本發(fā)明涉及氣缸套領(lǐng)域，特別涉及一種耐磨涂層氣缸套及其制備工藝。

背景技術(shù)：

氣缸套的壽命是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)壽命的重要指標(biāo)，其內(nèi)表面受高溫高壓燃?xì)庵苯幼饔?，并始終與活塞環(huán)及活塞裙部發(fā)生高速滑動(dòng)摩擦，工作環(huán)境十分惡劣；而承受高溫高壓和活塞環(huán)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的摩擦，氣缸套易產(chǎn)生磨料磨損、熔著磨損和腐蝕磨損。為滿足工作需求，氣缸套應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、剛度和耐熱性能，同時(shí)還應(yīng)具有較好的耐磨性能。

現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)為提高排放性能已普遍運(yùn)用egr廢氣再循環(huán)利用技術(shù)，但是在應(yīng)用過程中發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的氮氧化合物與水結(jié)合會(huì)生成酸性物質(zhì)，這些酸性物質(zhì)進(jìn)入氣缸套內(nèi)部會(huì)腐蝕氣缸套內(nèi)壁，會(huì)造成嚴(yán)重的腐蝕磨損，對(duì)氣缸套的壽命與發(fā)動(dòng)機(jī)的性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。表面涂覆處理，尤其是熱噴涂是提高氣缸套耐磨性、耐蝕性的重要手段。

熱噴涂是指采用專用設(shè)備把固體材料熔化，通過高速氣流使其霧化噴射在迅速噴工件表面上，形成噴涂層的一種金屬表面加工方法；等離子噴涂屬于熱噴涂技術(shù)中的一種，它是將粉末材料送入等離子體中或等離子射流中，使粉末顆粒在其中加速、熔化或部分熔化后，在沖擊力的作用下，在基底上鋪展并凝固形成層片，進(jìn)而通過層片疊層形成涂層的一類加工工藝。它具有生產(chǎn)效率高，制備的涂層質(zhì)量好，噴涂的材料范圍廣，成本低等優(yōu)點(diǎn)。在氣缸套表面應(yīng)用等離子噴涂技術(shù)噴涂一層耐腐蝕層是我們研究的方向，尤其是鎳碳化鎢涂層，其硬度可達(dá)800～1400hv0.1，具有摩擦系數(shù)小，耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，而涂層的孔隙率又具有很好的儲(chǔ)油功能，又能進(jìn)一步降低缸套的磨損。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)目前氣缸套磨損的問題，提供一種耐磨涂層氣缸套及其制備工藝，提高氣缸套內(nèi)孔表面的耐磨性及潤(rùn)滑效果，進(jìn)而降低氣缸套的磨損。

為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種耐磨涂層氣缸套，包括氣缸套基體和復(fù)合在氣缸套基體內(nèi)表面的涂層，所述涂層為鎳碳化鎢涂層，鎳碳化鎢涂層的孔隙率為3～8％。

所述鎳碳化鎢涂層厚度為0.2～0.4mm。

用于制備鎳碳化鎢涂層的鎳碳化鎢粉末，鎳的質(zhì)量百分比為75～95％，碳化鎢的質(zhì)量百分比為5～25％。

所述鎳碳化鎢粉末的粒度為40μm～90μm。

所述涂層與氣缸套基體內(nèi)表面的結(jié)合強(qiáng)度大于50mpa。

所述氣缸套基體內(nèi)表面的粗糙度rz為12～25μm，所述涂層的粗糙度rz為60～100μm。

一種耐磨涂層氣缸套的制備工藝，包括如下步驟：

1)將氣缸套放入酒精中，超聲清洗5-10min，隨后烘箱烘干；

2)將烘干后的氣缸套外表面敷上耐熱膠帶，隨后對(duì)其進(jìn)行噴丸處理，處理時(shí)間為3～10min；

3)噴涂前對(duì)內(nèi)孔表面進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為60～100℃，預(yù)熱處理結(jié)束后，對(duì)氣缸套基體內(nèi)表面進(jìn)行噴涂，氣缸套旋轉(zhuǎn)速度為30～70r/min，噴槍移動(dòng)速度為200～300mm/min，送粉量為30～50g/min，噴槍往復(fù)2～10次；

