[發(fā)明專利]一種低排放耐磨鐵基粉末冶金自潤滑CNG發(fā)動機氣門座圈及其制作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611007229.3
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN106623905A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周以林
• 申請（專利權(quán)）人: 馬鞍山市恒欣減壓器制造有限公司
• 主分類號: B22F1/02
• 分類號: B22F1/02;B22F3/02;B22F3/10;B22F5/10;C22C38/52;C22C38/44;C22C38/60;C22C38/42
• 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: 方崢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車發(fā)動機配件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低排放耐磨鐵基粉末冶金自潤滑CNG發(fā)動機氣門座圈及其制作方法。

背景技術(shù)

壓縮天然氣(CNG)、液化石油氣(LPG)和甲醇等作為內(nèi)燃機的代用燃料是保護(hù)環(huán)境和合理利用能源的有效途徑。我國天然氣資源豐富，作為發(fā)動機清潔燃料其市場前景巨大。然而，使用新型能源，汽車零件特別是發(fā)動機氣門座圈的使用工況會發(fā)生變化，對其材料也提出了新的要求。CNG發(fā)動機的進(jìn)、排氣門座圈是控制燃?xì)馕肱c廢氣排出的重要工作部件，在高溫下經(jīng)受氣流的沖蝕和氣門的高頻率沖擊磨擦，工作條件十分惡劣。一旦氣門座圈被沖擊磨損，導(dǎo)致氣門氣密性降低，將大幅度降低發(fā)動機效率，以及有害成分氣體的大量排放。這就要求 CNG發(fā)動機氣門座圈有更高的耐熱性，更高的耐磨性和耐腐蝕性。

常用的氣門座圈材料包括鑄造合金、鍛鋼制品和粉末冶金3大類。其中粉末冶金氣門座圈因具有少、無切削、材料利用率高、設(shè)計自由度大等優(yōu)點，適合大批量的生產(chǎn)。一般的粉末冶金鐵基材料存在低密度和疏松性的缺點，在使用過程中易發(fā)生磨損失效，目前，最常用的有兩種解決方法： 一是添加合金元素形成硬質(zhì)相，提高材料的強度和硬度，獲得好的耐磨性：二是通過熔滲工藝提高材料的密度和性能。文獻(xiàn)《制備工藝對鐵基粉末冶金氣門座圈致密性和性能的影響》采用燒結(jié)、熔滲、熱處理制備了高性能鐵基粉末冶金氣門座圈。研究不同工藝對氣門座圈的孔隙變化、致密性、顯微組織和力學(xué)性能的影響，確定氣門座圈致密性的最佳工藝條件。結(jié)果表明，采用熔滲或提高燒結(jié)溫度，可使孔隙的形狀趨于球化，大大減少孔隙的數(shù)量和大小，明顯提高氣門座圈的致密性。

由于氣門座圈在工作過程中無油潤滑，耐候性差，使用壽命短，耐磨長效性差，而目前通過添加硬質(zhì)顆粒、自潤滑添加劑等和采用熔滲新工藝相結(jié)合的方式研究很少。文獻(xiàn)中僅僅采用熔滲新工藝，方式較為單一，制得的氣門座圈胚體韌性差、切割性差、耐溫變性低、使用壽命短等。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的就是為了彌補已有技術(shù)的缺陷，提供一種低排放耐磨鐵基粉末冶金自潤滑CNG發(fā)動機氣門座圈及其制作方法。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種低排放耐磨鐵基粉末冶金自潤滑CNG發(fā)動機氣門座圈，由下列重量份的原料制成：鉻5.3-6.2、鈷4.3-4.6、鎳1.2-1.4、鎢2.5-3.5、鉛0.3-0.5、銪0.6-0.8、銅15-18、納米二硫化鉬1.3-1.6、氧化釔0.2-0.4、膨潤土0.9-1.2、硼酸鈉0.1-0.3、γ-氨丙基三乙氧基硅烷0.6-0.8、丙烯酸乙酯2.3-2.5、鐵67-70。

所述的一種低排放耐磨鐵基粉末冶金自潤滑CNG發(fā)動機氣門座圈的制作方法，包括以下步驟：

（1）將納米二硫化鉬添加到質(zhì)量濃度為5-15%的硼酸鈉水溶液中，超聲分散均勻后，加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷加熱至50-70℃，充分?jǐn)嚢?2-24小時，過濾干燥；

（2）將銅粉投入坩堝電阻爐中迅速升溫至完全熔化，加入步驟（1）物料超聲波攪拌混勻，保溫靜置20-25分鐘，將金屬液經(jīng)氣體霧化制粉設(shè)備得粒徑在100μm以下的銅包覆改性納米二硫化鉬；

（3）將膨潤土于800-900℃高溫煅燒20-30分鐘，立即放入水中降溫至室溫超聲分散10-15分鐘，噴霧干燥，投入適量無水乙醇中，加入氧化釔、步驟（2）物料研磨40-50分鐘，烘干至完全除去無水乙醇，得混合粉體；

（4）將鐵粉和鉻、鈷、鎳、鎢、鉛、銪粉投入混粉機中球磨混合，加入步驟（3）混合粉體、丙烯酸乙酯加熱至50-60℃，攪拌30-40分鐘真空干燥，加入到模具中壓制成所需形狀，得到生坯；

（5）將上述生坯和同樣形狀的銅片放入推桿爐中，在氫氣的保護(hù)氣氛下于1000-1200℃燒結(jié)熔滲1-2小時，用水套冷卻方式冷卻至室溫；

（6）將燒結(jié)熔滲完成后的氣門座圈置于箱式爐中，加熱到600-700℃，保溫20-40分鐘，油淬至室溫，再加熱到245-255℃，保溫50-70分鐘，冷卻出料。