一种活塞销真空镀膜工艺

技术领域

本发明涉及活塞销镀膜生产领域，具体涉及一种活塞销真空镀膜工艺。

背景技术

活塞销，是装在活塞裙部的圆柱形销子，它的中部穿过连杆小头孔，用来连接活塞和连杆，把活塞承受的气体作用力传给连杆。活塞销在高温条件下承受很大的周期性冲击负荷，且由于活塞销在销孔内摆动角度不大，难以形成润滑油膜，因此润滑条件较差。为此，活塞销必须有足够的刚度、强度和耐磨性，活塞销与销孔应该有适当的配合间隙和良好的表面质量。作为发动机核心部件之一，活塞销除了需要材质本身的优良性能之外，对其表面真空镀膜处理可以显著提高活塞销的使用寿命，尤其是镀有高硬度、低摩擦系数的Ta-C膜层，可以在缺油的情况下提高自润滑性能，减少磨损量。

发明内容

本发明的目的是提供一种活塞销真空镀膜工艺，其方案如下：

一种活塞销真空镀膜工艺，其特征在于：包括对活塞销的表面进行镀膜前处理，将镀膜前处理后的活塞销置于镀膜设备中进行镀膜处理，然后对镀膜处理后的活塞销进行镀膜后处理，镀膜前处理用于对活塞销的表面进行清理，镀膜处理用于在活塞销的表面镀设膜层，镀膜后处理用于对膜层表面瑕疵进行清理；

镀膜前处理包括采用清洗剂对活塞销进行预清洗处理，对预清洗处理后的活塞销进行前干燥处理，对前干燥处理后的活塞销进行前抛光处理，对前抛光处理后的活塞销进行后清洗处理，对后清洗处理后的活塞销进行后干燥处理，对后干燥处理后的活塞销进行镀膜处理。

具体的方案为：镀膜处理包括在活塞销的表面依次进行第一镀膜处理、第二镀膜处理、第三镀膜处理、第四镀膜处理，第一、二、三镀膜处理均为真空溅射镀膜，第四镀膜处理为纯离子真空镀膜，第一镀膜处理形成第一膜层，第一膜层的元素组成为Al、Si、Zr、W、Ni、Cr、Ti中的一者；第二镀膜处理形成第二膜层，第二膜层的元素组成为Al、Si、Zr、W、Ni、Cr、Ti中的两者；第三镀膜处理形成第三膜层，第三膜层的元素组成为Al、Si、Zr、W、Ni、Cr、Ti中的一者，第四镀膜处理形成Ta-C超硬耐磨层。

镀膜后处理包括对镀膜后的活塞销进行后抛光处理。后抛光处理包括将置于滚筒式研磨抛光机内抛光0.5～4h，采用抛光砂和抛光液混合对活塞销进行抛光，抛光砂使用量占滚筒式研磨抛光机上滚筒体积的50～90％，抛光砂为直径φ1～φ3，高度5～10mm的圆柱体氧化铝精抛砂，抛光液为抛光剂和水按照1:10～1:40的体积比混合配制得到，控制转速200～300RPM，抛光过程中间隔调换转向和防止活塞销互相碰撞。

预清洗处理包括将活塞销置于清洗剂内先浸泡3～5min、然后常温超声波清洗3～5min，控制超声频率28KHz，超声功率2～5KW；前干燥处理后将活塞销置于风淋槽中，90～120℃干燥处理3～5min。清洗剂为切水剂，切水剂是类似无水乙醇成分、易于快速挥发的物质。并且该步骤可以采用二次回用的切水剂进行使用。

前抛光处理包括将置于滚筒式研磨抛光机内抛光0.5～2h，采用抛光砂和抛光液混合对活塞销进行抛光，抛光砂使用量占滚筒式研磨抛光机上滚筒体积的30～80％，抛光砂为直径φ1～φ10，高度2～20mm的圆柱体氧化铝精抛砂，抛光液为抛光剂和水按照1:10～1:40的体积比混合配制得到，控制转速100～300RPM，抛光过程中间隔调换转向和防止活塞销互相碰撞。抛光剂的组成成分包括蚀刻剂、缓蚀剂、光亮剂、表面活性剂。具体使用时可依据待抛光产品和抛光要求选择市场上销售的各种抛光剂进行使用。

后清洗处理包括第一后清洗处理和第二后清洗处理；

第一后清洗处理包括先将活塞销置于水基碱性药剂中55～65℃超声清洗5～20min，控制超声频率28～40KHz，超声功率2～5KW；然后将活塞销放置在纯水槽中鼓泡漂洗30～60s，纯水槽中纯水电阻率大于10MΩ.cm，纯水槽带溢流功能；鼓泡漂洗后，再将活塞销放置在防锈液中超声波清洗1～2min；水基碱性药剂可以为质量浓度为1.5％的NaOH溶液。防锈液为防锈剂和水配制得到，防锈剂可由十二烷基苯磺酸钠和亚硝酸钠按照1：1的质量比配制而成，防锈液中防锈剂的质量浓度为0.2～0.5％。

