一種納米釔鋁石榴石纖維復合涂層內燃機用活塞環的制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種納米釔鋁石榴石纖維復合涂層內燃機用活塞環的制備方法，該方法的具體步驟包括活塞環基體準備、涂層材料制備以及通過大氣等離子技術在基體表面施加涂層，其中活塞環基體的各化學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。本發明的活塞環既具有高耐磨、高耐損傷性能，同時涂層與基體結合強度高、不易發生涂層剝落，同時涂層本身機械強度高，耐用性強，耐高溫性能好，適用范圍廣，使用壽命長。
【專利說明】
一種納米釔鋁石榴石纖維復合涂層內燃機用活塞環的制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種活塞環的制備方法，尤其涉及一種納米釔鋁石榴石纖維復合涂層內燃機用活塞環的制備方法。
【背景技術】
[0002]活塞環是內燃發動機的關鍵部件之一，是具有一定彈性的開口環，分為氣環和油環，起著密封高溫高壓燃氣、調整氣缸壁潤滑油膜、傳遞活塞熱量和支撐活塞的作用。活塞環的運動工況復雜，且經常處于惡劣的工作環境中，需要具有良好的耐磨性、耐蝕性和力學性能。隨著發動機向高效率、高載荷、高速度及高壽命的方向發展，對活塞環的耐久性和可靠性也提出了更高的要求。
[0003]現在的活塞環材料大多數是球墨鑄鐵和鋼材，其耐磨性、耐損傷性較差，因此需要進行表面處理。目前的表面處理技術主要有鍍鉻、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在活塞環表面噴涂陶瓷復合涂層，從而提高了活塞環的耐磨性。然而，這種方法存在涂層與基體結合強度不夠，容易發生剝落的問題，在實際應用中需要改進。

【發明內容】

[0004]本發明目的就是為了彌補已有技術的缺陷，提供一種高耐磨、高耐損傷、同時涂層與基體結合強度高、不易發生涂層剝落、使用壽命長的納米釔鋁石榴石纖維復合涂層內燃機用活塞環的制備方法。
[0005]本發明是通過以下技術方案實現的:
一種納米釔鋁石榴石纖維復合涂層內燃機用活塞環的制備方法，其特征在于，該方法包括以下具體步驟:
(1)鑄造活塞環基體，所述活塞環基體的各化學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后于惰性氣體保護條件下1000-1100°C燒結1.5-2.5h，冷卻后磨削加工處理，得到活塞環基體；
(2)準備涂層材料，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)制備活塞環成品，將(2)中的涂層材料采用大氣等離子噴涂技術噴涂于(I)中的活塞環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合涂層內燃機用活塞環。
[0006]本發明的優點是:
本發明結合活塞環粉末冶金技術與復合涂層表面處理，通過在碳化硅、氧化鈮陶瓷粉體表面進行碳包覆、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基體的界面潤濕性好，通過大氣等離子噴涂技術噴涂后能牢固、穩定地結合在活塞環基體表面，結合強度高，同時，通過基體材料以及涂層材料的選擇與復配，使得到的活塞環既具有高耐磨、高耐損傷性能，同時涂層與基體結合強度高、不易發生涂層剝落，同時涂層本身機械強度高，耐用性強，耐高溫性能好，適用范圍廣，使用壽命長。
【具體實施方式】
[0007]—種納米釔鋁石榴石纖維復合涂層內燃機用活塞環的制備方法，方法包括以下具體步驟:
(1)鑄造活塞環基體，所述活塞環基體的各化學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后于惰性氣體保護條件下1000°C燒結1.5h，冷卻后磨削加工處理，得到活塞環基體；
(2)準備涂層材料，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)制備活塞環成品，將(2)中的涂層材料采用大氣等離子噴涂技術噴涂于(I)中的活塞環基體表面形成厚度為200μπι涂層，即得納米釔鋁石榴石纖維復合涂層內燃機用活塞環。
[0008]上述制得的活塞環性能測試結果如下:孔隙率:4.1%，摩擦系數:0.59，硬度:多1200HV，結合強度:彡10MPa。
【主權項】
1.一種納米釔鋁石榴石纖維復合涂層內燃機用活塞環的制備方法，其特征在于，該方法包括以下具體步驟: (1)鑄造活塞環基體，所述活塞環基體的各化學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后于惰性氣體保護條件下1000-1100°C燒結1.5-2.5h，冷卻后磨削加工處理，得到活塞環基體； (2)準備涂層材料，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)制備活塞環成品，將(2)中的涂層材料采用大氣等離子噴涂技術噴涂于(I)中的活塞環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合涂層內燃機用活塞環。
【文檔編號】B22F3/02GK106077663SQ201610606214
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月29日 公開號201610606214.2, CN 106077663 A, CN 106077663A, CN 201610606214, CN-A-106077663, CN106077663 A, CN106077663A, CN201610606214, CN201610606214.2
【發明人】梁立
【申請人】安慶市德奧特汽車零部件制造有限公司