CN101328603B - 电沉积铬基二元颗粒复合增强表面处理活塞环及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了内燃机领域内的电沉积铬基二元颗粒复合增强表面处理活塞环，包括铸铁基层，在铸铁基层的外圆表面设有厚度0.08-0.15mm的铬层，铬层中均匀分散有粒径为0.7-1.5μm的二硫化钼粉末和石墨粉末，其中，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积比为0.5-1.5，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积之和为铬层体积的0.025-0.05倍。该活塞环通过在铸铁基质的坯件上进行清洗、喷砂、反向刻蚀、电镀、磨砂而成，电镀时，在电镀液二中加入二硫化钼粉末和石墨粉末，并搅拌，使两种粉末均匀进入铬层中而得。该活塞环工作时，能起自润滑作用其摩擦系数小，可明显提高气缸和活塞环的使用寿命，可应用于各种内燃机中。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃机，特别涉及内燃机的活塞环及其制造方法。
背景技术
现有技术中，有一种表面镀铬的活塞环，其主要包括铸铁基层，在铸铁基层的外圆表面电镀有厚度0.08-0.15mm的铬层；该铬层为纯度较高的铬，铬具有高硬度的优点，可使活塞环更加耐磨；但是，现有的活塞环也有其不足之处：活塞环与气缸套为一对摩擦副，硬度过大的活塞环在工作过程中，加剧了缸套的磨损，此外，靠近活塞顶部第一道环的油润滑条件差，有时甚至在无润滑条件下工作；如何使现有的镀铬活塞环能更加耐磨，同时，在不改变气缸套内壁硬度的前提下，又能减少对气缸套的磨损，在内燃机行业内，是一个难以攻克的课题。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种可克服现有镀铬活塞环的缺点，提供一种电沉积铬基二元颗粒复合增强表面处理活塞环，加入具有减摩自润滑作用的二硫化钼粉末和石墨粉末，使活塞环表面与气缸套内壁之间的摩擦系数减小，气缸套的磨损更少。
为此，本发明提供的电沉积铬基二元颗粒复合增强表面处理活塞环，包括铸铁基层，在铸铁基层的外圆表面设有厚度0.08-0.15mm的铬层，所述铬层中均匀分散有二硫化钼粉末和石墨粉末，二硫化钼粉末和石墨粉末的粒径为0.7-1.5μm，其中，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积比为0.5-1.5，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积之和为铬层体积的0.025-0.05倍。
本发明提供的活塞环在工作时，始终会有一定量的二硫化钼粉末和石墨粉末参与摩擦过程，在活塞环和气缸内壁之间形成摩擦层，该摩擦层具有良好的减摩和自润滑作用，二硫化钼粉末和石墨粉末协同作用，在气缸工作的不同温度区域内，甚至在无油润滑条件下均能有效降低活塞环与气缸内壁之间的摩擦系数，从而降低摩擦阻力，使得活塞环和气缸均能减少磨损，不仅明显提高气缸和活塞环的使用寿命，而且提高发动机工作效率。本发明提供了一种完全不同于以往的思路，通过降低摩擦系数，提高活塞环与汽缸间摩擦面的配付性能，而不是一味地提高硬度来达到耐磨损的目的，所提供的活塞环，可应用于各种内燃机，如汽油机、柴油机中。
本发明还为上述一种电沉积铬基二元颗粒复合增强表面处理活塞环提供了生产方法，该方法依次包括以下工艺步骤：
a)对铸铁基质的活塞环坯件进行镀前去油，清洗表面；
b)对活塞环坯件进行喷砂处理，使活塞环坯件表面呈均匀的瓦灰色；
c)把活塞环坯件放进电镀液一中进行反向刻蚀：电镀液一以水为溶剂，其中溶有铬酐150-200克/升；电镀液一中三价铬小于10.5克/升；进行反向刻蚀时，电压3-5伏，时间35-65秒，在55-65℃度进行刻蚀；
