CN102703943B - 一种纳米复合表面活塞环的生产方法 - Google Patents

一种纳米复合表面活塞环的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米复合表面活塞环的生产方法。该方法是对铸铁基质的活塞环坯件进行镀前去油，表面清洗；对活塞环坯件进行喷砂处理；把活塞环坯件放进电镀液一中进行反向刻蚀；将反向刻蚀后的活塞环坯件放入电镀液二中进行电沉积，电沉积至活塞环坯件外圆面形成的纳米涂层厚度为0.06-0.12mm；将半成品活塞环放入研磨缸中，磨合至纳米涂层厚度为0.04-0.10mm，成为成品活塞环。本方法，选择具有高耐磨、耐腐蚀，且具有良好韧性和自润滑性的纳米增强相取代微米级的传统固体颗粒对活塞环表面进行改性，利用电脉冲技术实现活塞环表面Ni-P晶粒纳米化，纳米相均匀嵌镶的纳米涂层，进一步提高活塞环表面的韧性和耐磨性。

Description

一种纳米复合表面活塞环的生产方法
技术领域
本发明涉及活塞环领域，尤其涉及一种纳米复合表面活塞环的生产方法。
背景技术
目前市场有竞争力的高端活塞环产品是采用热喷涂、离子注入、物理气相沉积、化学气相沉积等技术的产品。热喷涂是至今为止第一个被美国国防部认可的干法代铬技术，这种方法的优点是可沉积各种材料，可得到厚的镀层，沉积速度比镀铬快，但成本高，喷涂噪音大，且只能在小面积上沉积，不适合大而复杂的零件，镀层有应力且粗糙。离子注入改性，可比铬层更硬、更耐磨；物理气相沉积和化学气相沉积具有薄膜硬、耐磨、多孔等特点，这些技术同样是过程复杂，成本高。近年来发展的复合镀层技术应用的活塞环，耐磨复合镀层其中的固体颗粒一般为陶瓷颗粒，其粒度均为微米级，其耐磨性优越，但减磨性、耐腐蚀性并不理想，尤其是涂层硬度和韧性难以兼顾；提高硬度往往要以牺牲韧性为代价，造成脆性增加，导致涂层与基体的匹配性与结合性差，涂层易开裂，硬质相易脱落。本发明解决了上述的不足。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种纳米复合表面活塞环的生产方法，该方法可使以活塞环表面Ni-P晶粒纳米化，同时纳米相材料均匀嵌镶有纳米涂层，提高活塞环表面表面的韧性和耐磨性，且该方法实施简单容易，生产成本低。
为了实现上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：
1、一种纳米复合表面活塞环的生产方法，包括如下步骤：
1）、对铸铁基质的活塞环坯件进行镀前去油，表面清洗；
2）、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；
3）、把活塞环坯件放进电镀液一中进行反向刻蚀，电压3-5伏，时间35-65秒，温度为55-65℃；
4）、将反向刻蚀后的活塞环坯件放入电镀液二中进行电沉积，电沉积时的温度60-70℃、脉宽2毫秒、平均电流密度1.5-5.0A/cm2，占空比1：2-1：8，电沉积至活塞环坯件外圆面形成的纳米涂层厚度为0.06-0.12mm，成为半成品活塞环；
5）、将半成品活塞环放入研磨缸中并加入研磨砂进行磨合，磨合至纳米涂层厚度为0.04-0.10mm，同时涂层的表面圆整、平滑，成为成品活塞环。
步骤3中的电镀液一以水为溶剂，其中溶有硫酸1.3-1.7克/升。
步骤4中的电镀液二以水为溶剂，硫酸镍180-260克/升，氯化镍30-60克/升，硼酸15-40克/升，亚磷酸10-40克/升，纳米碳0.05-2.0克/升，无机分散剂0.01-0.8克/升，PH值1.2-1.8；电镀液二中铁离子小于10克/升。
本发明与现有技术相比，其有益效果是：
1、选择具有高耐磨、耐腐蚀，且具有良好韧性和自润滑性的纳米增强相取代微米级的传统固体颗粒如碳化硅颗粒、氮化硅颗粒等对活塞环表面进行改性，改性后的表面层将在耐磨性、减磨性和耐蚀性方面具有突出的综合性能，
2、利用电脉冲技术实现活塞环表面Ni-P晶粒纳米化，同时纳米相材料均匀嵌镶的纳米涂层，进一步提高表面的韧性和耐磨性，且改善活塞环与摩擦副的咬合性，延长了使用寿命。
具体实施方式
通过最佳实施例，对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1
