CN108180085A - 一种铝活塞及其表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝活塞，包括活塞主体，活塞主体包括活塞顶部和活塞裙部；活塞顶部外侧设有致密氧化层，活塞裙部外侧设有耐摩层，活塞主体外侧设有镀锡层；耐摩层为双层且包括依次叠加于活塞裙部外侧的第一耐摩层、第二耐摩层。本发明还公开了一种铝活塞的表面处理方法：准备活塞主体；采用微弧氧化工艺于活塞顶部外侧附着致密氧化层；利用丝网印刷机对活塞裙部依次叠加印刷耐摩层；利用K2SnO3溶液对活塞主体表面进行镀锡处理。本发明的优点在于：耐摩层有效防止活塞裙部摩擦；致密氧化层提高活塞顶部耐磨性、耐腐蚀性、耐高温冲击；镀锡处理，有效防止活塞环槽与活塞环的摩擦以及活塞环岸与气缸的摩擦。

Description

一种铝活塞及其表面处理方法
技术领域
本发明涉及活塞领域，尤其涉及一种铝活塞及其表面处理方法。
背景技术
目前国内汽车市场“井喷式”发展和国III排放标准的全面实施，尤其是国家对小排量1.6L以下轿车政策扶持力度的加大，国产轿车面临巨大的发展机遇。发动机作为动力源，对汽车的环保、节能起着决定作用，随着我国环保政策的出台和实施，汽车发动机对活塞各项指标提出了更高的要求，因此有必要在研究“低排量”、“节能”活塞领域进行开发，减少发动机的排气污染物的排放。
低排量、环保节能已成为社会发展的趋势，人类进行的社会活动必须要满足环保节能长久性的发展，这是历史发展的趋势。随着我国环保政策的出台和实施，汽车发动机需满足欧III、欧IV排放标准，这对活塞的各项性能指标提出了更苛刻的要求，因此，极有必要在研究环保节能活塞领域进行开发研究，减少发动机的污染物排放。
活塞在发动机中起到至关重要的作用，活塞分为制作毛坯、毛坯加工以及表面处理三个步骤。现有铝活塞表面处理方式为单一表面处理，无法满足活塞使用环境恶化条件，更不能满足安全、环保、节能需求。
因此，目前急需对铝活塞表面处理方式进行改进。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种安全、环保、节能、高效耐磨的铝活塞及其表面处理方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种铝活塞，包括活塞主体，所述活塞主体包括活塞顶部以及设置于其下端的活塞裙部；所述活塞顶部外侧设有致密氧化层，活塞裙部外侧设有耐摩层，活塞主体外侧则整体设有镀锡层；所述耐摩层具体为双层且包括依次叠加于活塞裙部外侧的第一耐摩层和第二耐摩层。
作为本发明的优选方式之一，所述第一耐摩层和第二耐摩层均由粘合剂和润滑剂构成。
作为本发明的优选方式之一，所述第一耐摩层含有聚酰胺-酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂和环氧树脂中的至少一种作为粘合剂，以及基于第一耐摩层总重量计55-60重量％或更少的石墨和二硫化钼中的至少一种作为固体润滑剂。
作为本发明的优选方式之一，所述第二耐摩层含有聚酰胺-酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂和环氧树脂中的至少一种作为粘合剂，以及基于第二耐摩层总重量计65-90重量％的石墨和二硫化钼中的至少一种作为固体润滑剂。
作为本发明的优选方式之一，所述致密氧化层为采用微弧氧化工艺制得的致密氧化层，厚度为10-15μm。
作为本发明的优选方式之一，所述耐摩层为采用印刷工艺制得的耐摩层，厚度为10-15μm。
作为本发明的优选方式之一，所述镀锡层为采用化学沉积工艺制得的镀锡层，厚度为2-3μm。
一种上述铝活塞的表面处理方法，包括如下步骤：
第一步，准备活塞主体；
第二步，采用微弧氧化工艺于活塞顶部外侧附着上一层致密氧化层，工艺控制条件为：电压500-700V，电流15-20A/dm2，氧化液温度20-60℃，杨花时间30-40分钟；
