具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-3，一种具有织构结构的低摩擦类金刚石涂层活塞环，包括活塞环基体1,所述活塞环基体的外圆面11为桶面或偏桶面；开设在所述外圆面11的桶面顶点两侧的两排织构微坑2相互平行，上下两排的所述织构微坑2的位置相互错开；依次设置在所述织构微坑2及所述外圆面11表面的过渡层3、类金刚石涂层4；设置在所述类金刚石涂层4的桶面顶点的连续环绕活塞环一周的接触带111。

具体的，请参阅图2、3，所述活塞环基体1与缸套壁相接触的一侧为外圆面11，所述活塞环基体的外圆面11为桶面或偏桶面，所述外圆面11的桶面度为3～40μm，外圆面的桶面结构，形成了环绕外圆面的连续接触带111，所述接触带111一方面保证了活塞环的圆度，实现了与汽缸壁的高度贴合性，起到更好的密封效果，另一方面接触带111使得桶面高点位置容易设别，为织构微坑2的加工提供了便利。

具体的，请参阅图1、2，所述织构微坑2为球面状，其直接开设在所述外圆面11的桶面顶点两侧的相互平行的织构微坑排，上下两排的所述织构微坑2位置相互错开，因而无需做太厚的硬质耐磨层，极大降低了涂层成本，所述织构微坑2成相互平行的两排，且两排的织构微坑2不是相互上下对应的，而是上下相互错开的，这解决了上下两个织构微坑2在活塞环基体1的轴向同一条线上，活塞环基体1的桶面顶点磨损后容易形成漏气和漏油通道的问题，所述织构微坑的直径为10～100μm、深度为5～20μm，所述织构微坑的间距是织构微坑直径的3～5倍，织构微坑2可以增强润滑油的流体动压效应，并能作为润滑剂的储池及收集磨屑颗粒，改善活塞环的磨损状况，同时本发明的织构微坑结构布局设计解决了非接触位置的多余织构微孔中的润滑油残留，降低润滑油劣化积炭，降低机油耗。

具体的，所述类金刚石涂层4设置在所述过渡层3上表面，所述类金刚石涂层4的厚度为3～25μm，所述类金刚石涂层4使得在较薄硬质耐磨层的情况下具备了低摩擦高耐磨特点，进一步降低了活塞环的磨损，降低发动机的摩擦功率损失；所述过渡层3的厚度为类金刚石涂层厚度的2％～10％，其设置在所述活塞环基体的外圆面及织构微坑的外表面上，所述过渡层3为铬、钛、氮化铬、氮化钛中的一种或组合，过渡层3一方面通过形成硬度梯度提高类金刚石涂层4的结合强度，活塞环基体1硬度很低，在400HV左右，类金刚石涂层4硬度高，在1800HV以上，过渡层3可实现硬度600～1400HV范围，另一方面通过提高活塞环基体1表面活性提高类金刚石涂层4的结合强度，活塞环基体1表面经过研磨抛光后非常致密光滑，铬、钛、氮化铬、氮化钛中的一种或组合形成的过渡层3可以在活塞环基体1表面形成高低不平的微观粗化表面，增加了类金刚石涂层4的结合面积，提高结合强度。

一种根据上述所述的具有织构结构的低摩擦类金刚石涂层活塞环的制备方法，包括以下步骤：

S1：对原材料为铸铁材料的需要通过铸造、热处理、割片、仿形形成活塞环本体，对原材料为钢质材料的需要通过绕环、切断、热处理形成活塞环本体，然后对活塞环基体的外圆面进行成型磨削和珩磨形成桶面结构，并形成珩磨接触带，得到活塞环基体；

S2：通过超声波清洗或碳氢清洗对活塞环基体表面进行净化处理；

S3：采用UV激光或CO2激光，脉冲宽度8～14μs，频率为20～65KHZ，光束直径10～100um，刻印速度100～180mm/s的脉冲激光在活塞环外圆面形成的接触处带进行织构化处理，形成两排平行且相互错开的织构微坑；

S4：对外圆面进行研磨、抛光和碳氢清洗净化处理；

S5：对活塞环进行装夹，利用物理气相沉积镀膜炉在炉体真空度5×10^-5torr，工艺温度100～150℃，偏压600～1000V，电流80～130mA，沉积时间1～3小时的条件下在活塞环基体的外圆面及织构微坑的表面先沉积一层过渡层，再在炉体真空度3×10^-6torr，工艺温度100～120℃，偏压600～800V，电流100～150mA，沉积时间5～25小时条件下在过渡层表面上沉积一层类金刚石涂层；

S6：对活塞环基体的表面进行研磨削抛光得到成品。

实施例1

实施例1采用上述制备方法制备得到如下尺寸的活塞环：活塞环基体1的环高1.2mm，径向厚度2.5mm，外圆面11的桶面度5μm，桶面高点设有2排列织构微坑两个织构微坑排相互平行，但两排中的织构微坑上下相互错开，织构微坑2直径10μm、深度5μm，织构微坑2间距30μm，类金刚石涂层4厚度5μm。通过发动机台架400h耐久测试，同相同尺寸传统活塞环相比：发动机的机油耗下降8.9％，发动机的摩擦功降低1.8％，活塞环的磨损量降低49％。

实施例2

实施例2采用的制备方法与实施例1相同，区别在于所制得的活塞环的尺寸不同，实施例2得到如下尺寸的活塞环：活塞环基体1的环高3.2mm、径向厚度4.7mm，外圆面11的桶面度38μm，桶面高点设有2排列织构微坑2，两个织构微坑排相互平行，但两排中的织构微坑上下相互错开，织构微坑2直径100μm、深度20μm，织构微坑2间距450μm，类金刚石涂层4厚度20μm。通过发动机1000h耐久试验，同相同尺寸传统活塞环相比：发动机的机油耗下降12.1％，发动机的摩擦功降低2.1％，活塞环的磨损量降低53％。

对比例1

本对比例的活塞环基体1的环高、径向厚度，外圆面11的桶面度，织构微坑2的直径、深度、间距，类金刚石涂层4的厚度，以上尺寸均与实施例1相同，本对比例和实施例1的区别在于织构微坑2的位置设置不同，本对比例桶面高点设有2排列织构微坑2，两个织构微坑排相互平行，两排中的织构微坑上下相互对应。通过发动机台架400h耐久测试，同相同尺寸传统活塞环相比：发动机的机油耗下降4.9％，发动机的摩擦功降低1.3％，活塞环的磨损量降低45％。

本发明结构新颖，运行稳定，由实施例1和对比例1可以看出，交错设计的织构微坑2机油耗更低，由实施例1、2可以看出本发明在较薄涂层厚度、较低涂层成本下实现发动机的摩擦功、活塞环的磨损量大大降低的目标。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。