d)在电镀液二中进行电镀：电镀液二以水为溶剂，溶有铬酐200-400克/升，硫酸1.2-3.5克/升，将粒径0.7-1.5μm、体积比为0.5-1.5的二硫化钼粉末和石墨粉末加入电镀液中，加入量为5-25克/升，均匀混合；要求电镀液二中三价铬小于10.5克/升，铁离子小于10.5克/升；将反向刻蚀后的活塞环坯件放入电镀液二中进行电镀，电镀时的温度57-65℃、电流800-1800安培，电镀过程中，不断通入空气搅拌，使二硫化钼粉末和石墨粉末能保持均匀分散在电镀液二中；电镀至活塞环坯件外圆面形成的铬层的厚度为0.10-0.20mm，成为半成品活塞环，该半成品活塞环中，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积和为铬层体积的0.025-0.05倍；
e)将半成品活塞环放入研磨缸中并加入研磨砂进行磨合，磨合至铬层厚度为0.08-0.15mm，同时铬层的表面圆整、平滑，成为成品活塞环。
依据该方法生产活塞环，其生产方法简单、便利，二硫化钼粉末和石墨粉末能均匀分散在铬层中，其实施效果好。
具体实施方式
实施例1
一种电沉积铬基二元颗粒复合增强表面处理活塞环，包括铸铁基层，在铸铁基层的外圆表面电镀有厚度0.08mm的铬层，所述铬层中均匀分散有二硫化钼粉末和石墨粉末，二硫化钼粉末和石墨粉末的粒径为0.7μm，其中，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积比为0.5，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积之和为铬层体积的0.025倍。
该电沉积铬基二元颗粒复合增强表面处理活塞环的生产方法，该方法步骤如下：
首先，对铸铁基质的活塞环坯件进行镀前去油，清洗表面，使其表面清洁，无油污和其他沾污物；再对活塞环坯件进行喷砂处理，使活塞环坯件表面呈均匀的瓦灰色；然后，把活塞环坯件放进电镀液一中进行反向刻蚀：电镀液一以水为溶剂，其中溶有铬酐150克/升；电镀液一中三价铬小于10.5克/升，电镀液一中三价铬高于该标准则不能使用；进行反向刻蚀时，电压3伏，时间65秒，在55-65℃度进行刻蚀；完成反向刻蚀后，可在电镀液二中进行电镀：电镀液二以水为溶剂，溶有铬酐200克/升，硫酸1.2克/升，将粒径0.7μm、两者相互体积比为0.5的二硫化钼粉末和石墨粉末加入电镀液中，加入量为5克/升，均匀混合；要求电镀液二中三价铬小于10.5克/升，铁离子小于10.5克/升，高于这一指标的电镀液二则不能使用；活塞环坯件在电镀液二中进行电镀时的温度57-65℃、电流800-1000安培，电镀过程中，不断通入空气搅拌，使二硫化钼粉末和石墨粉末能保持均匀分散在电镀液二中，电镀液中的铬离子析出沉积在活塞环坯件外圆表面，在铬析出的同时，二硫化钼粉末和石墨粉末与活塞环坯件表面接触并不断被包裹进入铬层中；电镀至活塞环坯件外圆面形成的铬层的厚度为0.10mm，成为半成品活塞环，该半成品活塞环中，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积和为铬层体积的0.025倍；最后，将半成品活塞环放入研磨缸中并加入研磨砂进行磨合，磨合至铬层厚度为0.08mm，同时铬层的表面圆整、平滑，成为成品活塞环，磨合的目的在于使活塞环表面更加平滑，磨去表面的不规则突起，为与气缸壁之间工作磨合打下良好基础，减少其工作磨合时间。
实施例2
又一种电沉积铬基二元颗粒复合增强表面处理活塞环，包括铸铁基层，在铸铁基层的外圆表面电镀有厚度0.15mm的铬层，所述铬层中均匀分散有二硫化钼粉末和石墨粉末，二硫化钼粉末和石墨粉末的粒径为1.5μm，其中，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积比为1.5，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积之和为铬层体积的0.05倍。
该电沉积铬基二元颗粒复合增强表面处理活塞环的生产方法，依次包括以下工艺步骤：
a)对铸铁基质的活塞环坯件进行镀前去油，清洗表面；
b)对活塞环坯件进行喷砂处理，使活塞环坯件表面呈均匀的瓦灰色；
c)把活塞环坯件放进电镀液一中进行反向刻蚀：电镀液一以水为溶剂，其中溶有铬酐200克/升；电镀液一中三价铬小于10.5克/升；进行反向刻蚀时，电压3-5伏，时间35秒，在55-65℃度进行刻蚀；
