[發明專利]一種鋁活塞及其制備方法

在審

• 申請號: 201911379529.8
• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN111101036A
• 公開（公告）日: 2020-05-05
• 發明（設計）人: 張峰;汪明亮;王浩偉;陳哲;梅革勝
• 申請（專利權）人: 安徽陶鋁新動力科技有限公司;上海交通大學
• 主分類號: C22C21/12
• 分類號: C22C21/12;C22C21/00;C22C1/02;C22C1/06;C04B28/00;C04B111/20
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 蘇友娟

本發明公開了一種鋁活塞及其制備方法，其原料按重量分包括：鋁液：銅3?5份、鐵2?4份、鎳0.5?0.7份、鋁40?60份、除渣劑0.1?0.3份、稀土元素0.1?0.3份；陶瓷液體：二氧化硅20?40份、氧化鋁20?40份、硅酸鋁1?3份、硅酸鈣2?4份和增塑劑0.4?0.6份，所述除渣劑為非金屬顆粒吸附物質的一種，本發明涉及技術領域。該鋁活塞及其制備方法，通過在鋁中加入銅、鎳形成耐熱相，加入稀土元素起到微合金化的作用，然后利用除雜劑去除合金中的雜質，進而將二氧化硅、氧化鋁、硅酸鋁和硅酸鈣形成陶瓷液，配合增塑劑將陶瓷液包裹于鋁合金的外部，可獲得良好的磨損性能，減小了活塞在配合處的摩擦損耗，絕熱性能好，在獲得良好耐磨性和絕熱性的同時，抗沖擊能力不會受到影響。

技術領域

本發明涉及鋁活塞技術領域，具體為一種鋁活塞及其制備方法。

背景技術

活塞在高溫、高壓、高速、潤滑不良的條件下工作。活塞直接與高溫氣體接觸，瞬時溫度可達2500K以上，因此，受熱嚴重，而散熱條件又很差，所以活塞工作時溫度很高，頂部高達600～700K，且溫度分布很不均勻；活塞頂部承受氣體壓力很大，特別是作功行程壓力最大，汽油機高達3～5MPa，柴油機高達6～9MPa，這就使得活塞產生沖擊，并承受側壓力的作用；活塞在氣缸內以很高的速度(8～12m/s)往復運動，且速度在不斷地變化，這就產生了很大的慣性力，使活塞受到很大的附加載荷。活塞在這種惡劣的條件下工作，會產生變形并加速磨損，還會產生附加載荷和熱應力，同時受到燃氣的化學腐蝕作用。

現有的活塞，大都是采用金屬材料制成，金屬材料的耐磨性能不理想，長時間磨損后，會造成嚴重的損耗，有時甚至會使金屬活塞的表面掉落金屬屑，而金屬屑可能會對使用金屬活塞的機器堵塞，使機器造成損壞，并且金屬材料的絕熱性能差，少部分金屬活塞，盲目的增加Si含量會造成金屬活塞過脆，導致抗沖擊能力下降。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種鋁活塞及其制備方法，解決了現有的活塞，大都是采用金屬材料制成，耐磨性能不理想，掉落金屬屑，絕熱性能差，少部分金屬活塞，盲目的增加Si含量造成金屬活塞過脆的問題。

(二)技術方案

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：一種鋁活塞，包括鋁液和陶瓷液體，其原料按重量分包括：鋁液：銅3-5份、鐵2-4份、鎳0.5-0.7份、鋁40-60份、除渣劑0.1-0.3份和稀土元素0.1-0.3份；陶瓷液體：二氧化硅20-40份、氧化鋁20-40份、硅酸鋁1-3份、硅酸鈣2-4份和增塑劑0.4-0.6份。

優選的，所述其原料按重量分包括：銅3份、鐵2份、鎳0.5份、鋁40份、除渣劑0.1份、稀土元素0.1份、二氧化硅20份、氧化鋁20份、硅酸鋁1份、硅酸鈣2份和增塑劑0.4份。

優選的，所述其原料按重量分包括：銅4份、鐵3份、鎳0.6份、鋁500份、除渣劑0.2份、稀土元素0.2份、二氧化硅30份、氧化鋁300份、硅酸鋁2份、硅酸鈣3份和增塑劑0.5份。

優選的，所述其原料按重量分包括：銅5份、鐵4份、鎳0.7份、鋁60份、除渣劑0.3份、稀土元素0.3份、二氧化硅40份、氧化鋁40份、硅酸鋁3份、硅酸鈣4份和增塑劑0.6份。

優選的，所述除渣劑為非金屬顆粒吸附物質的一種。

優選的，所述稀土元素為氧化鑭與氧化釔中的一種或兩種的復合物。

優選的，所述增塑劑由聚乙烯醇及羧甲基纖維素組成。

本發明還公開了一種鋁活塞的制備方法，具體包括如下步驟：

步驟一：粗鋁合金熔液：在熔煉爐中加入鋁錠，加熱至660-700℃，鋁錠開始熔解，再向鋁液中加入銅、鐵、鎳，繼續加熱至所有組份完全融化，形成粗鋁合金熔液；