气门挺柱

汽车零配件气门挺柱是车用汽油机直接驱动型气门机构中的传动部件，与凸轮轴构成一个关键摩擦副。挺柱-凸轮摩擦副是发动机摩擦功耗的主要来源之一，同时不可避免地会产生磨损，影响发动机的经济性和可靠性。因此，合适的气门挺柱表面处理方式对减小摩擦、改善磨损具有重要的现实意义。气门挺柱-凸轮摩擦副具有较大的相对运动速度，且应力状态恶劣，使气门挺柱表面改性研究面临很大的挑战。

DLC类金刚石涂层

碳在自然界有两种存在形式:金刚石和石墨。在金刚石结构中，每个碳原子都以sp3杂化轨道与另外四个碳原子形成共价键，形成一个正四面体。石墨结构中的每个碳原子外层电子以sp2杂化轨道和相邻的三个碳原子形成共价键并排列成六角平面的网状结构，这些网状结构又构成互相平行的片层结构。DLC的结构混杂于金刚石结构(sp3)区域和石墨结构(sp2)区域，是属于不具备特定晶体结构的非晶态结构。DLC涂层可分为含氢类金刚石(a-C:H)涂层和无氢类金刚石涂层两种。含氢 DLC 涂层中的氢原子含量在20%~50%之间，sp3 成分小于 70%。无氢DLC涂层中常见的是四面体非晶碳(ta-C)膜。ta-C涂层中以sp3 键为主，sp3含量般高于 70%。

所以类金刚石(DLC)涂层能有效地降低摩擦损失、控制结构磨损，因此 DLC涂层及其在气门挺柱中的应用研究成为当前的热点。掺杂Si和Ge的DLC涂层进行研究，结果表明含Si或Ge的DLC涂层相比未掺杂Si和Ge的DLC涂层内应力降低，且硬度较高。

DLC涂层的特性，其在发动机活塞环、燃油喷射泵、齿轮齿面和气门挺柱上的应用，指出含Si的DLC涂层能较大地提高电磁离合器的工作寿命。所以工程师在发动机挺柱上利用多层梯度复合技术沉积了低摩擦类涂层CrTi/CrTiN/CrTiC/DLC，该复合涂层挺柱的磨损率为渗碳挺柱的1/6。采用磁控溅射方法，制备了 DLC薄膜涂层挺柱，发现DLC涂层挺柱的摩擦学行为及其对发动机节能的影响，研究结果表明在实际使用工况下配气机构的摩擦损失降低6%。含si的DLC 涂层(a-C:H:Si)比不含si的DLC涂层(a-C:H)具有更低的摩擦因数和更好的耐磨性。在配气机构试验台架研究方面，搭建了可以进行配气机构动力学特性和耐久性试验的台架，且能控制缸盖温度和润滑油温度。