第二后清洗处理包括将活塞销放置酒精溶液中室温超声清洗20～60s，控制超声频率40KHz，超声功率1～3KW。酒精溶液可以为质量浓度95％以上的酒精溶液。

后干燥处理包括采用氮气对活塞销进行吹干操作，所用的氮气纯度大于99％，气压0.3～0.6MPa，将吹干后的活塞销放入氮气柜暂存进行后续的镀膜处理。

镀膜处理时将活塞销放入真空镀膜设备上的真空腔室内，先加热烘烤除气，设置真空腔室120～220℃加热0.5～3h，将真空腔室内气压抽至3×10

第一镀膜处理：选择Al/Si/Zr/W/Ni/Cr/Ti溅射靶中的一者进行溅射镀膜，保持真空腔室温度120～200℃，真空腔室的真空抽至1×10

第二镀膜处理：选择Al/Si/Zr/W/Ni/Cr/Ti溅射靶中的两者同时进行溅射镀膜，其中的一种溅射靶需要和第一镀膜处理中的靶材相同。保持真空腔室温度100～180℃，真空腔室真空抽至1×10

第三镀膜处理：选择Al/Si/Zr/W/Ni/Cr/Ti溅射靶中的一者进行溅射镀膜，溅射靶需要和第二镀膜处理中的另一种靶材相同。保持真空腔室温度60～120℃，真空腔室真空抽至1×10

第四镀膜处理：关闭溅射电源和偏压电源，关闭Ar气充气，当真空腔室的气压进入10

本发明提供的上述技术方案，通过对活塞销进行镀膜前处理和镀膜后处理，显著提高活塞销的各项性能。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行具体明。应当理解，以下文字仅仅用以描述本发明的一种或几种具体的实施方式，并不对本发明具体请求的保护范围进行严格限定。

将来料状态油污严重的活塞销使用清洗夹具(保证活塞销之间不会碰撞受损)放置在二次利用的切水剂中进行预清洗，包括浸泡和超声波清洗两步，常温浸泡3～5分钟+常温超声波清洗3～5分钟，超声波频率28KHz，超声波功率1～3KW。

作用：来料状态的活塞销表面用油保护，需要进行预清洗将表面的重油清洗干净才能进入下道抛光工序，目的是为了不影响抛光效果。切水剂具有很好的去油效果，且挥发快。用二次利用的切水剂进行，既可以去除油污，也节省了原料。

开启风淋槽加热器和鼓风机，设置温度90～120℃，时间3～5分钟，温度达到后将预清洗后的活塞销放置在风淋槽中，活塞销表面迅速干燥。

作用：切水剂预清洗后的活塞销表面会有切水剂残留，使用带加热的风淋槽可以使切水剂快速挥发，避免对后续工序造成影响。

镀前抛光设备为滚筒式研磨抛光机。每台抛光机装有36～48个滚筒，每个滚筒内部均设有夹具固定活塞销，每桶装载5～30件。将活塞销使用自动抛光机以100～300RPM的转速抛光0.5～2h，每30分钟反转一次。抛光砂为直径φ1～φ10，高度2～20mm的圆柱体氧化铝精抛砂，砂料与桶的体积比为30％～80％。抛光液与水体积比为1:10～1:40，将配制好的溶液与抛光砂一起使用。抛光时活塞销需串在抛光夹具上固定，防止抛光过程中活塞销互相之间碰撞受伤。

作用：精抛砂具有良好的抛光作用可以使工件表面光洁度提高，最后达到类似镜面效果；抛光液能使加工出来的工件表面美观、可以防止工件的锈蚀、去除油污、软化工件表面以加速磨削、减少磨具对工件的冲击，为良好的膜层结合力奠定基础。

将活塞销使用清洗夹具放置在超声波水基碱性药剂中清洗，要求活塞销之间不能相互碰撞。水基碱性药剂为质量百分比1.5％的NaOH溶液，温度：55～65℃；清洗时间：5～20分钟；超声波频率：28～40KHz；超声波功率：2～5KW。碱性药剂清洗结束后，将活塞销放置在纯水槽中鼓泡漂洗30～60s，要求纯水电阻率大于10MΩ.cm，纯水槽带溢流功能，纯水保持持续干净。纯水漂洗后，放置在浓度为0.2～0.5％的防锈剂中超声波清洗1～2min。

作用：水基碱性药剂在超声波的作用下穿透力比较强，可以出去部分残留在缺陷处的污染物。漂洗可以除去产品表面残留的药剂，避免对后续工序产生污染，鼓泡漂洗可以使纯水产生循环动力，便于污染物和药剂的扩散，纯水溢流是为了不断的补充干净的纯水，保持纯水持续干净。防锈剂可以确保在清洗后短时间不会发生二次生锈情况。

将水基碱性药剂超声波清洗后的活塞销放置酒精超声波清洗槽，其中酒精的浓度为95％以上，温度：室温；清洗时间：20～60s；超声波频率：40KHz；超声波功率：1～3KW。