第三步，利用丝网印刷机对活塞裙部依次叠加印刷第一耐摩层、第二耐摩层，工艺控制条件为：活塞温度为50-70℃，环境温度为20-25℃，刮板压力为0.5-1Mpa，相对湿度<40％，网板为125-135目；
第四步，利用PH值为10-15的K2SnO3溶液对活塞主体表面进行整体镀锡处理，其K2SnO3溶液的温度为100-150℃，镀锡时间2-4min。
作为本发明的优选方式之一，所述K2SnO3溶液含有K2SnO3和H2O，所述K2SnO3和H2O的比值为1：(2-6)。
本发明相比现有技术的优点在于：
(1)活塞裙部依次叠加印刷耐摩层，有效防止活塞裙部摩擦；其中，第一耐摩层、第二耐摩层的成分与结构又进一步增强活塞裙部的耐腐蚀性、减摩润滑性；
(2)活塞顶部设有致密氧化层，大幅度提高其耐磨性、耐腐蚀性、耐高温冲击性能，满足活塞顶部在各种恶劣工况条件下的需求；
(3)活塞主体表面整体镀锡处理，有效防止活塞环槽与活塞环之间的摩擦以及活塞环岸与气缸之间的摩擦。
附图说明
图1是实施例2-4中的铝活塞的表面处理方法的流程图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例的一种铝活塞，包括活塞主体，活塞主体包括活塞顶部以及设置于其下端的活塞裙部；活塞顶部外侧设有采用微弧氧化工艺制得的致密氧化层，厚度为10-15μm；活塞裙部外侧设有采用印刷工艺制得的耐摩层，厚度为10-15μm；活塞主体外侧则整体设有采用化学沉积工艺制得的镀锡层，厚度为2-3μm。
其中，耐摩层具体为双层且包括依次叠加于活塞裙部外侧的第一耐摩层和第二耐摩层；第一耐摩层含有聚酰胺-酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂和环氧树脂中的至少一种作为粘合剂，以及基于第一耐摩层总重量计55-60重量％或更少的石墨和二硫化钼中的至少一种作为固体润滑剂；第二耐摩层含有聚酰胺-酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂和环氧树脂中的至少一种作为粘合剂，以及基于第二耐摩层总重量计65-90重量％的石墨和二硫化钼中的至少一种作为固体润滑剂。
本实施例的铝活塞的优点在于：
(1)活塞裙部依次叠加印刷耐摩层，有效防止活塞裙部摩擦；其中，第一耐摩层、第二耐摩层的成分与结构又进一步增强活塞裙部的耐腐蚀性、减摩润滑性；
(2)活塞顶部设有致密氧化层，大幅度提高其耐磨性、耐腐蚀性、耐高温冲击性能，满足活塞顶部在各种恶劣工况条件下的需求；
(3)活塞主体表面整体镀锡处理，有效防止活塞环槽与活塞环之间的摩擦以及活塞环岸与气缸之间的摩擦。
实施例2
如图1所示，本实施例的一种铝活塞的表面处理方法，包括如下步骤：
第一步，准备活塞主体；
第二步，采用微弧氧化工艺于活塞顶部外侧附着上一层致密氧化层，工艺控制条件为：电压500V，电流15A/dm2，氧化液温度20℃，杨花时间30分钟；
第三步，利用丝网印刷机对活塞裙部依次叠加印刷第一耐摩层、第二耐摩层，工艺控制条件为：活塞温度为50℃，环境温度为20℃，刮板压力为0.5Mpa，相对湿度<40％，网板为125目；
第四步，利用PH值为10的K2SnO3溶液对活塞主体表面进行整体镀锡处理，其K2SnO3溶液的温度为100℃，镀锡时间2min；其中，K2SnO3溶液含有K2SnO3和H2O，且K2SnO3和H2O的比值为1：2。
实施例3
如图1所示，本实施例的一种铝活塞的表面处理方法，包括如下步骤：
第一步，准备活塞主体；
第二步，采用微弧氧化工艺于活塞顶部外侧附着上一层致密氧化层，工艺控制条件为：电压700V，电流20A/dm2，氧化液温度60℃，杨花时间40分钟；
