[發(fā)明專利]一種抗熱沖擊發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)壁耐磨涂層及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510949105.6
• 申請日: 2015-12-18
• 公開（公告）號: CN105543758A
• 公開（公告）日: 2016-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳恒義
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥中瀾新材料科技有限公司
• 主分類號: C23C4/06
• 分類號: C23C4/06;C23C4/134
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車氣缸內(nèi)壁涂層技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種抗熱沖擊發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)壁耐磨涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

節(jié)能減排已經(jīng)成為全球汽車企業(yè)的終極目標(biāo)。據(jù)資料顯示，大氣污染物排放量中CO的66%、NOx的43%、HC的31%、CO₂的33%、微粒的20%均來自于汽車的排放。汽車輕量化對于節(jié)約能源、減少廢氣排放十分重要。采用鋁合金發(fā)動機(jī)逐漸取代傳統(tǒng)的鑄鐵發(fā)動機(jī)是節(jié)能減排的主要途經(jīng)之一。但因鋁合金的強(qiáng)度和剛度均低于鑄鐵的性能，常用的方法是在鋁合金汽缸內(nèi)壁鑲嵌鑄鐵襯套來提高其耐磨性。鑄鐵襯套不僅鑄造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本較高，而且內(nèi)嵌鑄鐵襯套增加了鋁合金發(fā)動機(jī)的重量和尺寸，不利于節(jié)能減排。目前，在鋁合金汽缸內(nèi)壁表面制備耐磨涂層以取代鑄鐵襯套，已成為汽車發(fā)動機(jī)輕量化發(fā)展的主要方法。對于發(fā)動機(jī)汽缸與活塞組成的燃燒室，缸套和活塞不僅在高溫高壓下工作，還要承受燃料燃燒生成的硫化物（SO₂、SO₃）和燃燒時生成的水蒸汽以及吸入的空氣形成硫酸和亞硫酸帶來的嚴(yán)重腐蝕，而不銹鋼以其優(yōu)異的耐蝕性、較高的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性已經(jīng)成為一種在鋁合金汽缸內(nèi)壁表面優(yōu)選的涂層制備材料，但是其耐磨性還不能滿足應(yīng)用要求。《發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)壁新型耐磨涂層研究》一文通過在不銹鋼粉中加入合適比例的自熔粉Ni60和減摩材料Mo，研制新型鐵基復(fù)合粉末，采用等離子噴涂技術(shù)制備耐磨減摩涂層，并對涂層的硬度、結(jié)合強(qiáng)度以及耐磨性與不銹鋼涂層相應(yīng)的性能進(jìn)行對比分析。通過加入32%的Mo+Ni60制備的復(fù)合涂層，結(jié)合強(qiáng)度由33.85MPa提高到43.63MPa；顯微硬度由337.3Hv0.1提高到464.15Hv0.1。316+Mo+Ni60涂層耐磨減摩性能明顯優(yōu)于不銹鋼涂層，與GCr15材料的對磨環(huán)配副滑動時，摩擦系數(shù)由0.04-0.05降低到0.01-0.02。

但是隨著的科技的進(jìn)步，人們對環(huán)保的要求、對汽車性能的需要越來越高，該涂層的耐腐性、耐磨性、潤滑性、抗裂紋性、硬度、抗熱沖擊性、抗熱氧化性、耐熱性，還是不能滿足要求，需要進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種抗熱沖擊發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)壁耐磨涂層及其制備方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種抗熱沖擊發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)壁耐磨涂層，由下列重量份的原料制成：316不銹鋼粉末68-69、Mo粉6-6.5、Ni60粉末25-26、WC10-11、二氧化鋯1.3-1.5、氧化釔2.3-2.5、鉬酸鈉8.5-10、醋酸酐4.5-4.8、二甲基甲酰胺75-80、濃鹽酸適量、四丁基溴化銨10-12。

所述的抗熱沖擊發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)壁耐磨涂層的制備方法，包括以下步驟：

（1）將鉬酸鈉、醋酸酐、二甲基甲酰胺混合，加入濃鹽酸調(diào)節(jié)pH值為2.5-3，再邊攪拌邊加入四丁基溴化銨，加熱至49-50℃，攪拌反應(yīng)50-60分鐘，再加入WC、二氧化鋯、氧化釔，繼續(xù)攪拌反應(yīng)1-1.4小時，得到混合物料；

（2）將所述混合物料與其他剩余成分混合，研磨均勻，加熱至186-195℃并保持該溫度至二甲基甲酰胺揮發(fā)完，然后將所得塊狀物磨成粉末，

（3）將上述粉末在氮?dú)猸h(huán)境中，在500-510℃下反應(yīng)1.4-1.5小時，得到粉末；

（4）將第（3）步得到的粉末球磨至粒度為15-45μm，在80-85℃烘干1-1.2小時，然后進(jìn)行等離子噴涂，工藝參數(shù)Ar流量45L/min，H流量10/min，送粉量60L/min.載氣流量2.5L/min，電流650A，功率48kW，噴距160mm。

本發(fā)明的優(yōu)點是：本發(fā)明通過使用鉬酸鈉，在金屬粉末表面形成納米鉬顆粒，同時附著納米二氧化鉬，提高了涂層的潤滑性，同時提高了涂層的結(jié)合強(qiáng)度，防止金屬被磨損后出現(xiàn)微凸，導(dǎo)致摩擦系數(shù)急劇增高；通過使用WC、二氧化鋯、氧化釔，有效阻止了涂層的熱沖擊裂紋的形成與擴(kuò)展，提高了抗磨性，延長了氣缸的使用壽命。

具體實施方式

一種抗熱沖擊發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)壁耐磨涂層，由下列重量份（公斤）的原料制成：316不銹鋼粉末68、Mo粉6、Ni60粉末25、WC10、二氧化鋯1.3、氧化釔2.3、鉬酸鈉8.5、醋酸酐4.5、二甲基甲酰胺75、濃鹽酸適量、四丁基溴化銨10。

所述的抗熱沖擊發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)壁耐磨涂層的制備方法，包括以下步驟：