專利名稱：一種發(fā)動機(jī)全鋁合金缸體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種發(fā)動機(jī)技術(shù)，具體是一種發(fā)動機(jī)全鋁合金缸體設(shè)計。
技術(shù)背景傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)缸體多采用外部為鋁合金缸體2，內(nèi)部裝鑄鐵缸套1，參見圖1，鑄鐵缸套的作用是提高耐磨性，延長使用壽命，但是由于鑄鐵缸套的存在，使缸體的散熱性能變差，發(fā)動機(jī)溫度高，影響發(fā)動機(jī)性能。而全鋁合金缸體由于其具有良好的散熱性能，降低發(fā)動機(jī)溫度，能解決因熱負(fù)荷重而帶給發(fā)動機(jī)的諸多問題，較鑄鐵套缸體有許多優(yōu)異的特性，倍受生產(chǎn)廠商的關(guān)注。然而由于鋁合金質(zhì)地較軟，耐磨性能差，壽命短，不能實際使用。要提高其耐磨性，延長使用壽命，已有解決手段有鍍硬鉻、金屬陶瓷處理、微腐氧化處理，但均因工藝復(fù)雜、成本高等原因，使全鋁合金缸體的使用和推廣受到了限制。因此設(shè)計一種能克服上述缺點的新結(jié)構(gòu)全鋁合金缸體，成為人們關(guān)注的焦點。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的就在于設(shè)計一種新結(jié)構(gòu)的全鋁合金發(fā)動機(jī)缸體，使其既保留鋁合金散熱性能優(yōu)良的優(yōu)點，又使缸體具有足夠的耐磨性、減磨性和抗氧化，生產(chǎn)成本相對較低，十分利于推廣使用。
本實用新型的技術(shù)解決方式是這樣的發(fā)動機(jī)采用全鋁合金制作成一整體的缸體，缸體內(nèi)取消鑄鐵缸套，在缸孔內(nèi)壁結(jié)合有納米復(fù)合電鍍層。該納米復(fù)合電鍍層厚度為10-50μm，鍍層組合為半光亮鎳/復(fù)合納米鍍鎳。本實用新型在整體的鋁合金缸體內(nèi)壁有機(jī)結(jié)合的納米鍍層是金屬鎳與納米微粒的復(fù)合層?；w鎳以納米晶的形態(tài)結(jié)晶形成的鍍層呈多孔狀。其孔徑在200nm以下，且納米微粒均勻分布于這些孔隙之中，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這些納米微粒可在短程內(nèi)(15-20埃)滑動或滾動，使鍍層具有極強(qiáng)的減磨性能和儲油潤滑性能。由于納米微粒(α-Al2O3)本身具有天然剛玉的硬度，但金屬鎳主體仍具有鎳的韌性，因此復(fù)合層集硬質(zhì)和柔韌性于一體。由此，鋁合金缸體已具備了足夠的耐磨性和抗氧化性能，完全可以取消原有的鑄鐵缸套，這樣，既可充分發(fā)揮全鋁合金缸體優(yōu)良的散熱性能，降低發(fā)動機(jī)溫升、降低油耗，提高發(fā)動機(jī)功率，同時又降低了生產(chǎn)成本，延長了缸體的使用壽命，與同類產(chǎn)品相比具有十分明顯的競爭優(yōu)勢。


圖1是現(xiàn)有的帶鑄鐵缸套的發(fā)動機(jī)缸體的結(jié)構(gòu)圖；圖2是本實用新型設(shè)計的全鋁合金缸體的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
參見圖2，采用全鋁合金材料制作發(fā)動機(jī)缸體，缸體2內(nèi)無鑄鐵缸套，缸體2毛坯采用金屬型重力鑄造、低壓鑄造或壓力鑄造，硬度為HRA35-60。在發(fā)動機(jī)缸體2的缸孔內(nèi)壁進(jìn)行納米復(fù)合電鍍鎳處理，使其內(nèi)結(jié)合有一層納米復(fù)合電鍍層3。該納米復(fù)合電鍍層3為半光亮鎳/納米復(fù)合鎳組合。其中在納米復(fù)合鎳鍍層中均勻彌散以α-Al2O3為主晶相的納米復(fù)合微粒。鍍層厚度約為3-4μm。鍍層組合的剩余厚度均為納米復(fù)合鍍層。
