活塞环用 Mo－（NiCr－Cr3C2）复合涂层的优化研究

李 辉，孙日超，杨海鑫，谷佳宾，栗卓新

（北京工业大学 材料科学与工程学院，北京 100124）

随着发动机功率的提高和排放法规的日趋严格，由活塞环和缸套组成的摩擦副面临着更为严重的磨损问题，尤其是活塞环的磨损现象变得异常严峻［1－3］。传统的电镀硬铬活塞环已经很难满足使用需求，而且电镀工艺对环境造成十分严重的污染。目前，有望替代电镀硬铬的新技术主要有改良电镀技术（Chrom－Keramik－Schicht，CKS）、物理气相沉积（Physical Vapor Deposition，PVD）、热喷涂等，其中热喷涂技术工艺灵活，生产效率高，在替代电镀硬铬领域极具应用前景［4－12］。

新型热喷涂活塞环耐磨涂层的开发，需要综合考虑涂层的摩擦因数、磨损量、对磨材料的磨损量等指标［13，14］，从热喷涂涂层材料上看，以 NiCr－Cr3C2，Co－WC为代表的金属陶瓷涂层，兼具有较高的硬度和韧性，表现出良好的耐磨性，其中的金属黏结相NiCr，Co等可以很好地连接涂层与基体，有利于承受较高的摩擦副载荷［7－10］。而在活塞环用涂层中，Mo基材料的应用较为广泛，这是因为Mo元素能够增加复合涂层与基体的结合强度，并且涂层韧性好，抗裂性高，耐刮擦 性强［7，10，11，15］。但从应用来看，单一材料的涂层很难同时满足上述3项指标，因而金属陶瓷复合涂层成为活塞环耐磨涂层研究关注的焦点之一［6－11，14］。

NiCr－Cr3C2系列涂层是热喷涂金属陶瓷复合涂层的研究重点之一，在国外已有商业化涂层应用于活塞环上的报道［16］，但是 NiCr－Cr3C2涂层往往有较高的摩擦因数，降低涂层的摩擦因数是发展方向。P.Niranatlumpong等［7］的研究表明，向NiCrBSi涂层中添加一定含量的Mo可以显著降低摩擦因数，并且涂层的耐磨性也得到提高。……