作用：酒精超声波清洗的目的是为了去除活塞销表面的残留水分和污染物，高纯度的酒精在后道工序下可以快速挥发。

经酒精超声清洗后的活塞销取出后立刻使用氮气对活塞销进行逐一吹干操作，氮气纯度大于99％，气压0.3～0.6MPa，并将吹干后活塞销放入氮气柜暂存等待装夹镀膜。

作用：使用较为纯净的氮气可以吹干残留的酒精，避免了使用压缩空气里面可能残留油和水对产品表面造成二次污染的情况。

将清洗后的活塞销装夹在固定的夹具上，每一炉次可以装载3000～5000件，活塞销保持三级转动(即转架转动+工件杆转动+活塞销本身转动)，具体镀膜过程如下：

产品加热烘烤除气：设置真空腔室120～220℃加热0.5～3小时，将气压抽至3×10

离子清洗：向真空腔室充入40～120sccm的Ar，气压为0.1～0.3Pa，温度120～200℃，开启离子源清洗装置，离子源工作电压1000～3000V，电流0.5～2.0A，时间0.5～3h，离子清洗电源可以使用恒压模式或恒流模式。

第一镀膜处理：选择Al/Si/Zr/W/Ni/Cr/Ti溅射靶中的一者进行溅射镀膜，保持真空腔室温度120～200℃，真空腔室的真空抽至1×10

第二镀膜处理：选择Al/Si/Zr/W/Ni/Cr/Ti溅射靶中的两者同时进行溅射镀膜，其中的一种溅射靶需要和第一镀膜处理中的靶材相同。保持真空腔室温度100～180℃，真空腔室真空抽至1×10

第三镀膜处理：选择Al/Si/Zr/W/Ni/Cr/Ti溅射靶中的一者进行溅射镀膜，溅射靶需要和第二镀膜处理中的另一种靶材相同。保持真空腔室温度60～120℃，真空腔室真空抽至1×10

第四镀膜处理：关闭溅射电源和偏压电源，关闭Ar气充气，当真空腔室的气压进入10

作用：在活塞销表面制备超硬的Ta-C膜层可以显著提升其耐磨性能，离子清洗可以去掉活塞销的表面氧化层及微观的污染物，金属过渡层可以提高膜层的结合力。

和前抛光处理类似，后抛光处理采用的抛光设备也是滚筒式研磨抛光机。将镀膜冷却后的活塞销卸夹，防止磕碰，每个滚筒内部均设有夹具固定活塞销，每桶装载5～30件。将活塞销使用自动抛光机以200～300RPM的转速抛光0.5～4h，每30分钟反转一次。抛光砂为直径φ1～φ10，高度2～20mm的圆柱体氧化铝精抛砂，砂料与桶的体积比为50％～90％。抛光液与水体积比为1:10～1:40，将配制好的溶液与抛光砂一起使用。抛光时活塞销需串在抛光夹具上固定，防止抛光过程中活塞销互相之间碰撞受伤。

作用：活塞销在工作过程中对表面的状况要求非常严格，如表面粗糙度Ra、表面粗糙度Rpk、圆度、圆柱度、直线度等指标。后抛光处理可以去除膜层表面的大颗粒，使各项指标达到要求。

以下通过具体的实施例来对本发明进行具体说明，镀膜操作在安徽纯源镀膜科技有限公司生产的纯离子真空镀膜系统中进行操作完成。

实施例1

来料(活塞销)状态Ra＞0.1μm，表面污染轻微；镀后Rpk＞3μm。

步骤1：二次利用切水剂预清洗

将来料状态油污严重的活塞销使用清洗夹具(保证活塞销之间不会碰撞受损)放置在二次利用的切水剂中进行预清洗，包括浸泡和超声波清洗两步，常温浸泡3分钟+常温超声波清洗3分钟，超声波频率28KHz，超声波功率3KW。

步骤2：风淋干燥

开启风淋槽加热器和鼓风机，设置温度120℃，时间5分钟，温度达到后将预清洗后的活塞销放置在风淋槽中，表面迅速干燥。

步骤3：镀前抛光

镀前抛光设备为滚筒式研磨抛光机。每台抛光机装有36～48个滚筒，每个滚筒内部均设有夹具固定活塞销，每桶装载10件。将活塞销使用自动抛光机以300RPM的转速抛光2h，每30分钟反转一次。抛光砂为直径φ5，高度10mm的圆柱体氧化铝精抛砂，砂料与桶的体积比为80％。抛光液与水体积比为1:10，将配制好的溶液与抛光砂一起使用。抛光时活塞销需串在抛光夹具上固定，防止抛光过程中活塞销互相之间碰撞受伤。

步骤4：水基溶液超声波清洗

将活塞销使用清洗夹具放置在超声波水基碱性药剂中清洗，要求活塞销之间不能相互碰撞。水基碱性药剂为质量百分比1.5％的NaOH溶液，温度：55℃；清洗时间：10分钟；超声波频率：28KHz；超声波功率：3KW。碱性药剂清洗结束后，将活塞销放置在纯水槽中鼓泡漂洗30s，要求纯水电阻率大于10MΩ.cm，纯水槽带溢流功能，纯水保持持续干净。纯水漂洗后，放置在浓度为0.2～0.5％的防锈剂中超声波清洗1min。