一种纳米复合表面活塞环的生产方法，对铸铁基质的活塞环坯件进行镀前去油，清洗表面；进行烘干处理，将处理后的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；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，其中溶有硫酸1.3克/升，控制电压在3伏，时间35秒，温度为55℃；将反向刻蚀后的活塞环坯件放入电镀液二中进行电沉积，电镀液二以水为溶剂，溶有硫酸镍180克/升，氯化镍30克/升，硼酸15克/升，亚磷酸10克/升，纳米碳0.05/升，无机分散剂0.01克/升，PH值1.2-1.8；电镀液二中铁离子小于10克/升，电沉积时的温度60-70℃、脉宽2毫秒、平均电流密度1.5-5.0A/cm2，占空比1：2-1：8，电沉积至活塞环坯件外圆面形成的纳米涂层厚度为0.06-0.12mm，成为半成品活塞环；将半成品活塞环放入研磨缸中并加入研磨砂进行磨合，磨合至纳米涂层厚度为0.04-0.10mm，同时涂层的表面圆整、平滑，成为成品活塞环。
实施例2
一种纳米复合表面活塞环的生产方法，对铸铁基质的活塞环坯件进行镀前去油，清洗表面；进行烘干处理，将处理后的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；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，其中溶有硫酸1.7克/升，控制电压在5伏，时间65秒，温度为65℃；将反向刻蚀后的活塞环坯件放入电镀液二中进行电沉积，电镀液二以水为溶剂，溶有硫酸镍260克/升，氯化镍60克/升，硼酸40克/升，亚磷酸40克/升，纳米碳2.0克/升，无机分散剂0.8克/升，PH值1.2-1.8；电镀液二中铁离子小于10克/升，电沉积时的温度60-70℃、脉宽2毫秒、平均电流密度1.5-5.0A/cm2，占空比1：2-1：8，电沉积至活塞环坯件外圆面形成的纳米涂层厚度为0.06-0.12mm，成为半成品活塞环；将半成品活塞环放入研磨缸中并加入研磨砂进行磨合，磨合至纳米涂层厚度为0.04-0.10mm，同时涂层的表面圆整、平滑，成为成品活塞环。
实施例3
一种纳米复合表面活塞环的生产方法，对铸铁基质的活塞环坯件进行镀前去油，清洗表面；进行烘干处理，将处理后的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；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，其中溶有硫酸1.5克/升，控制电压在4伏，时间50秒，温度为60℃；将反向刻蚀后的活塞环坯件放入电镀液二中进行电沉积，电镀液二以水为溶剂，溶有硫酸镍220克/升，氯化镍50克/升，硼酸25克/升，亚磷酸30克/升，纳米碳1克/升，无机分散剂0.5克/升，PH值1.2-1.8；电镀液二中铁离子小于10克/升，电沉积时的温度60-70℃、脉宽2毫秒、平均电流密度1.5-5.0A/cm2，占空比1：2-1：8，电沉积至活塞环坯件外圆面形成的纳米涂层厚度为0.06-0.12mm，成为半成品活塞环；将半成品活塞环放入研磨缸中并加入研磨砂进行磨合，磨合至纳米涂层厚度为0.04-0.10mm，同时涂层的表面圆整、平滑，成为成品活塞环。

Claims (1)

1.一种纳米复合表面活塞环的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)、对铸铁基质的活塞环坯件进行镀前去油，表面清洗；
2)、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；
3)、把活塞环坯件放进电镀液一中进行反向刻蚀，电压3-5伏，时间35-65秒，温度为55-65℃，电镀液一以水为溶剂，其中溶有硫酸1.3-1.7克/升；
4)、将反向刻蚀后的活塞环坯件放入电镀液二中进行电沉积，电沉积时的温度60-70℃、脉宽2毫秒、平均电流密度1.5-5.0A/cm2，占空比1：2-1：8，电沉积至活塞环坯件外圆面形成的纳米涂层厚度为0.06-0.12mm，成为半成品活塞环，电镀液二以水为溶剂，硫酸镍180-260克/升，氯化镍30-60克/升，硼酸15-40克/升，亚磷酸10-40克/升，纳米碳0.05-2.0克/升，无机分散剂0.01-0.8克/升，PH值1.2-1.8；电镀液二中铁离子小于10克/升；
5)、将半成品活塞环放入研磨缸中并加入研磨砂进行磨合，磨合至纳米涂层厚度为0.04-0.10mm，同时涂层的表面圆整、平滑，成为成品活塞环。
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