專(zhuān)利名稱(chēng)：具有納米合金涂層的氣缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)用氣缸的制備技術(shù)，具體涉及氣缸表面熱噴涂納米涂層的制備。
背景技術(shù)：
為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)重量和成本，以及獲得更好的油耗，目前汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料逐漸從鑄鐵件轉(zhuǎn)向更輕的鋁合金缸體。鋁合金缸體的主要缺點(diǎn)是耐磨性較差，為了提高其耐磨性，常常需要制作鋼質(zhì)的缸套襯作為鋁合金缸體內(nèi)壁，以提高其耐磨性能。但缸套的使用不僅増加了成本，而且減少了缸體的有效體積，影響了燃油效率。

發(fā)明內(nèi)容
· 本發(fā)明的目的在干，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供ー種表面具有納米合金涂層的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸,利用其高耐磨、高抗拉缸性能和低摩擦系數(shù)性能,來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)整體性能的目的。本發(fā)明的技術(shù)方案如下
本發(fā)明的具有納米合金涂層的氣缸，包括氣缸金屬基體，其特征在于，在所述金屬基體的表面上設(shè)有納米合金涂層，該涂層由納米級(jí)的鐵、鎳、鑰、鉻、鋁或其它金屬材料中的ー種或幾種構(gòu)成；或者由在納米級(jí)金屬材料中摻入納米級(jí)的氧化鋁、氧化鈦、氧化硅、氧化鋯、氧化鎂、碳化硅、碳化鎢、碳化鉻或其它陶瓷材料中的ー種或幾種構(gòu)成；所述涂層的厚度為100-1000微米，涂層中金屬材料與陶瓷材料的質(zhì)量比為I :(0-1)。本發(fā)明的具有納米合金涂層的氣缸中，所述的納米合金涂層采用超音速火焰噴涂技術(shù)制備；所用的金屬原料或陶瓷原料均為納米級(jí)粉料。使用時(shí)，如同現(xiàn)有技術(shù)，先經(jīng)噴霧造粒制成粒徑為40-100微米的粉料后，再進(jìn)行超音速火焰噴涂。本發(fā)明利用熱噴涂技術(shù)為發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的改進(jìn)提供了一種很好的解決方案。在缸體內(nèi)壁直接噴涂耐磨涂層來(lái)代替缸套，由于涂層薄，在不減少缸體的有效體積的情形下，大大減輕了缸體的重量，也減少了缸體的整體體積，因此實(shí)際使用中，可以通過(guò)緊湊的結(jié)構(gòu)形式來(lái)降低整體重量和減小占用空間。在本發(fā)明所述氣缸的納米合金涂層中，使用的鐵、鎳、鉻等金屬能夠使涂層與氣缸本體形成牢固的結(jié)合，摻入的陶瓷相材料可以有效地提高涂層的抗熱震性、表面硬度等。同吋，由于該涂層具有良好的耐磨性能，以及具有較高耐燒蝕能力和較低自身磨損的涂層系統(tǒng)，因此能夠降低活塞環(huán)和氣缸筒表面間的摩擦，從而減少機(jī)油消耗量。也就是說(shuō)，本發(fā)明能進(jìn)ー步滿(mǎn)足未來(lái)發(fā)動(dòng)機(jī)不斷提高的低油耗、低成本、重量輕、空間小等使用要求。本發(fā)明的具有納米合金涂層的氣缸，既可用于汽油機(jī)又可用于柴油機(jī)，其納米結(jié)構(gòu)涂層的制備方法簡(jiǎn)單方便，無(wú)污染，不會(huì)對(duì)人員和環(huán)境產(chǎn)生不利影響。


圖I是本發(fā)明的具有納米合金涂層的氣缸局部結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式 實(shí)施例I 具有鐵-鎳-鉻-鑰(Fe-Ni-Cr-Mo)納米合金涂層的氣缸參見(jiàn)圖1，在氣缸體I的金屬內(nèi)壁(在該金屬壁上設(shè)有冷卻水槽2)面上設(shè)有納米合金涂層3，涂層的厚度為500微米。該涂層是使用超音速?lài)娡考佳b置噴涂的具有鐵-鎳-鉻-鑰的納米合金涂層，再經(jīng)機(jī)械精加工制備出成品。噴涂原料使用市售的納米級(jí)金屬鐵、鎳、鉻、鑰(Fe-Ni-Cr-Mo)粉末。在合金粉末中，鐵、鎳、鉻、鑰的質(zhì)量含量各為1/4。