4)噴涂結(jié)束后，對(duì)氣缸套內(nèi)表面進(jìn)行半精珩磨和精珩磨加工，得到成品。

所述噴涂的方法為等離子噴涂。

所述半精珩磨至內(nèi)孔尺寸比成品內(nèi)孔尺寸小0.03～0.07mm。

本發(fā)明的有益效果是：通過上述工藝制備的耐磨涂層氣缸套，其涂層為鎳碳化鎢，具有摩擦系數(shù)小，耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)涂層的孔隙率又具有很好的儲(chǔ)油功能，能進(jìn)一步降低氣缸套的磨損。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作詳細(xì)說明。

本發(fā)明提供了一種耐磨涂層氣缸套，如圖1所示，該耐磨涂層氣缸套包括氣缸套基體1和復(fù)合在氣缸套基體內(nèi)表面的涂層2，氣缸套內(nèi)表面噴涂后，會(huì)形成較低的表面粗糙度，有利于形成液力潤(rùn)滑，降低氣缸套的磨損；為了保證涂層與氣缸套基體具有較好的界面結(jié)合性，噴涂的涂層材料需選用熱膨脹系數(shù)與所噴涂基材相接近。

在本發(fā)明中，涂層2選用為鎳碳化鎢涂層，所述鎳碳化鎢涂層厚度為0.2～0.4mm；用于制備鎳碳化鎢涂層的鎳碳化鎢粉末中，鎳的質(zhì)量百分比為75～95％，碳化鎢的質(zhì)量百分比為5～25％，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，鎳碳化鎢粉末中加入有微量的鋁；所述鎳碳化鎢粉末的粒度為40μm～90μm；所述涂層與氣缸套基體內(nèi)表面的結(jié)合強(qiáng)度大于50mpa；所述涂層的孔隙率為3～8％；所述氣缸套基體內(nèi)表面的粗糙度rz為12～25μm，所述涂層的粗糙度rz為60～100μm。

氣缸套噴涂前的加工工藝為半成品加工和精車外圓，噴涂鍍陶前，氣缸套的外圓尺寸即為最終成品尺寸，因此，噴涂加工時(shí)需保護(hù)氣缸套外圓，常采用耐熱膠帶粘敷在外圓上，對(duì)其進(jìn)行保護(hù)。

在本發(fā)明中，對(duì)氣缸套基體內(nèi)表面的噴涂的方法采用等離子噴涂。氣缸套噴涂后，易形成低表面粗糙度，有利于形成液力潤(rùn)滑，提高耐磨性；而為了使涂層與氣缸套內(nèi)壁取得較高的結(jié)合強(qiáng)度，噴涂材料常選用熱膨脹系數(shù)與所噴涂基材的熱膨脹系數(shù)相接近的材質(zhì)，本發(fā)明中，選用鎳碳化鎢作為涂層材質(zhì)，其硬度可達(dá)800～1400hv0.1，具有摩擦系數(shù)小，耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，而涂層的孔隙率又具有很好的儲(chǔ)油功能，能進(jìn)一步降低氣缸套的磨損。

實(shí)施例1

如圖1所示，一種耐磨涂層氣缸套，包括氣缸套基體1和復(fù)合在氣缸套基體內(nèi)表面的涂層2，所述涂層2為鎳碳化鎢涂層；在本實(shí)施例中，對(duì)鎳碳化鎢涂層的不同部位取十個(gè)點(diǎn)測(cè)量，并計(jì)算出其平均值，測(cè)量結(jié)果如表1所示。

該實(shí)施例中，制備鎳碳化鎢涂層的鎳碳化鎢粉末中，鎳的質(zhì)量百分比為75％，碳化鎢的質(zhì)量百分比為25％，所述鎳碳化鎢粉末的粒度為40μm；所述涂層的孔隙率為3～8％；在對(duì)氣缸套進(jìn)行噴涂前，氣缸套基體內(nèi)表面的粗糙度rz為12μm，噴涂處理后，對(duì)涂層取點(diǎn)測(cè)試并取其平均值，測(cè)得粗糙度rz為81.1μm，同時(shí)對(duì)所述涂層與氣缸套基體內(nèi)表面的結(jié)合強(qiáng)度值進(jìn)行測(cè)量，測(cè)得其結(jié)合強(qiáng)度值為93mpa。