d)在电镀液二中进行电镀：电镀液二以水为溶剂，溶有铬酐400克/升，硫酸3.5克/升，将粒径0.0020mm、体积比为1.5的二硫化钼粉末和石墨粉末加入电镀液中，加入量为25克/升，均匀混合；要求电镀液二中三价铬小于10.5克/升，铁离子小于10.5克/升；将反向刻蚀后的活塞环坯件放入电镀液二中进行电镀，电镀时的温度57-65℃、电流1600-1800安培，电镀过程中，不断通入空气搅拌，使二硫化钼粉末和石墨粉末能保持均匀分散在电镀液二中；电镀至活塞环坯件外圆面形成的铬层的厚度为0.20mm，成为半成品活塞环，该半成品活塞环中，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积和为铬层体积的0.075；
e)将半成品活塞环放入研磨缸中并加入研磨砂进行磨合，磨合至铬层厚度为0.15mm，同时铬层的表面圆整、平滑，成为成品活塞环。
实施例3
为第三种电沉积铬基二元颗粒复合增强表面处理活塞环，包括铸铁基层，在铸铁基层的外圆表面电镀有厚度0.10mm的铬层，所述铬层中均匀分散有二硫化钼粉末和石墨粉末，二硫化钼粉末和石墨粉末的粒径为1.0μm，其中，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积比为1，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积之和为铬层体积的0.03倍。
该电沉积铬基二元颗粒复合增强表面处理活塞环的生产方法，该方法步骤如下：
首先，对铸铁基质的活塞环坯件进行镀前去油，清洗表面，使其表面清洁，无油污和其他沾污物；再对活塞环坯件进行喷砂处理，使活塞环坯件表面呈均匀的瓦灰色；然后，把活塞环坯件放进电镀液一中进行反向刻蚀：电镀液一以水为溶剂，其中溶有铬酐180克/升；电镀液一中三价铬小于10.5克/升，电镀液一中三价铬高于该标准则不能使用；进行反向刻蚀时，电压4伏，时间45秒，在55-65℃度进行刻蚀；完成反向刻蚀后，可在电镀液二中进行电镀：电镀液二以水为溶剂，溶有铬酐200克/升，硫酸1.2克/升，将粒径1.0μm、两者相互体积比为1的二硫化钼粉末和石墨粉末加入电镀液中，加入量为15克/升，均匀混合；要求电镀液二中三价铬小于10.5克/升，铁离子小于10.5克/升，高于这一指标的电镀液二则不能使用；活塞环坯件在电镀液二中进行电镀时的温度57-65℃、电流1000-1200安培，电镀过程中，不断通入空气搅拌，使二硫化钼粉末和石墨粉末能保持均匀分散在电镀液二中，电镀液中的铬离子析出沉积在活塞环坯件外圆表面，在铬析出的同时，二硫化钼粉末和石墨粉末与活塞环坯件表面接触并不断被包裹进入铬层中；电镀至活塞环坯件外圆面形成的铬层的厚度为0.13mm，成为半成品活塞环，该半成品活塞环中，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积和为铬层体积的0.035倍；最后，将半成品活塞环放入研磨缸中并加入研磨砂进行磨合，磨合至铬层厚度为0.10mm。
实施例4
为第四种电沉积铬基二元颗粒复合增强表面处理活塞环，包括铸铁基层，在铸铁基层的外圆表面设有厚度0.12mm的铬层，所述铬层中均匀分散有二硫化钼粉末和石墨粉末，二硫化钼粉末和石墨粉末的粒径为0.8-1.2μm，其中，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积比为1.2，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积之和为铬层体积的0.04倍。
该电沉积铬基二元颗粒复合增强表面处理活塞环的生产方法，依次包括以下工艺步骤：
a)对铸铁基质的活塞环坯件进行镀前去油，清洗表面；
b)对活塞环坯件进行喷砂处理，使活塞环坯件表面呈均匀的瓦灰色；
c)把活塞环坯件放进电镀液一中进行反向刻蚀：电镀液一以水为溶剂，其中溶有铬酐175克/升；电镀液一中三价铬小于10.5克/升；进行反向刻蚀时，电压4伏，时间50秒，在55-65℃度进行刻蚀；