步骤5：酒精超声波清洗

将水基溶液超声波清洗后的活塞销放置酒精超声波清洗槽，其中酒精的浓度为95％以上，温度：室温；清洗时间：60s；超声波频率：40KHz；超声波功率：3KW。

步骤6：吹干

经酒精超声后的活塞销取出后立刻使用氮气对活塞销进行逐一吹干操作，氮气纯度大于99％，气压0.6MPa，并将吹干后活塞销放入氮气柜暂存等待装夹镀膜。

步骤7：装夹镀膜

将清洗后的活塞销装夹在固定的夹具上，每一炉次可以装载3000～5000件，活塞销保持三级转动(即转架转动+工件杆转动+活塞销本身转动)，具体镀膜过程如下：

产品加热烘烤除气：设置真空腔室180℃加热1小时，将气压抽至3×10

离子清洗：向真空室充入100sccm的Ar，气压为0.1～0.3Pa，温度180℃，开启离子源清洗装置，离子源工作电压1800V，电流0.5～2.0A，时间2h，离子清洗电源可以使用恒压模式或恒流模式。

第一膜层：选择Ti溅射靶进行溅射镀膜制备第一膜层，保持腔室温度180℃，本底真空抽至1×10

第二膜层：选择Ti+Ni溅射靶进行溅射镀膜制备第二膜层，其膜层为两种金属元素的混合，属于共沉积层。保持腔室温度180℃，本底真空抽至1×10

第三膜层：选择Ni溅射靶进行溅射镀膜制备第一膜层，保持腔室温度150℃，本底真空抽至1×10

制备Ta-C超硬耐磨层：关闭溅射电源和偏压电源，关闭Ar气充气，当气压低至9×10

步骤8：镀后抛光

和镀前抛光类似，镀后抛光设备也是滚筒式研磨抛光机。将镀膜冷却后的活塞销卸夹，防止磕碰，每个滚筒内部均设有夹具固定活塞销，每桶装载10件。将活塞销使用自动抛光机以300RPM的转速抛光4h，每30分钟反转一次。抛光砂为直径φ1，高度10mm的圆柱体氧化铝精抛砂，砂料与桶的体积比为50％。抛光液与水体积比为1:10，将配制好的溶液与抛光砂一起使用。抛光时活塞销需串在抛光夹具上固定，防止抛光过程中活塞销互相之间碰撞受伤。

实施例2

来料(活塞销)状态Ra＞0.1μm，表面污染严重；镀后Rpk＞3μm。

步骤1：二次利用切水剂预清洗

将来料状态油污严重的活塞销使用清洗夹具(保证活塞销之间不会碰撞受损)放置在二次利用的切水剂中进行预清洗，包括浸泡和超声波清洗两步，常温浸泡5分钟+常温超声波清洗5分钟，超声波频率28KHz，超声波功率3KW。

步骤2：风淋干燥

开启风淋槽加热器和鼓风机，设置温度120℃，时间5分钟，温度达到后将预清洗后的活塞销放置在风淋槽中，表面迅速干燥。

步骤3：镀前抛光

镀前抛光设备为滚筒式研磨抛光机。每台抛光机装有36～48个滚筒，每个滚筒内部均设有夹具固定活塞销，每桶装载10件。将活塞销使用自动抛光机以300RPM的转速抛光2h，每30分钟反转一次。抛光砂为直径φ5，高度20mm的圆柱体氧化铝精抛砂，砂料与桶的体积比为80％。抛光液与水体积比为1:10，将配制好的溶液与抛光砂一起使用。抛光时活塞销需串在抛光夹具上固定，防止抛光过程中活塞销互相之间碰撞受伤。

步骤4：水基溶液超声波清洗

将活塞销使用清洗夹具放置在超声波水基碱性药剂中清洗，要求活塞销之间不能相互碰撞。水基碱性药剂为质量百分比1.5％的NaOH溶液，温度：65℃；清洗时间：20分钟；超声波频率：40KHz；超声波功率：5KW。碱性药剂清洗结束后，将活塞销放置在纯水槽中鼓泡漂洗60s，要求纯水电阻率大于10MΩ.cm，纯水槽带溢流功能，纯水保持持续干净。纯水漂洗后，放置在浓度为0.5％的防锈剂中超声波清洗2min。

