[發(fā)明專利]一種頭部涂層強(qiáng)化活塞及頭部涂層制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811422981.3
• 申請(qǐng)日: 2018-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109267116B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉世英;金波愔;劉國(guó)強(qiáng);趙小峰;王大江;石小明;張斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濱州渤海活塞有限公司
• 主分類號(hào): C25D3/12
• 分類號(hào): C25D3/12;C25D5/36;C23G1/08;C25F1/00;C25D5/48;C25D5/50;F02F3/14
• 代理公司: 濟(jì)南泉城專利商標(biāo)事務(wù)所 37218
• 代理人: 張貴賓

本發(fā)明公開(kāi)了一種頭部涂層強(qiáng)化活塞及頭部涂層制備方法，包括以下步驟：（1）鍍鎳處理；（2）錳系磷化處理；（3）裙部減摩涂層處理；（4）熱處理。本發(fā)明耐高溫性能好，可長(zhǎng)期在700℃以下工作；防護(hù)能力強(qiáng)，可對(duì)所有燃?xì)庥绊憛^(qū)域進(jìn)行防護(hù)；結(jié)合力好，不易脫落。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及活塞防腐技術(shù)領(lǐng)域，具體說(shuō)是涉及一種頭部涂層強(qiáng)化活塞及頭部涂層制備方法。

背景技術(shù)

隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的升級(jí)換代，鋼活塞在國(guó)六發(fā)動(dòng)機(jī)中的比重越來(lái)越大，活塞溫度越來(lái)越高，資料顯示甚至超過(guò)600℃，在這種環(huán)境中，鋼活塞熱腐蝕問(wèn)題十分嚴(yán)重，活塞頂面物質(zhì)氧化剝落，腐蝕裂紋十分明顯，嚴(yán)重影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能及壽命。另外，在采用含硫較高的重油、天然氣作為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于燃燒產(chǎn)物呈酸性，對(duì)活塞（包括鋁活塞）的腐蝕現(xiàn)象也十分嚴(yán)重。

發(fā)動(dòng)機(jī)載荷和溫度的提高，對(duì)活塞環(huán)槽的磨損性能也提出了要求，比如在大直徑鋼活塞領(lǐng)域，常采用激光淬火、高頻淬火等方式提高環(huán)槽的耐磨性，在中小直徑活塞則采用高鎳奧氏體鑄鐵鑲?cè)?qiáng)化環(huán)槽技術(shù)。

CN 204591514 U公開(kāi)了一種覆有抗氧化涂層的鋼活塞，采用在活塞頂面局部化學(xué)鍍鎳磷合金的方法起到了一定的防護(hù)作用。從原理上將是可行的，但是仍存在如下問(wèn)題，可能導(dǎo)致在實(shí)際裝機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)問(wèn)題：

（1）涂層結(jié)合力問(wèn)題，通過(guò)試驗(yàn)，如果僅按照CN 204591514 U的描述鍍一層鎳磷合金，不經(jīng)過(guò)預(yù)鍍和后處理，涂層結(jié)合力較差，經(jīng)鋸銼試驗(yàn)、劃格試驗(yàn)會(huì)出現(xiàn)明顯的涂層剝落現(xiàn)象；

（2）由于該專利中提到的鍍層覆蓋范圍僅有活塞頂面或者部分頂面，仍有部分活塞本體暴露在燃?xì)庵校谑褂眠^(guò)程中，保護(hù)區(qū)域的邊緣會(huì)出現(xiàn)腐蝕度不同現(xiàn)象，由于鍍層的耐腐蝕性能遠(yuǎn)高于活塞基材，腐蝕會(huì)沿涂層與活塞基材的結(jié)合面延伸，極易導(dǎo)致涂層剝落。

以上兩種情況一旦發(fā)生，導(dǎo)致涂層脫落，這些硬質(zhì)的涂層碎片極易導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)拉缸、環(huán)槽卡死的故障。

另外，由于活塞表面還有其他表面處理技術(shù)，如錳系磷化、裙部減磨涂層等，通過(guò)大量試驗(yàn)，其中的某些處理技術(shù)會(huì)嚴(yán)重破壞鍍鎳層的外觀和耐腐蝕性，而上述專利中也未提及。

發(fā)明內(nèi)容

為克服以上技術(shù)問(wèn)題的不足，本發(fā)明提供了一種針對(duì)鋼活塞的熱腐蝕及重油、天然氣活塞的化學(xué)腐蝕問(wèn)題，同時(shí)也有明顯的耐磨性能的頭部涂層強(qiáng)化活塞及頭部涂層的制備方法。

本發(fā)明是通過(guò)以下方式實(shí)現(xiàn)的：

一種頭部涂層強(qiáng)化活塞的頭部涂層方法，該活塞包括頂部、頭部和裙部，其中，頭部包括若干環(huán)槽和火力岸，活塞頭部或部分頭部、整個(gè)頂部覆有鍍層，裙部覆有減摩涂層；鍍層包含至少兩層，分別為鎳磷層和鎳磷硼層；其特征在于：上述頭部涂層強(qiáng)化活塞的頭部涂層的制備方法如下：（1）鍍鎳處理；（2）錳系磷化處理；（3）裙部減摩涂層處理；（4）熱處理；步驟（1）包括以下步驟：

S1：超聲波脫脂，將活塞頭部向下掛載在鍍鎳掛具上，然后將掛載后的活塞浸入50g/L的脫脂液中進(jìn)行超聲波脫脂，然后經(jīng)2次自來(lái)水漂洗干凈；

S2：化學(xué)脫脂，將S1中的活塞浸入50g/L的脫脂液中進(jìn)行化學(xué)脫脂，然后經(jīng)2次自來(lái)水漂洗；

S3：酸洗，將S2中的活塞浸入濃度為200-400 ml/L的鹽酸溶液中除去活塞表面的氧化物和其它污物，然后經(jīng)2次自來(lái)水漂洗，其中所述鹽酸為濃度36%的鹽酸；

S4：電解脫脂，將S3中的活塞浸入50g/L的脫脂液中進(jìn)行化學(xué)脫脂，隨后經(jīng)2次自來(lái)水漂洗；

S5：酸活化，將S4中的活塞浸入濃度為100-300 ml/L硫酸溶液中硫酸活化1min，隨后經(jīng)2次純水漂洗，其中所述硫酸為濃度98%的硫酸；

S6：預(yù)鍍鎳磷，將S5中的活塞浸入鎳磷液中進(jìn)行電鍍，在活塞表面形成鎳磷層，然后經(jīng)2次純水漂洗；