表1涂層厚度檢測(cè)(μm)

上述耐磨涂層氣缸套的制備工藝，包括如下步驟：

1)將氣缸套放入酒精中，超聲清洗10min，去除氣缸套基體內(nèi)表面的油污以及附著物，隨后烘箱烘干；

2)將烘干后的氣缸套外表面敷上耐熱膠帶，隨后對(duì)其進(jìn)行噴丸處理，處理時(shí)間為5min；

3)噴涂前對(duì)內(nèi)孔表面進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為60℃，預(yù)熱處理結(jié)束后，對(duì)氣缸套基體內(nèi)表面進(jìn)行噴涂，氣缸套旋轉(zhuǎn)速度為50r/min，噴槍移動(dòng)速度為220mm/min，送粉量為30g/min，噴槍往復(fù)4次；

4)噴涂結(jié)束后，對(duì)氣缸套內(nèi)表面進(jìn)行半精珩磨和精珩磨加工，得到成品。

所述噴涂的方法為等離子噴涂。

所述半精珩磨至內(nèi)孔尺寸比成品內(nèi)孔尺寸小0.03～0.07mm。

該制備工藝中，噴涂前，氣缸套內(nèi)孔比成品內(nèi)孔大0.15～0.5mm；噴涂結(jié)束后，對(duì)氣缸套內(nèi)表面進(jìn)行半精珩磨，半精珩磨加工至內(nèi)孔尺寸比成品內(nèi)孔尺寸小0.04mm，隨后進(jìn)行精珩磨加工至成品尺寸。

實(shí)施例2

如圖1所示，一種耐磨涂層氣缸套，包括氣缸套基體1和復(fù)合在氣缸套基體內(nèi)表面的涂層2，所述涂層2為鎳碳化鎢涂層；在本實(shí)施例中，等離子噴涂后，在氣缸套基體內(nèi)表面形成鎳碳化鎢涂層，涂層厚度平均值為305μm，而用于制備鎳碳化鎢涂層的鎳碳化鎢粉末中，鎳的質(zhì)量百分比為80％～95％，碳化鎢的質(zhì)量百分比為5％～20％；本實(shí)施例中，鎳碳化鎢粉末中還加入有微量的鋁，包覆在鎳的外表面，所述鎳碳化鎢粉末的粒度為65μm；所述涂層的孔隙率為5％；所述氣缸套進(jìn)行噴涂前，氣缸套基體內(nèi)表面的粗糙度rz為12μm，噴涂后，所述涂層的粗糙度為rz為79.2μm，所述涂層與氣缸套基體內(nèi)表面的結(jié)合強(qiáng)度值為88.8mpa。

上述耐磨涂層氣缸套的制備工藝，包括如下步驟：

1)將氣缸套放入酒精中，超聲清洗20min，去除氣缸套基體內(nèi)表面的油污以及附著物，隨后烘箱烘干；如若油污以及附著物的去除效果不佳，可依次采用酒精和丙醇進(jìn)行超聲波清洗10～20min，需要注意的是丙醇蒸汽能對(duì)眼睛、鼻子和咽喉產(chǎn)生輕微刺激，危害人體健康，操作時(shí)應(yīng)注意防護(hù)。

2)將烘干后的氣缸套外表面敷上耐熱膠帶，隨后對(duì)其進(jìn)行噴丸處理，處理時(shí)間為8min；

3)噴涂前對(duì)內(nèi)孔表面進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為80℃，預(yù)熱處理結(jié)束后，對(duì)氣缸套基體內(nèi)表面進(jìn)行噴涂，氣缸套旋轉(zhuǎn)速度為60r/min，噴槍移動(dòng)速度為260mm/min，送粉量為40g/min，噴槍往復(fù)4次；

