[發(fā)明專利]一種用于內(nèi)燃機(jī)工作內(nèi)腔的復(fù)合鑄滲層的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210037957.4
• 申請(qǐng)日: 2012-02-20
• 公開（公告）號(hào): CN102581217A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂小杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 含山縣全興內(nèi)燃機(jī)配件有限公司
• 主分類號(hào): B22C3/00
• 分類號(hào): B22C3/00;B22D19/08;B22D19/14
• 代理公司: 合肥天明專利事務(wù)所 34115
• 代理人: 金凱

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)機(jī)體和氣缸蓋內(nèi)腔的復(fù)合鑄滲層的制備方法，具體是利用鑄滲技術(shù)在內(nèi)燃機(jī)燃燒室、排氣道內(nèi)腔等工作環(huán)境惡劣的部位制備一層耐腐蝕、耐高溫，與基體結(jié)合緊密的復(fù)合鑄滲層的制備方法。

背景技術(shù)

內(nèi)燃機(jī)自19世紀(jì)60年代問世以來，經(jīng)過不斷改進(jìn)和發(fā)展，已是比較完善的機(jī)械，常見的有柴油機(jī)和汽油機(jī)等類。它通過將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，是通過做功改變內(nèi)能。其熱效率高、功率和轉(zhuǎn)速范圍寬、配套方便、機(jī)動(dòng)性好，所以獲得了廣泛的應(yīng)用。全世界各種類型的汽車、拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械、小型移動(dòng)電站和戰(zhàn)車等都以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力。海上商船、內(nèi)河船舶和常規(guī)艦艇，以及某些小型飛機(jī)也都由內(nèi)燃機(jī)來推進(jìn)。世界上內(nèi)燃機(jī)的保有量在動(dòng)力機(jī)械中居首位，它在人類活動(dòng)中占有非常重要的地位。?

內(nèi)燃機(jī)是一種由許多機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)組成的復(fù)雜機(jī)器。要完成能量轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)，保證長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)正常工作，各類內(nèi)燃機(jī)都必須具備以下一些機(jī)構(gòu)和系統(tǒng)：曲柄連桿機(jī)構(gòu)、機(jī)體和氣缸蓋、配氣機(jī)構(gòu)、供油系統(tǒng)、潤(rùn)滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和起動(dòng)裝置等。其中，位于內(nèi)燃機(jī)機(jī)體的氣缸是一個(gè)圓筒形金屬機(jī)件，密封的氣缸是實(shí)現(xiàn)工作循環(huán)、產(chǎn)生動(dòng)力的源地。各個(gè)裝有氣缸套的氣缸安裝在機(jī)體里，它的頂端用氣缸蓋封閉著。活塞可在氣缸套內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，并從氣缸下部封閉氣缸，從而形成容積作規(guī)律變化的密封空間——燃燒室。燃料在此空間內(nèi)燃燒，產(chǎn)生的燃?xì)鈩?dòng)力推動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)。活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)經(jīng)過連桿推動(dòng)曲軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，曲軸再從飛輪端將動(dòng)力輸出。由活塞組、連桿組、曲軸和飛輪組成的曲柄連桿機(jī)構(gòu)是內(nèi)燃機(jī)傳遞動(dòng)力的主要部分。可見，內(nèi)燃機(jī)在工作過程中，燃燒室及排氣管內(nèi)腔始終處于高溫、高壓、腐蝕性惡劣環(huán)境下，對(duì)這些部位的強(qiáng)度、高溫性能、耐腐蝕性能和耐磨損性能均有較高的要求，如不加以針對(duì)性的防護(hù)，在長(zhǎng)期使用過程中極易發(fā)生失效，使缸體、缸蓋零件的可靠性和使用壽命均受到較大影響。

目前，人們?cè)谏a(chǎn)實(shí)踐中，可通過各種表面工程技術(shù)在普通材料的表面上，制造一個(gè)特殊的工作表面，使其達(dá)到：防腐、耐磨、減磨、抗高溫、抗氧化、隔熱、絕緣、導(dǎo)電、防微波輻射等一系列多種功能。顯然，如能將表面工程技術(shù)應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)工作內(nèi)腔表面上，可實(shí)現(xiàn)節(jié)約材料，降低成本甚至進(jìn)一步提高工作表面性能的目的。但是由于內(nèi)腔加工難度大，加工部位對(duì)功能層結(jié)合強(qiáng)度要求高、功能層厚度應(yīng)較大等諸多問題，以及考慮到工藝復(fù)雜性和成本等因素，一些常用表面處理工藝（如熱噴涂、離子注入法、表面熔敷法、激光表面強(qiáng)化等）難以應(yīng)用在這些部位。

目前，人們通常在缸體、缸蓋使用的鑄鐵或鑄鋼材料中整體添加改性合金元素，以提高其耐高溫、耐腐蝕等工作性能，但是這樣就大大增加了零件的成本。如何經(jīng)濟(jì)有效的將表面工程技術(shù)應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)工作內(nèi)腔的制備中去，是當(dāng)前該領(lǐng)域所需解決的技術(shù)難題。

鑄滲又稱鑄件表面合金化，是一種在澆注過程中實(shí)現(xiàn)零件表面合金化從而使其表面具有特殊組織和性能，是表面改性與零件成形同時(shí)進(jìn)行的一種新型表面工程技術(shù)。鑄滲法是在鑄型的表面涂一層含有使鑄件表面合金化的材料，在澆注和凝固過程中，高溫金屬液與合金材料在鑄件表面發(fā)生擴(kuò)散和滲透現(xiàn)象，達(dá)到使鑄件表面合金化的目的。與以上提到的非鑄造途徑的表面工程技術(shù)相比，它具有不需要專門設(shè)備、生產(chǎn)周期短、表面處理層厚、成本低、零件不變形等優(yōu)點(diǎn)。

但是目前常用鑄滲工藝也存在一定的缺點(diǎn)，限制了其在內(nèi)燃機(jī)工作內(nèi)腔的應(yīng)用，如：鑄滲合金層中易產(chǎn)生氣孔、夾渣的缺陷；滲層的厚度一般不超過10mm，由于厚度限制而影響鑄件的使用壽命，不能滿足某些工況要求。其原因是構(gòu)成鑄滲層的合金顆粒粉末間的孔隙大小決定了鑄滲過程中高溫金屬液滲入滲層的難易度和滲層排氣性能的好壞，一般而言，孔隙平均大小越大，鑄滲層能達(dá)到的最大厚度就越厚，氣孔夾渣現(xiàn)象越少。顯然，孔隙大小與合金顆粒粉末粒度大小分布直接相關(guān)：粒度細(xì)或大小不均則孔隙小，滲透深度淺，直徑小于0.06mm的合金粉末不能形成合金層；粒度過大則孔隙大，但是合金顆粒不能被母材溶液完全熔化，造成滲層合金化程度差，性能不佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于內(nèi)燃機(jī)工作內(nèi)腔的復(fù)合鑄滲層的制備方法用于內(nèi)燃機(jī)工作內(nèi)腔的滲層厚、表面質(zhì)量佳、與基體結(jié)合緊密的復(fù)合鑄滲層的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種用于內(nèi)燃機(jī)工作內(nèi)腔的復(fù)合鑄滲層的制備方法，包括以下步驟：

（1）、準(zhǔn)備陶瓷顆粒和合金粉末，將Ni-Cr-Fe合金粉末與陶瓷顆粒按60-80%：40-20%的體積配比混合，混合均勻后再一同置入球磨機(jī)內(nèi)碾磨10-24小時(shí)，制成粒度均勻的合金包覆陶瓷表面的復(fù)合顆粒；