步骤5：酒精超声波清洗

将水基溶液超声波清洗后的活塞销放置酒精超声波清洗槽，其中酒精的浓度为95％以上，温度：室温；清洗时间：60s；超声波频率：40KHz；超声波功率：3KW。

步骤6：吹干

经酒精超声后的活塞销取出后立刻使用氮气对活塞销进行逐一吹干操作，氮气纯度大于99％，气压0.6MPa，并将吹干后活塞销放入氮气柜暂存等待装夹镀膜。

步骤7：装夹镀膜

将清洗后的活塞销装夹在固定的夹具上，每一炉次可以装载3000～5000件，活塞销保持三级转动(即转架转动+工件杆转动+活塞销本身转动)，具体镀膜过程如下：

产品加热烘烤除气：设置真空腔室180℃加热1小时，将气压抽至3×10

离子清洗：向真空室充入100sccm的Ar，气压为0.1～0.3Pa，温度180℃，开启离子源清洗装置，离子源工作电压1800V，电流0.5～2.0A，时间2h，离子清洗电源可以使用恒压模式或恒流模式。

第一膜层：选择W溅射靶进行溅射镀膜制备第一膜层，保持腔室温度180℃，本底真空抽至1×10

第二膜层：选择W+Ni溅射靶进行溅射镀膜制备第二膜层，其膜层为两种金属元素的混合，属于共沉积层。保持腔室温度180℃，本底真空抽至1×10

第三膜层：选择Ni溅射靶进行溅射镀膜制备第一膜层，保持腔室温度150℃，本底真空抽至1×10

制备Ta-C超硬耐磨层：关闭溅射电源和偏压电源，关闭Ar气充气，当气压低至7.5×10

步骤8：镀后抛光

和镀前抛光类似，镀后抛光设备也是滚筒式研磨抛光机。将镀膜冷却后的活塞销卸夹，防止磕碰，每个滚筒内部均设有夹具固定活塞销，每桶装载10件。将活塞销使用自动抛光机以300RPM的转速抛光4h，每30分钟反转一次。抛光砂为直径φ1.5，高度8mm的圆柱体氧化铝精抛砂，砂料与桶的体积比为60％。抛光液与水体积比为1:10，将配制好的溶液与抛光砂一起使用。抛光时活塞销需串在抛光夹具上固定，防止抛光过程中活塞销互相之间碰撞受伤。

实施例3

来料(活塞销)状态0.08μm＜Ra≤0.1μm，表面污染轻微；镀后：0.25μm＜Rpk≤3μm。

步骤1：二次利用切水剂预清洗

将来料状态油污严重的活塞销使用清洗夹具(保证活塞销之间不会碰撞受损)放置在二次利用的切水剂中进行预清洗，包括浸泡和超声波清洗两步，常温浸泡3分钟+常温超声波清洗3分钟，超声波频率28KHz，超声波功率3KW。

步骤2：风淋干燥

开启风淋槽加热器和鼓风机，设置温度120℃，时间5分钟，温度达到后将预清洗后的活塞销放置在风淋槽中，表面迅速干燥。

步骤3：镀前抛光

镀前抛光设备为滚筒式研磨抛光机。每台抛光机装有36～48个滚筒，每个滚筒内部均设有夹具固定活塞销，每桶装载20件。将活塞销使用自动抛光机以200RPM的转速抛光1h，每30分钟反转一次。抛光砂为直径φ2.5，高度15mm的圆柱体氧化铝精抛砂，砂料与桶的体积比为60％。抛光液与水体积比为1:30，将配制好的溶液与抛光砂一起使用。抛光时活塞销需串在抛光夹具上固定，防止抛光过程中活塞销互相之间碰撞受伤。

步骤4：水基溶液超声波清洗

将活塞销使用清洗夹具放置在超声波水基碱性药剂中清洗，要求活塞销之间不能相互碰撞。水基碱性药剂为质量百分比1.5％的NaOH溶液，温度：55℃；清洗时间：10分钟；超声波频率：28KHz；超声波功率：3KW。碱性药剂清洗结束后，将活塞销放置在纯水槽中鼓泡漂洗30s，要求纯水电阻率大于10MΩ.cm，纯水槽带溢流功能，纯水保持持续干净。纯水漂洗后，放置在浓度为0.2～0.5％的防锈剂中超声波清洗1min。

步骤5：酒精超声波清洗

将水基溶液超声波清洗后的活塞销放置酒精超声波清洗槽，其中酒精的浓度为95％以上，温度：室温；清洗时间：60s；超声波频率：40KHz；超声波功率：3KW。

步骤6：吹干

经酒精超声后的活塞销取出后立刻使用氮气对活塞销进行逐一吹干操作，氮气纯度大于99％，气压0.6MPa，并将吹干后活塞销放入氮气柜暂存等待装夹镀膜。

步骤7：装夹镀膜

将清洗后的活塞销装夹在固定的夹具上，每一炉次可以装载3000～5000件，活塞销保持三级转动(即转架转动+工件杆转动+活塞销本身转动)，具体镀膜过程如下：

产品加热烘烤除气：设置真空腔室180℃加热1小时，将气压抽至3×10

离子清洗：向真空室充入100sccm的Ar，气压为0.1～0.3Pa，温度180℃，开启离子源清洗装置，离子源工作电压1800V，电流0.5～2.0A，时间2h，离子清洗电源可以使用恒压模式或恒流模式。