4)噴涂結(jié)束后，對(duì)氣缸套內(nèi)表面進(jìn)行半精珩磨和精珩磨加工，得到成品。

在本實(shí)施例中，對(duì)氣缸套基體內(nèi)表面的噴涂的方法采用等離子噴涂。

該制備工藝中，噴涂前，氣缸套內(nèi)孔比成品內(nèi)孔大0.3mm；噴涂結(jié)束后，對(duì)氣缸套內(nèi)表面進(jìn)行半精珩磨，半精珩磨加工至內(nèi)孔尺寸比成品內(nèi)孔尺寸小0.04mm，隨后進(jìn)行精珩磨加工至成品尺寸。

實(shí)施例3

如圖1所示，一種耐磨涂層氣缸套，包括氣缸套基體1和復(fù)合在氣缸套基體內(nèi)表面的涂層2，所述涂層2為鎳碳化鎢涂層；在本實(shí)施例中，等離子噴涂后，在氣缸套基體內(nèi)表面形成鎳碳化鎢涂層，涂層厚度為0.45mm，而用于制備鎳碳化鎢涂層的鎳碳化鎢粉末中，鎳的質(zhì)量百分比為85％～92％，碳化鎢的質(zhì)量百分比為8％～15％，本實(shí)施例中，鎳碳化鎢粉末中還加入有微量的鋁，包覆在鎳的外表面；所述鎳碳化鎢粉末的粒度為70～85μm；所述涂層的孔隙率為6％～8％；所述氣缸套進(jìn)行噴涂前，氣缸套基體內(nèi)表面的粗糙度rz為20μm，噴涂后，所述涂層的粗糙度為rz為84.3μm，所述涂層與氣缸套基體內(nèi)表面的結(jié)合強(qiáng)度值為81.6mpa；

上述耐磨涂層氣缸套的制備工藝，包括如下步驟：

1)將氣缸套放入酒精中，超聲清洗25min，去除氣缸套基體內(nèi)表面的油污以及附著物，隨后烘箱烘干；如若油污以及附著物的去除效果不佳，可依次采用酒精和丙醇進(jìn)行超聲波清洗5～30min，需要注意的是丙醇蒸汽能對(duì)眼睛、鼻子和咽喉產(chǎn)生輕微刺激，危害人體健康，操作時(shí)應(yīng)注意防護(hù)。

2)將烘干后的氣缸套外表面敷上耐熱膠帶，隨后對(duì)其進(jìn)行噴丸處理，處理時(shí)間為8～10min；

3)噴涂前對(duì)內(nèi)孔表面進(jìn)行預(yù)熱處理，預(yù)熱溫度為85-95℃，預(yù)熱處理結(jié)束后，對(duì)氣缸套基體內(nèi)表面進(jìn)行噴涂，氣缸套旋轉(zhuǎn)速度為65～70r/min，噴槍移動(dòng)速度為260～300mm/min，送粉量為40～50g/min，噴槍往復(fù)8～10次；

4)噴涂結(jié)束后，對(duì)氣缸套內(nèi)表面進(jìn)行半精珩磨和精珩磨加工，得到成品。

在本實(shí)施例中，對(duì)氣缸套基體內(nèi)表面的噴涂的方法采用等離子噴涂。

該制備工藝中，噴涂前，氣缸套內(nèi)孔比成品內(nèi)孔大0.2～0.4mm；噴涂結(jié)束后，對(duì)氣缸套內(nèi)表面進(jìn)行半精珩磨，半精珩磨加工至內(nèi)孔尺寸比成品內(nèi)孔尺寸小0.04～0.07mm，隨后進(jìn)行精珩磨加工直至成品尺寸。

采用本發(fā)明提供的制備工藝制得的具有內(nèi)涂層的氣缸套，增設(shè)的涂層，一方面可以提高氣缸套內(nèi)表面的耐磨性，有效提升氣缸套的使用壽命，另一方面，氣缸套涂層3％～8％的孔隙能很好的儲(chǔ)存燃料油，有利于形成液力潤(rùn)滑，降低氣缸套的磨損。

以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“前”、“后”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗指所指的裝置或元件必須具有特定的方位、為特定的方位構(gòu)造和操作，因而不能理解為對(duì)本發(fā)明保護(hù)內(nèi)容的限制。