[發明專利]發動機挺柱及其制備方法

有效

• 申請號: 201410658778.1
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104525916A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 許云華;趙娜娜;盧正欣;鐘黎聲;梁淑華;燕映霖;葉芳霞;任冰;鄒軍濤;肖鵬
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: B22D19/16
• 分類號: B22D19/16;F01L1/14;C21D9/00;B32B5/14;B22C3/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

1.一種發動機挺柱，在其工作面具有耐磨涂層，其特征在于：所述耐磨涂層為WC致密陶瓷層。

2.如權利要求1所述的發動機挺柱，其特征在于：WC致密陶瓷層為準單晶相，所述準單晶相是指，介于多晶相與單晶相之間，相較于多晶相，晶向一致性高、晶界明顯減少，并且原子排列比較有序的顯微組織。

3.如權利要求1或2所述的發動機挺柱，其特征在于：沿WC致密陶瓷層縱向剖面，其厚度為50-180μm，優選為100-180μm；優選地，WC的體積分數大于80％，優選大于85％；WC致密陶瓷層粒徑為10-50μm，優選為20-50μm。

4.一種發動機挺柱，在其挺柱內腔表面具有梯度復合涂層，其特征在于：所述梯度復合涂層為碳化物涂層，包括依次呈梯度分布的WC致密陶瓷層、微米WC陶瓷層、WC與基體的融合層。

5.如權利要求4所述的發動機挺柱，其特征在于：WC致密陶瓷層為準單晶相，所述準單晶相是指，介于多晶相與單晶相之間，相較于多晶相，晶向一致性高、晶界明顯減少，并且原子排列比較有序的顯微組織。

6.如權利要求4或5所述的發動機挺柱，其特征在于：沿WC致密陶瓷層縱向剖面，其厚度為50-180μm，優選為100-180μm；優選地，WC的體積分數大于80％，優選大于85％；WC致密陶瓷層粒徑為10-50μm，優選為20-50μm。

7.如權利要求4-6之一所述的發動機挺柱，其特征在于：沿微米WC陶瓷層縱向剖面，其厚度為70-180μm，優選為130-180μm；優選的，WC的體積分數大于75％，優選大于80％；優選的，WC的粒徑為5-30μm，優選為6-25μm。

8.如權利要求4-7之一所述的發動機挺柱，其特征在于：沿WC與基體的融合層的縱向剖面，其厚度為60μm-300μm，優選100-300μm；優選的，其中WC的體積分數為40％-80％，優選為60％-80％；該層中優選的，WC的粒徑為1-20μm，優選為5-10μm。

9.如權利要求4-8之一所述的發動機挺柱，其特征在于：梯度復合層總厚度為180-660μm，優選在330-660μm。

10.如權利要求4-9之一所述的發動機挺柱，其特征在于：組織根據熱處理不同為珠光體、馬氏體、鐵素體、貝氏體、奧氏體和索氏體中的一種或幾種；優選地，該梯度復合涂層被施加于碳鋼表面。

11.一種如權利要求1-3之一所述發動機挺柱制備方法，其特征在于內腔表面具有耐磨涂層，包括如下步驟：

1)先準備一鎢板，優選的，其中鎢的純度應控制在99.7-99.99％，優選的，所述鎢板先被加以表面處理；

2)按照發動機挺柱尺寸，用聚苯乙烯泡沫塑料制作發動機挺柱消失模；

3)按照發動機挺柱尺寸制作砂型，根據發動機挺柱的工作受力狀況，其主要磨損的部位是發動機挺柱的內腔表面，據此在砂型內發動機挺柱芯模外壁表面固定石墨紙，然后將鎢板卷繞并緊貼在奧氏體不銹鋼發動機挺柱芯模的石墨紙上，使其與石墨紙緊密結合；優選地，用CO₂水玻璃硬化砂、覆膜砂、自硬樹脂砂或潮模砂制作砂型；

4)將碳鋼基材冶煉為鋼液，優選地，溫度控制在1610℃-1630℃；

5)將上述鋼液澆入放置有石墨紙和鎢板的發動機挺柱芯模的砂型內，待鋼液冷卻凝固后，取出鑄件，清砂處理，獲得發動機挺柱基體為碳鋼，工作表面為與鎢板的復合體；優選地，采用消失模真空吸鑄工藝，將上述鋼液澆入放置有石墨紙和鎢板的發動機挺柱芯模的砂型內；優選地，澆注溫度控制在1610℃-1630℃，澆注時間為40-50秒為宜，更優選地，一分鐘后，在冒口補澆；進一步優選地，室溫冷卻；

6)將澆鑄完得到的發動機挺柱復合體放入具有保護氣氛的保溫爐內保溫，最后隨爐冷卻至室溫，從而在挺柱內表面形成耐磨涂層，而挺柱基體仍為碳鋼基體；

其中，耐磨涂層為WC致密陶瓷層。

12.如權利要求11所述的發動機挺柱內腔表面耐磨涂層的制備方法，其特征在于：WC致密陶瓷層為準單晶相，所述準單晶相是指，介于多晶相與單晶相之間，相較于多晶相，晶向一致性高、晶界明顯減少，并且原子排列比較有序的顯微組織；優選地，通過控制步驟6)中保溫時間、保溫溫度獲得該WC致密陶瓷層。