第一膜层：选择Ti溅射靶进行溅射镀膜制备第一膜层，保持腔室温度180℃，本底真空抽至1×10

第二膜层：选择Ti+Si溅射靶进行溅射镀膜制备第二膜层，其膜层为两种金属元素的混合，属于共沉积层。保持腔室温度180℃，本底真空抽至1×10

第三膜层：选择Si溅射靶进行溅射镀膜制备第一膜层，保持腔室温度150℃，本底真空抽至1×10

制备Ta-C超硬耐磨层：关闭溅射电源和偏压电源，关闭Ar气充气，当气压低至5×10

步骤8：镀后抛光

和镀前抛光类似，镀后抛光设备也是滚筒式研磨抛光机。将镀膜冷却后的活塞销卸夹，防止磕碰，每个滚筒内部均设有夹具固定活塞销，每桶装载20件。将活塞销使用自动抛光机以200RPM的转速抛光4h，每30分钟反转一次。抛光砂为直径φ1，高度5mm的圆柱体氧化铝精抛砂，砂料与桶的体积比为60％。抛光液与水体积比为1:30，将配制好的溶液与抛光砂一起使用。抛光时活塞销需串在抛光夹具上固定，防止抛光过程中活塞销互相之间碰撞受伤。

实施例4

来料(活塞销)状态0.08μm＜Ra≤0.1μm，表面污染严重；镀后0.25μm＜Rpk≤3μm。

步骤1：二次利用切水剂预清洗

将来料状态油污严重的活塞销使用清洗夹具(保证活塞销之间不会碰撞受损)放置在二次利用的切水剂中进行预清洗，包括浸泡和超声波清洗两步，常温浸泡5分钟+常温超声波清洗5分钟，超声波频率28KHz，超声波功率3KW。

步骤2：风淋干燥

开启风淋槽加热器和鼓风机，设置温度120℃，时间5分钟，温度达到后将预清洗后的活塞销放置在风淋槽中，表面迅速干燥。

步骤3：镀前抛光

镀前抛光设备为滚筒式研磨抛光机。每台抛光机装有36～48个滚筒，每个滚筒内部均设有夹具固定活塞销，每桶装载20件。将活塞销使用自动抛光机以200RPM的转速抛光1h，每30分钟反转一次。抛光砂为直径φ5，高度20mm的圆柱体氧化铝精抛砂，砂料与桶的体积比为60％。抛光液与水体积比为1:30，将配制好的溶液与抛光砂一起使用。抛光时活塞销需串在抛光夹具上固定，防止抛光过程中活塞销互相之间碰撞受伤。

步骤4：水基溶液超声波清洗

将活塞销使用清洗夹具放置在超声波水基碱性药剂中清洗，要求活塞销之间不能相互碰撞。药剂质量百分比为1.5％NaOH溶液，温度：65℃；清洗时间：20分钟；超声波频率：40KHz；超声波功率：5KW。碱性药剂清洗结束后，将活塞销放置在纯水槽中鼓泡漂洗60s，要求纯水电阻率大于10MΩ.cm，纯水槽带溢流功能，纯水保持持续干净。纯水漂洗后，放置在浓度为0.5％的防锈剂中超声波清洗2min。

步骤5：酒精超声波清洗

将水基溶液超声波清洗后的活塞销放置酒精超声波清洗槽，其中酒精的浓度为95％以上，温度：室温；清洗时间：60s；超声波频率：40KHz；超声波功率：3KW。

步骤6：吹干

经酒精超声后的活塞销取出后立刻使用氮气对活塞销进行逐一吹干操作，氮气纯度大于99％，气压0.6MPa，并将吹干后活塞销放入氮气柜暂存等待装夹镀膜。

步骤7：装夹镀膜

将清洗后的活塞销装夹在固定的夹具上，每一炉次可以装载3000～5000件，活塞销保持三级转动(即转架转动+工件杆转动+活塞销本身转动)，具体镀膜过程如下：

产品加热烘烤除气：设置真空腔室180℃加热1小时，将气压抽至3×10

离子清洗：向真空室充入100sccm的Ar，气压为0.1～0.3Pa，温度180℃，开启离子源清洗装置，离子源工作电压1800V，电流0.5～2.0A，时间2h，离子清洗电源可以使用恒压模式或恒流模式。

第一膜层：选择Al溅射靶进行溅射镀膜制备第一膜层，保持腔室温度180℃，本底真空抽至1×10

第二膜层：选择Al+Ni溅射靶进行溅射镀膜制备第二膜层，其膜层为两种金属元素的混合，属于共沉积层。保持腔室温度180℃，本底真空抽至1×10

第三膜层：选择Ni溅射靶进行溅射镀膜制备第一膜层，保持腔室温度150℃，本底真空抽至1×10

制备Ta-C超硬耐磨层：关闭溅射电源和偏压电源，关闭Ar气充气，当气压低至4×10

步骤8：镀后抛光

和镀前抛光类似，镀后抛光设备也是滚筒式研磨抛光机。将镀膜冷却后的活塞销卸夹，防止磕碰，每个滚筒内部均设有夹具固定活塞销，每桶装载20件。将活塞销使用自动抛光机以200RPM的转速抛光4h，每30分钟反转一次。抛光砂为直径φ10，高度20mm的圆柱体氧化铝精抛砂，砂料与桶的体积比为60％。抛光液与水体积比为1:30，将配制好的溶液与抛光砂一起使用。抛光时活塞销需串在抛光夹具上固定，防止抛光过程中活塞销互相之间碰撞受伤。