所獲得的鍍層均勻細(xì)致，鍍層具有自潤滑性能和儲油性能，因而使鍍層具有極高的耐磨性。強(qiáng)化試驗250h，磨損量為8-15μm。鍍層厚度具有良好的均勻性，缸體缸孔內(nèi)壁鍍后的圓柱度不大于6μm，橢圓度不大于3μm。鍍層與基體結(jié)合力在強(qiáng)化250h后無起皮、脫落現(xiàn)象。硬度為HV400-600。
獲得上述高耐磨納米復(fù)合電鍍鎳層組合總的方法是前處理采用傳統(tǒng)浸鋅工藝，其半光亮鎳鍍層采用傳統(tǒng)電鍍半光亮鎳工藝，其納米復(fù)合電鍍層是在常規(guī)瓦特鎳電解液中加入50-100g/l的α-Al2O3復(fù)合納米漿料。漿料中分散粒子的原晶粒度小于200nm，它是一種在酸、堿中均穩(wěn)定的α-Al2O3晶態(tài)粒子，可在電鍍過程中長期保持分散狀態(tài)而不團(tuán)聚。在電鍍過程中它能以原晶粒子狀態(tài)均勻地分散于鍍層之中，同時在鍍液中添加有光亮劑，以保證鍍層的一定亮度和硬度。
具體工藝條件如下NiSO4·7H2O 350-380g/lH3BO340-45g/l
NaCl 10-15g/lα-Al2O3復(fù)合納米漿料 50-100g/l助劑 15-20g/l光亮劑A2ml/l光亮劑B1ml/lPH 3.5-4Dk 4-5A/dm2t℃55-65工藝中，陽極采用象形陽極，為了保證鍍層的均勻性，象形陽極采用鈦管鍍鎳的方式制備。電解液采用壓縮空氣攪拌，以保證α-Al2O3粒子在鍍液中全部懸浮。新配槽液必須升溫至電鍍溫度攪拌并低電流電解(1-2A/dm2)6h以熟化槽液。
下例是將全鋁合金CG125缸體內(nèi)壁進(jìn)行納米復(fù)合電鍍的一種具體配方和工藝條件NiSO4·6H2O，370g/l；H3BO3，45g/l；NaCl，15g/l；CoSO4，17g/l；α-Al2O3漿料，80g/l；DN2300A，2ml；DN2300B，1ml；DN-01，0.1ml/l。
所獲得的納米復(fù)合鍍層經(jīng)250h強(qiáng)化實驗，其磨損量僅為5-6μm，鍍層與基體的結(jié)合力，經(jīng)300℃高溫處理后，立即放入冷水中無起泡、起皮現(xiàn)象，其硬度為HV400-600。
對缸體進(jìn)行強(qiáng)化實驗，實驗結(jié)果如下


由以上數(shù)據(jù)可以看出，用本結(jié)構(gòu)的缸體，使發(fā)動機(jī)功率、扭矩大為提高，而其油耗則大為下降。
權(quán)利要求1.一種發(fā)動機(jī)全鋁合金缸體，其特征在于缸體(2)為一全鋁合金整體，缸孔內(nèi)壁結(jié)合有納米復(fù)合電鍍層(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)全鋁合金缸體，其特征在于納米復(fù)合電鍍層(3)厚度為10-50μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)全鋁合金缸體，其特征在于納米復(fù)合電鍍層(3)組合為半光亮鎳/復(fù)合納米鍍鎳。
專利摘要本實用新型是一種新結(jié)構(gòu)的全鋁合金發(fā)動機(jī)缸體，采用全鋁合金制作成一整體的缸體，缸體內(nèi)取消鑄鐵缸套，在缸孔內(nèi)壁結(jié)合有納米復(fù)合電鍍層。該納米復(fù)合電鍍層厚度為10－50μm，鍍層組合為半光亮鎳/復(fù)合納米鍍鎳。這樣本發(fā)動機(jī)缸體既保留鋁合金散熱性能優(yōu)良的優(yōu)點，又使缸體具有足夠的耐磨性、減磨性和抗氧化，生產(chǎn)成本相對較低，十分利于推廣使用。
文檔編號F02F1/02GK2581703SQ0224479
公開日2003年10月22日 申請日期2002年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月15日
發(fā)明者陳敬全, 何洪胤, 陳俊 申請人:重慶阿波羅機(jī)電技術(shù)開發(fā)公司