一種納米釔鋁石榴石纖維復(fù)合涂層內(nèi)燃機(jī)用活塞環(huán)的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種納米釔鋁石榴石纖維復(fù)合涂層內(nèi)燃機(jī)用活塞環(huán)的制備方法，該方法的具體步驟包括活塞環(huán)基體準(zhǔn)備、涂層材料制備以及通過大氣等離子技術(shù)在基體表面施加涂層，其中活塞環(huán)基體的各化學(xué)成分的重量百分比如下：C 0.3?0.5%，Ni：0.5?1%，Si：0.3?0.5%，Y：0.03?0.05%，Li：0.5?1%，B：0.05?0.1%，V：0.05?0.1%，余量為Fe。本發(fā)明的活塞環(huán)既具有高耐磨、高耐損傷性能，同時(shí)涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度高、不易發(fā)生涂層剝落，同時(shí)涂層本身機(jī)械強(qiáng)度高，耐用性強(qiáng)，耐高溫性能好，適用范圍廣，使用壽命長(zhǎng)。
【專利說明】
一種納米釔鋁石榴石纖維復(fù)合涂層內(nèi)燃機(jī)用活塞環(huán)的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種活塞環(huán)的制備方法，尤其涉及一種納米釔鋁石榴石纖維復(fù)合涂層內(nèi)燃機(jī)用活塞環(huán)的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]活塞環(huán)是內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件之一，是具有一定彈性的開口環(huán)，分為氣環(huán)和油環(huán)，起著密封高溫高壓燃?xì)狻⒄{(diào)整氣缸壁潤(rùn)滑油膜、傳遞活塞熱量和支撐活塞的作用。活塞環(huán)的運(yùn)動(dòng)工況復(fù)雜，且經(jīng)常處于惡劣的工作環(huán)境中，需要具有良好的耐磨性、耐蝕性和力學(xué)性能。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)向高效率、高載荷、高速度及高壽命的方向發(fā)展，對(duì)活塞環(huán)的耐久性和可靠性也提出了更高的要求。
[0003]現(xiàn)在的活塞環(huán)材料大多數(shù)是球墨鑄鐵和鋼材，其耐磨性、耐損傷性較差，因此需要進(jìn)行表面處理。目前的表面處理技術(shù)主要有鍍鉻、氮化、PVD與CVD鍍膜、噴鉬、噴涂陶瓷層等。CN201310116281采用大氣等離子技術(shù)在活塞環(huán)表面噴涂陶瓷復(fù)合涂層，從而提高了活塞環(huán)的耐磨性。然而，這種方法存在涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度不夠，容易發(fā)生剝落的問題，在實(shí)際應(yīng)用中需要改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的就是為了彌補(bǔ)已有技術(shù)的缺陷，提供一種高耐磨、高耐損傷、同時(shí)涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度高、不易發(fā)生涂層剝落、使用壽命長(zhǎng)的納米釔鋁石榴石纖維復(fù)合涂層內(nèi)燃機(jī)用活塞環(huán)的制備方法。
[0005]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種納米釔鋁石榴石纖維復(fù)合涂層內(nèi)燃機(jī)用活塞環(huán)的制備方法，其特征在于，該方法包括以下具體步驟:
(1)鑄造活塞環(huán)基體，所述活塞環(huán)基體的各化學(xué)成分的重量百分比如下:C0.3-0.5%，N1:0.5-l%，S1:0.3-0.5%，Y:0.03-0.05%，L1:0.5-1%，Β:0.05-0.1%，V:0.05-0.1%，余量為Fe，將上述原料混合l-2h后裝入模具于500-600MPa壓制成坯，400-500 °C保溫處理l_2h后于惰性氣體保護(hù)條件下1000-1100°C燒結(jié)1.5-2.5h，冷卻后磨削加工處理，得到活塞環(huán)基體；
(2)準(zhǔn)備涂層材料，所述涂層材料由下述重量份的原料制得:0.3-0.5%聚乙烯醇溶液30-40，20-50μπι碳化硅5-10，20_50μπι氧化鈮3-5，硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-560 0.3-0.5,納米釔鋁石榴石纖維0.5-1，鉬粉2-4，鋯粉1-2，按重量稱取上述原料，先將碳化硅、氧化鈮與聚乙烯醇溶液混合均勻、噴霧干燥后惰性條件下400-450°C熱處理l_2h，然后與鉬粉、鋯粉混合后在惰性條件下球磨至20-60μηι，最后加入其余原料高速混合0.5-lh，即得涂層材料，其中噴霧干燥入口溫度為185-195 °C，出口溫度為100-110 °C ;
(3)制備活塞環(huán)成品，將(2)中的涂層材料采用大氣等離子噴涂技術(shù)噴涂于(I)中的活塞環(huán)基體表面形成厚度為200-500μπι涂層，即得納米釔鋁石榴石纖維復(fù)合涂層內(nèi)燃機(jī)用活塞環(huán)。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