第三步，利用丝网印刷机对活塞裙部依次叠加印刷第一耐摩层、第二耐摩层，工艺控制条件为：活塞温度为70℃，环境温度为25℃，刮板压力为1Mpa，相对湿度<40％，网板为135目；
第四步，利用PH值为15的K2SnO3溶液对活塞主体表面进行整体镀锡处理，其K2SnO3溶液的温度为150℃，镀锡时间4min；其中，K2SnO3溶液含有K2SnO3和H2O，且K2SnO3和H2O的比值为1：6。
实施例4
如图1所示，本实施例的一种铝活塞的表面处理方法，包括如下步骤：
第一步，准备活塞主体；
第二步，采用微弧氧化工艺于活塞顶部外侧附着上一层致密氧化层，工艺控制条件为：电压600V，电流18A/dm2，氧化液温度40℃，杨花时间35分钟；
第三步，利用丝网印刷机对活塞裙部依次叠加印刷第一耐摩层、第二耐摩层，工艺控制条件为：活塞温度为60℃，环境温度为22℃，刮板压力为0.8Mpa，相对湿度<40％，网板为130目；
第四步，利用PH值为12的K2SnO3溶液对活塞主体表面进行整体镀锡处理，其K2SnO3溶液的温度为125℃，镀锡时间3min；其中，K2SnO3溶液含有K2SnO3和H2O，且K2SnO3和H2O的比值为1：4。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种铝活塞，包括活塞主体，其特征在于，所述活塞主体包括活塞顶部以及设置于其下端的活塞裙部；所述活塞顶部外侧设有致密氧化层，活塞裙部外侧设有耐摩层，活塞主体外侧则整体设有镀锡层；所述耐摩层具体为双层且包括依次叠加于活塞裙部外侧的第一耐摩层和第二耐摩层。
2.根据权利要求1所述的铝活塞，其特征在于，所述第一耐摩层和第二耐摩层均由粘合剂和润滑剂构成。
3.根据权利要求2所述的铝活塞，其特征在于，所述第一耐摩层含有聚酰胺-酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂和环氧树脂中的至少一种作为粘合剂，以及基于第一耐摩层总重量计55-60重量％或更少的石墨和二硫化钼中的至少一种作为固体润滑剂。
4.根据权利要求2所述的铝活塞，其特征在于，所述第二耐摩层含有聚酰胺-酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂和环氧树脂中的至少一种作为粘合剂，以及基于第二耐摩层总重量计65-90重量％的石墨和二硫化钼中的至少一种作为固体润滑剂。
5.根据权利要求1所述的铝活塞，其特征在于，所述致密氧化层为采用微弧氧化工艺制得的致密氧化层，厚度为10-15μm。
6.根据权利要求1所述的铝活塞，其特征在于，所述耐摩层为采用印刷工艺制得的耐摩层，厚度为10-15μm。
7.根据权利要求1所述的铝活塞，其特征在于，所述镀锡层为采用化学沉积工艺制得的镀锡层，厚度为2-3μm。
8.一种如权利要求1-7任一项所述的铝活塞的表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步，准备活塞主体；
第二步，采用微弧氧化工艺于活塞顶部外侧附着上一层致密氧化层，工艺控制条件为：电压500-700V，电流15-20A/dm2，氧化液温度20-60℃，杨花时间30-40分钟；
第三步，利用丝网印刷机对活塞裙部依次叠加印刷第一耐摩层、第二耐摩层，工艺控制条件为：活塞温度为50-70℃，环境温度为20-25℃，刮板压力为0.5-1Mpa，相对湿度<40％，网板为125-135目；
第四步，利用PH值为10-15的K2SnO3溶液对活塞主体表面进行整体镀锡处理，其K2SnO3溶液的温度为100-150℃，镀锡时间2-4min。
9.根据权利要求8所述的铝活塞的表面处理方法，其特征在于，所述K2SnO3溶液含有K2SnO3和H2O，所述K2SnO3和H2O的比值为1：(2-6)。
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