本發明涉及汽車配件技術領域，尤其涉及一種自潤滑汽缸活塞。
背景技術：
活塞是汽車發動機汽缸體中作往復運動的機件。活塞的基本結構可分為頂部、頭部和裙部。活塞頂部是組成燃燒室的主要部分，其形狀與所選用的燃燒室形式有關。
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。因此活塞的摩擦力較大。
技術實現要素：
本發明的目的在于提出一種自潤滑汽缸活塞及其制備方法，能夠使得汽缸活塞摩擦減小。
為達此目的，本發明采用以下技術方案：
一種自潤滑汽缸活塞，所述活塞表面具有20-30μm厚度的自潤滑涂層，所述涂層通過如下方法制備：
(1)將Cr3C2與NiCr在行星球磨機上球磨至不再沉淀；
(2)加入石墨烯、Ni包覆微米石墨和h-BN繼續球磨至少10分鐘；
(3)球磨停止前5分鐘時，加入有機黏結劑球磨，得到懸濁液；
(4)將懸濁液進行噴霧造粒，得到自潤滑團聚顆粒；
(5)在活塞表面等離子噴涂所述自潤滑團聚顆粒。
所述的Cr3C2-NiCr是Cr3C2與NiCr作為一個組分按照重量比(5～3):1混合而成；優選的，所述重量比為4:1。
所述等離子噴涂，其電流為400-700A，電壓為30-70V，主氣氬氣流量50-140L/min，送粉速度25-60g/min。優選的，電流為550A，電壓30V，氬氣流量50L/min。
Cr3C2-NiCr涂層磨損以磨粒磨損為主，還存在部分粘著磨損以及因疲勞磨損引起的剝落痕跡；加入鎳包覆改性石墨潤滑劑涂層的磨損表面的自潤滑涂層明顯增多，這是在摩擦磨損過程中石墨不斷從鎳包石墨顆粒中析出，在切向力作用下流動，能對犁溝起到“填平”作用，因而可提高其耐磨性；鎳包覆納米h-BN成為形核中心，進一步細化晶粒，使生成的硬質相CrB4細化彌散在Cr3C2-NiCr內，摩擦應力使亞表層中的h-BN被擠到表面上而形成潤滑膜。隨著h-BN含量的增加，會使潤滑膜更好的形成，涂層耐磨性得到提高。
本發明的自潤滑涂層厚度約為20-30μm，其硬度較基體明顯提高，超過500HV0.2。同時，在復合涂層中添加石墨烯使得晶粒得到細化，平均晶粒尺寸從純Ni的40nm下降到20nm左右。
本發明的復合鍍層使得摩擦系數和磨損率同時降低，具有較低的摩擦系數，在各個載荷下，磨損率比基體降低50％以上。
具體實施方式
下面通過具體實施方式來進一步說明本發明的技術方案。
實施例1
一種自潤滑汽缸活塞，所述活塞表面具有20-30μm厚度的自潤滑涂層，所述涂層通過如下方法制備：
(1)將Cr3C2與NiCr在行星球磨機上球磨至不再沉淀；
(2)加入石墨烯、Ni包覆微米石墨和h-BN繼續球磨至少10分鐘；
(3)球磨停止前5分鐘時，加入有機黏結劑球磨，得到懸濁液；
(4)將懸濁液進行噴霧造粒，得到自潤滑團聚顆粒；
(5)在活塞表面等離子噴涂所述自潤滑團聚顆粒。
對比例1
省略實施例1的石墨烯，其余與實施例1相同。
對比例2
省略實施例1的NiCr，其余與實施例1相同。
對比例3
省略實施例1的Cr3C2，其余與實施例1相同。
對比例1-3的涂層，同樣能起到潤滑作用，但所述潤滑效果稍差，只是相較于不含涂層的活塞，提高一些。實施例1的潤滑效果要明顯優于對比例1-3，且耐磨時間長，起到潤滑的時間也明顯較長。即，本發明的3種材料混合，起到協同作用。