本發(fā)明結(jié)合活塞環(huán)粉末冶金技術(shù)與復(fù)合涂層表面處理，通過在碳化硅、氧化鈮陶瓷粉體表面進(jìn)行碳包覆、并與鉬粉、鋯粉金屬粉體、納米釔鋁石榴石纖維混合以及硅烷偶聯(lián)劑表面改性，得到的涂層材料粉體之間與涂層材料粉體與活塞環(huán)基體的界面潤(rùn)濕性好，通過大氣等離子噴涂技術(shù)噴涂后能牢固、穩(wěn)定地結(jié)合在活塞環(huán)基體表面，結(jié)合強(qiáng)度高，同時(shí)，通過基體材料以及涂層材料的選擇與復(fù)配，使得到的活塞環(huán)既具有高耐磨、高耐損傷性能，同時(shí)涂層與基體結(jié)合強(qiáng)度高、不易發(fā)生涂層剝落，同時(shí)涂層本身機(jī)械強(qiáng)度高，耐用性強(qiáng)，耐高溫性能好，適用范圍廣，使用壽命長(zhǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0007]—種納米釔鋁石榴石纖維復(fù)合涂層內(nèi)燃機(jī)用活塞環(huán)的制備方法，方法包括以下具體步驟:
(1)鑄造活塞環(huán)基體，所述活塞環(huán)基體的各化學(xué)成分的重量百分比如下:C0.3%,Ni:0.5%，S1: 0.3%，Y: 0.03%，L1: 0.5%，B: 0.05%，V: 0.05%，余量為Fe，將上述原料混合I_2h后裝入模具于500MPa壓制成坯，400°C保溫處理Ih后于惰性氣體保護(hù)條件下1000°C燒結(jié)1.5h，冷卻后磨削加工處理，得到活塞環(huán)基體；
(2)準(zhǔn)備涂層材料，所述涂層材料由下述重量份的原料制得:0.3%聚乙烯醇溶液30，20_50μπι碳化硅5，20-50μπι氧化鈮3，硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-560 0.3，納米釔鋁石榴石纖維0.5，鉬粉2，鋯粉I，按重量稱取上述原料，先將碳化硅、氧化鈮與聚乙烯醇溶液混合均勻、噴霧干燥后惰性條件下400°C熱處理lh，然后與鉬粉、鋯粉混合后在惰性條件下球磨至20-60μπι，最后加入其余原料高速混合0.5h，即得涂層材料，其中噴霧干燥入口溫度為185 °C，出口溫度為100°C；
(3)制備活塞環(huán)成品，將(2)中的涂層材料采用大氣等離子噴涂技術(shù)噴涂于(I)中的活塞環(huán)基體表面形成厚度為200μπι涂層，即得納米釔鋁石榴石纖維復(fù)合涂層內(nèi)燃機(jī)用活塞環(huán)。
[0008]上述制得的活塞環(huán)性能測(cè)試結(jié)果如下:孔隙率:4.1%，摩擦系數(shù):0.59，硬度:多1200HV，結(jié)合強(qiáng)度:彡10MPa。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種納米釔鋁石榴石纖維復(fù)合涂層內(nèi)燃機(jī)用活塞環(huán)的制備方法，其特征在于，該方法包括以下具體步驟: (1)鑄造活塞環(huán)基體，所述活塞環(huán)基體的各化學(xué)成分的重量百分比如下:C0.3-0.5%，N1:0.5-l%，S1:0.3-0.5%，Y:0.03-0.05%，L1:0.5-1%，Β:0.05-0.1%，V:0.05-0.1%，余量為Fe，將上述原料混合l-2h后裝入模具于500-600MPa壓制成坯，400-500 °C保溫處理l_2h后于惰性氣體保護(hù)條件下1000-1100°C燒結(jié)1.5-2.5h，冷卻后磨削加工處理，得到活塞環(huán)基體； (2)準(zhǔn)備涂層材料，所述涂層材料由下述重量份的原料制得:0.3-0.5%聚乙烯醇溶液30-40，20-50μπι碳化硅5-10，20_50μπι氧化鈮3-5，硅烷偶聯(lián)劑ΚΗ-560 0.3-0.5,納米釔鋁石榴石纖維0.5-1，鉬粉2-4，鋯粉1-2，按重量稱取上述原料，先將碳化硅、氧化鈮與聚乙烯醇溶液混合均勻、噴霧干燥后惰性條件下400-450°C熱處理l_2h，然后與鉬粉、鋯粉混合后在惰性條件下球磨至20-60μηι，最后加入其余原料高速混合0.5-lh，即得涂層材料，其中噴霧干燥入口溫度為185-195 °C，出口溫度為100-110 °C ; (3)制備活塞環(huán)成品，將(2)中的涂層材料采用大氣等離子噴涂技術(shù)噴涂于(I)中的活塞環(huán)基體表面形成厚度為200-500μπι涂層，即得納米釔鋁石榴石纖維復(fù)合涂層內(nèi)燃機(jī)用活塞環(huán)。
【文檔編號(hào)】B22F3/02GK106077663SQ201610606214
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月29日 公開號(hào)201610606214.2, CN 106077663 A, CN 106077663A, CN 201610606214, CN-A-106077663, CN106077663 A, CN106077663A, CN201610606214, CN201610606214.2
【發(fā)明人】梁立
【申請(qǐng)人】安慶市德奧特汽車零部件制造有限公司