經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例的納米合金涂層的性能參數(shù)為表面硬度高于800HV ;結(jié)合強(qiáng)度高于90MPa，孔隙率低于7%。本實(shí)施例是采用超音速?lài)娡考佳b置噴涂得到涂層。為了比較的需要，測(cè)試時(shí)還做了使用等離子噴涂技術(shù)得到涂層的對(duì)比例，其使用原料與實(shí)施例完全相同，然后分別做耐磨性能的測(cè)試。結(jié)果表明，在同樣摩擦磨損條件下，本實(shí)施例涂層的耐磨性能比利用等離子噴涂得到的涂層提高30-40%。實(shí)施例2 摻入氧化物的鐵-鎳-鉻-鑰(Fe-Ni-Cr-Mo)納米合金涂層
在實(shí)施例I的基礎(chǔ)上，在噴涂原料中摻入納米級(jí)氧化鋁和納米級(jí)氧化鈦粉料，形成納米合金復(fù)合涂層。所摻入的氧化物為氧化鋁(A1203)、氧化鈦(TiO2)的質(zhì)量含量分別占噴涂原料總質(zhì)量的5%。經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例的納米結(jié)構(gòu)涂層的性能參數(shù)為表面硬度高于900HV ;結(jié)合強(qiáng)度高于60MPa，孔隙率低于7%。實(shí)施例3 摻入碳化物的鐵-鎳-鉻-鑰(Fe-Ni-Cr-Mo )納米合金涂層
在實(shí)施例I的基礎(chǔ)上，向原料中摻入納米級(jí)碳化鎢和碳化鉻粉料，形成納米合金涂層。本實(shí)施例中摻入的碳化鎢、碳化鉻的質(zhì)量含量分別占噴涂原料總質(zhì)量的5%。經(jīng)測(cè)試，本實(shí)施例的納米結(jié)構(gòu)涂層的性能參數(shù)為表面硬度高于1000HV ;結(jié)合強(qiáng)度高于60MPa，孔隙率低于7%。上述的實(shí)施例2和3中，也同樣做了與實(shí)施例相同的對(duì)比例測(cè)試，其結(jié)果表明，在同樣摩擦磨損條件下，實(shí)施例2、3得到的涂層的耐磨性能比利用等離子噴涂得到的涂層均提高 30-40%。以上實(shí)施例中，所用的納米金屬鐵、鎳、鉻、鑰粉料，以及納米級(jí)氧化鋁和納米級(jí)氧化鈦粉料，納米級(jí)碳化鎢和碳化鉻粉料均由市場(chǎng)購(gòu)得。
權(quán)利要求
1.一種具有納米合金涂層的氣缸，包括氣缸金屬基體，其特征在于，在所述金屬基體的表面上設(shè)有納米合金涂層，該涂層由納米級(jí)的鐵、鎳、鑰、鉻、鋁或其它金屬材料中的一種或幾種構(gòu)成；或者由在納米級(jí)金屬材料中摻入納米級(jí)的氧化鋁、氧化鈦、氧化硅、氧化鋯、氧化鎂、碳化硅、碳化鎢、碳化鉻或其它陶瓷材料中的一種或幾種構(gòu)成；所述涂層的厚度為100-1000微米，涂層中金屬材料與陶瓷材料的質(zhì)量比為I :(0-1)。
2.如權(quán)利要求I的具有納米合金涂層的氣缸，其特征在于，所述的納米合金涂層采用超音速火焰噴涂技術(shù)制備；所用的金屬原料或陶瓷原料均為納米級(jí)粉料。
全文摘要
本發(fā)明涉及汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)用氣缸表面熱噴涂納米涂層的制備技術(shù)，具體涉及具有納米合金涂層的氣缸。在所述氣缸金屬基體的表面上設(shè)有納米合金涂層，該涂層由納米級(jí)的鐵、鎳、鉬、鉻、鋁或其它金屬材料中的一種或幾種構(gòu)成；或者由在納米級(jí)金屬材料中摻入納米級(jí)的氧化鋁、氧化鈦、氧化硅、氧化鋯、氧化鎂、碳化硅、碳化鎢、碳化鉻或其它陶瓷材料中的一種或幾種構(gòu)成；所述涂層的厚度為100-1000微米，涂層中金屬材料與陶瓷材料的質(zhì)量比為1(0-1)。本發(fā)明涂層與氣缸本體牢固結(jié)合，并有高抗熱震性、表面硬度和耐磨性能，在不減少缸體的有效體積的情形下，能減輕缸體的重量和整體體積。其涂層的制備方法簡(jiǎn)單方便，無(wú)污染，不會(huì)對(duì)人員和環(huán)境產(chǎn)生不利影響。
文檔編號(hào)F02F1/00GK102787933SQ201210311729
公開(kāi)日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者程敬卿, 薛衛(wèi)昌 申請(qǐng)人:蕪湖鼎恒材料技術(shù)有限公司