d)在电镀液二中进行电镀：电镀液二以水为溶剂，溶有铬酐250克/升，硫酸2.5克/升，将粒径0.8-1.2μm、体积比为1.2的二硫化钼粉末和石墨粉末加入电镀液中，加入量为20克/升，均匀混合；要求电镀液二中三价铬小于10.5克/升，铁离子小于10.5克/升；将反向刻蚀后的活塞环坯件放入电镀液二中进行电镀，电镀时的温度60-65℃、电流1200-1600安培，电镀过程中，不断通入空气搅拌，使二硫化钼粉末和石墨粉末能保持均匀分散在电镀液二中；电镀至活塞环坯件外圆面形成的铬层的厚度为0.18mm，成为半成品活塞环，该半成品活塞环中，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积和为铬层体积的0.035倍；
e)将半成品活塞环放入研磨缸中并加入研磨砂进行磨合，磨合至铬层厚度为0.15mm，同时铬层的表面圆整、平滑，成为成品活塞环。
Claims (2)
1.电沉积铬基二元颗粒复合增强表面处理活塞环，包括铸铁基层，在铸铁基层的外圆表面设有厚度0.08-0.15mm的铬层，其特征在于：所述铬层中均匀分散有二硫化钼粉末和石墨粉末，二硫化钼粉末和石墨粉末的粒径为0.7-1.5μm，其中，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积比为0.5-1.5，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积之和为铬层体积的0.025-0.05倍。
2.如权利要求1所述的电沉积铬基二元颗粒复合增强表面处理活塞环的生产方法，依次包括以下工艺步骤：
a)对铸铁基质的活塞环坯件进行镀前去油，清洗表面；
b)对活塞环坯件进行喷砂处理，使活塞环坯件表面呈均匀的瓦灰色；
c)把活塞环坯件放进电镀液一中进行反向刻蚀：电镀液一以水为溶剂，其中溶有铬酐150-200克/升；电镀液一中三价铬小于10.5克/升；进行反向刻蚀时，电压3-5伏，时间35-65秒，在55-65℃度进行刻蚀；
d)在电镀液二中进行电镀：电镀液二以水为溶剂，溶有铬酐200-400克/升，硫酸1.2-3.5克/升，将粒径0.7-1.5μm、体积比为0.5-1.5的二硫化钼粉末和石墨粉末加入电镀液中，加入量为5-25克/升，均匀混合；要求电镀液二中三价铬小于10.5克/升，铁离子小于10.5克/升；将反向刻蚀后的活塞环坯件放入电镀液二中进行电镀，电镀时的温度57-65℃、电流800-1800安培，电镀过程中，不断通入空气搅拌，使二硫化钼粉末和石墨粉末能保持均匀分散在电镀液二中；电镀至活塞环坯件外圆面形成的铬层的厚度为0.10-0.20mm，成为半成品活塞环，该半成品活塞环中，二硫化钼粉末和石墨粉末的体积和为铬层体积的0.025-0.05倍；
e)将半成品活塞环放入研磨缸中并加入研磨砂进行磨合，磨合至铬层厚度为0.08-0.15mm，同时铬层的表面圆整、平滑，成为成品活塞环。
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Assignee: JiangSu Yizheng Jinpai Internal Combustion Engine Components Co., Ltd. Assignor: Wei Qingsong|Wu Shenqing Contract record no.: 2012320000080 Denomination of invention: Galvanic deposit chromium-based two-component particle composite reinforced surface treating piston ring and production method thereof Granted publication date: 20100714 License type: Exclusive License Open date: 20081224 Record date: 20120220 |
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