แหวนลูกสูบมีวัสดุหลากหลายและมีคุณสมบัติแตกต่างกัน การเลือกวัสดุแหวนลูกสูบควรพิจารณาถึงเงื่อนไขการบริการ ข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพ ประเภทของแหวน และปัจจัยอื่นๆ โดยทั่วไป วัสดุแหวนลูกสูบของเครื่องยนต์สันดาปภายในจะต้องเป็นไปตามข้อกำหนดดังต่อไปนี้:
1. ความแข็งแรงเชิงกลสูงเพียงพอที่อุณหภูมิสูง
2. ความต้านทานการสึกหรอและค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ
3. มันไม่ง่ายเลยที่จะเกิดการยึดเกาะและวิ่งเข้าไปได้ง่าย
4. การประมวลผลทำได้สะดวกและราคาถูก
ด้วยวิธีนี้ วัสดุแหวนลูกสูบจะต้องมีความแข็งแรง ความแข็ง ความยืดหยุ่น ความต้านทานการสึกหรอ (รวมถึงการกักเก็บน้ำมัน) ความต้านทานการกัดกร่อน ความเสถียรทางความร้อน และความสามารถในการแปรรูป ปัจจุบันวัสดุของแหวนลูกสูบส่วนใหญ่เป็นเหล็กหล่อ ด้วยความแข็งแกร่งของเครื่องยนต์ มีแนวโน้มของการเปลี่ยนจากเหล็กหล่อสีเทาไปเป็นเหล็กหล่ออบเหนียว เหล็กหล่อกลม และเหล็กกล้า ดูตารางที่ 2 1 สำหรับวัสดุและคุณสมบัติทั่วไป
ตารางที่ 2 1 วัสดุทั่วไปและคุณสมบัติของแหวนลูกสูบ

อย่างไรก็ตาม การแนะนำในวันนี้ไม่ใช่แหวนลูกสูบที่ทำจากวัสดุทั่วไป แต่เป็นแหวนลูกสูบฟิล์มคอมโพสิตเซรามิกโลหะ (แหวนลูกสูบแทรกซึมเซรามิกหรือแหวนลูกสูบโลหะเซรามิกสั้น ๆ ) ซึ่งต่อไปนี้จะเรียกว่าแหวนลูกสูบโลหะเซรามิก
แหวนลูกสูบเซอร์เม็ทผลิตขึ้นโดยการแทรกซึมโบรอนไนไตรด์ (ส่วนหนึ่งของคิวบิกโบรอนไนไตรด์) เซรามิกที่มี * ฟังก์ชั่นการหล่อลื่นในตัวเข้าไปในชั้นผิวของแหวนลูกสูบคู่เสียดสีที่อุณหภูมิต่ำ (ต่ำกว่า 200 ℃) โดยใช้ไอสารเคมีพลาสม่า * ขั้นสูงของโลก เทคโนโลยีการสะสม" เพื่อให้ชั้นผิวการทำงานของแหวนลูกสูบเป็นเซรามิก แหวนลูกสูบหลังจากการแทรกซึมของเซรามิกมีความต้านทานการสึกหรอ ความต้านทานการสึกหรอ และความต้านทานการกัดกร่อนที่ดี ดังนั้น จึงสามารถปรับปรุงอายุการใช้งานของแหวนลูกสูบได้ เซรามิกคอมโพสิตจะถูกแทรกซึมเข้าไปในพื้นผิวของแหวนลูกสูบโดยการสะสมไอสารเคมีพลาสม่า ซึ่งแตกต่างจากกระบวนการพ่นเซรามิกบนพื้นผิวของแหวนลูกสูบอื่นๆ วิธีกระบวนการนี้สามารถทำให้วัสดุเซรามิกคอมโพสิตมีแรงยึดเกาะที่มั่นคงกับพื้นผิวของแหวนลูกสูบโดยไม่แตกร้าวและหลุดออก

นอกจากนี้ ชั้นคอมโพสิตเซอร์เมตยังมีโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์คล้ายกับโรเดียม จึงสามารถดำเนินการเร่งปฏิกิริยาการเผาไหม้ในเครื่องยนต์ และลดปริมาณการปล่อย CO และ HC ได้อย่างมาก ดังนั้นแหวนลูกสูบที่ชุบด้วยเซรามิกก็มีผลในการเร่งปฏิกิริยาเช่นกัน
เทคโนโลยี "ฟิล์มคอมโพสิต Cermet" ผ่านการประเมิน * ในปี 1997
แหวนลูกสูบเคลือบเซรามิกมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในโรงงานเครื่องยนต์หลักๆ และให้ผลการใช้งานที่ดี
มันก่อตัวเป็น "เซรามิกเชิงหน้าที่" ที่ประกอบขึ้นด้วยโลหะ ซึ่งมีคุณลักษณะโดดเด่นคือมีความแข็งพื้นผิวสูง ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ ลดการสึกหรอ และอายุการใช้งานยาวนาน
