑：UMT