实施例5

来料(活塞销)状态Ra≤0.08μm，表面污染轻微；镀后Rpk≤2.5μm。

步骤1：二次利用切水剂预清洗

将来料状态油污严重的活塞销使用清洗夹具(保证活塞销之间不会碰撞受损)放置在二次利用的切水剂中进行预清洗，包括浸泡和超声波清洗两步，常温浸泡3分钟+常温超声波清洗3分钟，超声波频率28KHz，超声波功率3KW。

步骤2：风淋干燥

开启风淋槽加热器和鼓风机，设置温度120℃，时间5分钟，温度达到后将预清洗后的活塞销放置在风淋槽中，表面迅速干燥。

步骤3：镀前抛光

镀前抛光设备为滚筒式研磨抛光机。每台抛光机装有36～48个滚筒，每个滚筒内部均设有夹具固定活塞销，每桶装载30件。将活塞销使用自动抛光机以100RPM的转速抛光1h，每30分钟反转一次。抛光砂为直径φ1.5，高度7mm的圆柱体氧化铝精抛砂，砂料与桶的体积比为60％。抛光液与水体积比为1:40，将配制好的溶液与抛光砂一起使用。抛光时活塞销需串在抛光夹具上固定，防止抛光过程中活塞销互相之间碰撞受伤。

步骤4：水基溶液超声波清洗

将活塞销使用清洗夹具放置在超声波水基碱性药剂中清洗，要求活塞销之间不能相互碰撞。药剂质量百分比为1.5％NaOH溶液，温度：55℃；清洗时间：10分钟；超声波频率：28KHz；超声波功率：3KW。碱性药剂清洗结束后，将活塞销放置在纯水槽中鼓泡漂洗30s，要求纯水电阻率大于10MΩ.cm，纯水槽带溢流功能，纯水保持持续干净。纯水漂洗后，放置在浓度为0.2～0.5％的防锈剂中超声波清洗1min。

步骤5：酒精超声波清洗

将水基溶液超声波清洗后的活塞销放置酒精超声波清洗槽，其中酒精的浓度为95％以上，温度：室温；清洗时间：60s；超声波频率：40KHz；超声波功率：3KW。

步骤6：吹干

经酒精超声后的活塞销取出后立刻使用氮气对活塞销进行逐一吹干操作，氮气纯度大于99％，气压0.6MPa，并将吹干后活塞销放入氮气柜暂存等待装夹镀膜。

步骤7：装夹镀膜

将清洗后的活塞销装夹在固定的夹具上，每一炉次可以装载3000～5000件，活塞销保持三级转动(即转架转动+工件杆转动+活塞销本身转动)，具体镀膜过程如下：

产品加热烘烤除气：设置真空腔室180℃加热1小时，将气压抽至3×10

离子清洗：向真空室充入100sccm的Ar，气压为0.1～0.3Pa，温度180℃，开启离子源清洗装置，离子源工作电压1800V，电流0.5～2.0A，时间2h，离子清洗电源可以使用恒压模式或恒流模式。

第一膜层：选择Zr溅射靶进行溅射镀膜制备第一膜层，保持腔室温度180℃，本底真空抽至1×10

第二膜层：选择Zr+W溅射靶进行溅射镀膜制备第二膜层，其膜层为两种金属元素的混合，属于共沉积层。保持腔室温度180℃，本底真空抽至1×10

第三膜层：选择W溅射靶进行溅射镀膜制备第一膜层，保持腔室温度150℃，本底真空抽至1×10

制备Ta-C超硬耐磨层：关闭溅射电源和偏压电源，关闭Ar气充气，当气压低至7×10

步骤8：镀后抛光

和镀前抛光类似，镀后抛光设备也是滚筒式研磨抛光机。将镀膜冷却后的活塞销卸夹，防止磕碰，每个滚筒内部均设有夹具固定活塞销，每桶装载30件。将活塞销使用自动抛光机以100RPM的转速抛光4h，每30分钟反转一次。抛光砂为直径φ1，高度5mm的圆柱体氧化铝精抛砂，砂料与桶的体积比为60％。抛光液与水体积比为1:40，将配制好的溶液与抛光砂一起使用。抛光时活塞销需串在抛光夹具上固定，防止抛光过程中活塞销互相之间碰撞受伤。