ที่อุณหภูมิต่ำ (ต่ำกว่า 200 ℃) ไนไตรด์ (วัสดุเซรามิกคอมโพสิต) จะถูกแทรกซึมเข้าไปในพื้นผิวเครื่องมือโดยการสะสมไอสารเคมีในพลาสมา
คุณสมบัติ:
1. การเจริญเติบโตที่อุณหภูมิต่ำ เมื่ออุณหภูมิการขึ้นรูปฟิล์มต่ำกว่า 200 ℃ จะไม่สร้างความเสียหายให้กับพื้นผิวและพื้นผิวของชิ้นงาน หรือทำให้ชิ้นงานเสียรูป และจะไม่ส่งผลต่อความแม่นยำในการตัดเฉือนและประสิทธิภาพการประกอบ
2. การเชื่อมต่อมีความแน่นหนา เนื่องจากโลหะกระจายตัวกับโบรอนไนไตรด์และคิวบิกโบรอนไนไตรด์ในสถานะของพลาสมาสุญญากาศ เพื่อก่อให้เกิดวัสดุที่มีการไล่ระดับตามหน้าที่ ฟิล์มคอมโพสิตจะไม่ลอกออกที่อุณหภูมิสูงหรือแรงกระแทก
3. ปรับปรุงทั้งความแข็งและความเหนียว เนื่องจากการแพร่กระจายแบบสองเฟสของฟิล์มคอมโพสิตและโลหะเพื่อสร้างวัสดุที่มีการไล่ระดับความเอียง ไม่เพียงแต่มีบทบาทในการผสมผสานชั้นการเปลี่ยนแปลงอย่างแน่นหนาเท่านั้น แต่ยังช่วยเพิ่มความแข็งแรงในการยึดเกาะ ความสามารถในการรับแรงดึง และความต้านทานการดัดงอของเซรามิค และความเหนียวอีกด้วย เกินกว่าตัวเซรามิกเอง
4. ทนต่อการสึกหรอได้ดีที่อุณหภูมิสูง ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการชุบโครเมียม ความแข็งของฟิล์มคอมโพสิตจะเพิ่มขึ้นอย่างมากเมื่ออุณหภูมิในสภาพแวดล้อมเพิ่มขึ้น 250 ℃ 350 ℃ และความแข็งของพื้นผิวเพิ่มขึ้นมากกว่า hv210 ในขณะที่ฮาร์ดโครเมียมลดลงอย่างมีนัยสำคัญหลังจากนั้น 250 ℃ และลดลงประมาณ hv110 ที่ 350 ℃ ดังนั้น เมื่อเปรียบเทียบกับชิ้นงานที่ไม่มีการชุบฟิล์มคอมโพสิต ชิ้นงานที่เคลือบด้วยเซรามิกจึงมีความทนทานต่อการสึกหรอได้ดีกว่าในสภาพแวดล้อมที่มีอุณหภูมิสูง
5. ความต้านทานการเกิดออกซิเดชันที่แข็งแกร่ง ผลการทดลองแสดงให้เห็นว่าฟิล์มคอมโพสิตยังคงมีความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและความต้านทานกรดเบสได้ดีเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 1,000 ℃
6. มีหน้าที่ออกซิเดชันและตัวเร่งปฏิกิริยา เมื่อเซรามิกแทรกซึมเข้าไปในพื้นผิวโลหะ จะมีการสร้างตำแหน่งว่างของอิเล็กตรอนในปริมาณที่เหมาะสม ซึ่งทำให้ฟิล์มคอมโพสิตมีผลในการเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันต่อ CO และ HC และยังช่วยลดมลพิษจากการปล่อยไอเสียของเครื่องยนต์ได้อย่างมาก
7. ประสิทธิภาพการม้วนและการชุบที่ดี ฟิล์มคอมโพสิตคือการสะสมไอสารเคมี ดังนั้นฟิล์มคอมโพสิตจึงสามารถเติบโตได้ทุกที่ที่ก๊าซสามารถผ่านได้ และสภาวะการประมวลผลไม่ได้ถูกจำกัดด้วยรูปร่างและตำแหน่งของชิ้นงาน
8. ฟิลด์แอปพลิเคชันที่กว้าง นอกจากนำไปใช้กับเครื่องยนต์แล้ว ฟิล์มคอมโพสิตยังเหมาะสำหรับคู่เสียดสีของเครื่องจักรต่างๆ ชิ้นส่วนที่มีอุณหภูมิสูงและทนต่อการกัดกร่อน เครื่องมือตัดและแม่พิมพ์ต่างๆ และสามารถปรับให้เข้ากับวัสดุโลหะหรืออโลหะต่างๆ ผ่าน พารามิเตอร์กระบวนการที่แตกต่างกัน