实施例6

来料(活塞销)状态Ra≤0.08μm，表面污染严重；镀后Rpk≤2.5μm。

步骤1：二次利用切水剂预清洗

将来料状态油污严重的活塞销使用清洗夹具(保证活塞销之间不会碰撞受损)放置在二次利用的切水剂中进行预清洗，包括浸泡和超声波清洗两步，常温浸泡5分钟+常温超声波清洗5分钟，超声波频率28KHz，超声波功率3KW。

步骤2：风淋干燥

开启风淋槽加热器和鼓风机，设置温度120℃，时间5分钟，温度达到后将预清洗后的活塞销放置在风淋槽中，表面迅速干燥。

步骤3：镀前抛光

镀前抛光设备为滚筒式研磨抛光机。每台抛光机装有36～48个滚筒，每个滚筒内部均设有夹具固定活塞销，每桶装载30件。将活塞销使用自动抛光机以100RPM的转速抛光1h，每30分钟反转一次。抛光砂为直径φ1，高度5mm的圆柱体氧化铝精抛砂，砂料与桶的体积比为60％。抛光液与水体积比为1:40，将配制好的溶液与抛光砂一起使用。抛光时活塞销需串在抛光夹具上固定，防止抛光过程中活塞销互相之间碰撞受伤。

步骤4：水基溶液超声波清洗

将活塞销使用清洗夹具放置在超声波水基碱性药剂中清洗，要求活塞销之间不能相互碰撞。药剂质量百分比为1.5％NaOH溶液，温度：65℃；清洗时间：20分钟；超声波频率：40KHz；超声波功率：5KW。碱性药剂清洗结束后，将活塞销放置在纯水槽中鼓泡漂洗60s，要求纯水电阻率大于10MΩ.cm，纯水槽带溢流功能，纯水保持持续干净。纯水漂洗后，放置在浓度为0.5％的防锈剂中超声波清洗2min。

步骤5：酒精超声波清洗

将水基溶液超声波清洗后的活塞销放置酒精超声波清洗槽，其中酒精的浓度为95％以上，温度：室温；清洗时间：60s；超声波频率：40KHz；超声波功率：3KW。

步骤6：吹干

经酒精超声后的活塞销取出后立刻使用氮气对活塞销进行逐一吹干操作，氮气纯度大于99％，气压0.6MPa，并将吹干后活塞销放入氮气柜暂存等待装夹镀膜。

步骤7：装夹镀膜

将清洗后的活塞销装夹在固定的夹具上，每一炉次可以装载3000～5000件，活塞销保持三级转动(即转架转动+工件杆转动+活塞销本身转动)，具体镀膜过程如下：

产品加热烘烤除气：设置真空腔室180℃加热1小时，将气压抽至3×10

离子清洗：向真空室充入100sccm的Ar，气压为0.1～0.3Pa，温度180℃，开启离子源清洗装置，离子源工作电压1800V，电流0.5～2.0A，时间2h，离子清洗电源可以使用恒压模式或恒流模式。

第一膜层：选择Cr溅射靶进行溅射镀膜制备第一膜层，保持腔室温度180℃，本底真空抽至1×10

第二膜层：选择Cr+Ti溅射靶进行溅射镀膜制备第二膜层，其膜层为两种金属元素的混合，属于共沉积层。保持腔室温度180℃，本底真空抽至1×10

第三膜层：选择Ti溅射靶进行溅射镀膜制备第一膜层，保持腔室温度150℃，本底真空抽至1×10

制备Ta-C超硬耐磨层：关闭溅射电源和偏压电源，关闭Ar气充气，当气压低至6×10

步骤8：镀后抛光

和镀前抛光类似，镀后抛光设备也是滚筒式研磨抛光机。将镀膜冷却后的活塞销卸夹，防止磕碰，每个滚筒内部均设有夹具固定活塞销，每桶装载30件。将活塞销使用自动抛光机以100RPM的转速抛光4h，每30分钟反转一次。抛光砂为直径φ2.5，高度8mm的圆柱体氧化铝精抛砂，砂料与桶的体积比为60％。抛光液与水体积比为1:40，将配制好的溶液与抛光砂一起使用。抛光时活塞销需串在抛光夹具上固定，防止抛光过程中活塞销互相之间碰撞受伤。

实施例7

除去省略步骤3，其余各个步骤均与实施1保持一致。

实施例8

除去省略步骤4，其余各个步骤均与实施1保持一致。

实施例9

除去省略步骤8，其余各个步骤均与实施1保持一致。

实施例10

对实施例1和实施例7～9中获取得到的产品进行检测分析，所采用的检测方法和结果具体如下：

涂层结合强度依据划痕法标准进行评估，划痕法可以定量测量涂层和活塞销的结合力，精确度：0.1N；表面粗糙度(Ra)数值越小代表膜层表面越平滑；简化波峰高度(Rpk)数值越小代表膜层表面越平滑；圆度数值越小代表镀膜后活塞销圆周度越好；圆柱度数值越小代表镀膜后活塞销上下圆周度越均匀。

表1各实施例的检测结果比较

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本发明中未具体描述和解释说明的结构、装置以及操作方法，如无特别说明和限定，均按照本领域的常规手段进行实施。