專利名稱：具有非晶/非晶納米結(jié)構(gòu)涂層的內(nèi)燃機(jī)氣缸活塞上的密封氣環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械和表面處理領(lǐng)域，主要適用于制造具有非晶/非晶納米結(jié)構(gòu)涂層的內(nèi)燃機(jī)活塞用密封氣環(huán)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前內(nèi)燃機(jī)工業(yè)領(lǐng)域?qū)?nèi)燃機(jī)活塞用密封環(huán)外圓表面處理主要采用表面噴涂Mo和NiCrBSi合金混合粉及表面電鍍鉻等方式。由于Mo是稀缺資源而且經(jīng)熱噴涂Mo-NiCrBSi合金粉處理的表面其硬度和耐磨性相對較低。而電鍍鉻雖然硬度和耐磨性較高，但是存在嚴(yán)重的污染問題。
現(xiàn)在非晶材料的應(yīng)用主要是在電學(xué)和磁學(xué)領(lǐng)域，其良好的機(jī)械性能還沒有被很好的加以利用。主要的原因是形成非晶態(tài)合金要求比較高的冷卻速度。所以難以形成大塊的非晶材料。因此目前大部分都是通過表面處理或噴涂等方法得到非晶態(tài)表面。
目前的納米材料研究已經(jīng)滲透到很多領(lǐng)域，納米材料因其獨(dú)特的物理特性而具有特別的電學(xué)、磁學(xué)和機(jī)械性能。目前的應(yīng)用多是直接生成納米粉末，納米晶須等微觀材料，而通過對材料成分、降溫制度的控制，在非晶材料的基體中生成納米相而得到非晶納米結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用并不多。
本發(fā)明的目的是提供一種可用于內(nèi)燃機(jī)活塞的具有熱穩(wěn)定好、耐腐蝕、抗磨損、高硬度的非晶或非晶納米結(jié)構(gòu)外圓表面涂層的密封氣環(huán)

發(fā)明內(nèi)容
為了降低表面涂層的成本，降低稀缺資源的消耗，提高涂層的使用性能，降低污染，節(jié)約能耗，本發(fā)明提供一種具有非晶/非晶納米結(jié)構(gòu)涂層的內(nèi)燃機(jī)氣缸活塞上的密封氣環(huán)。其中納米相在涂層中所占的比例(體積％)為0～50％。該種密封氣環(huán)的表面涂層兼具非晶材料與納米材料的部分優(yōu)點(diǎn)，同時成本相對低廉，生產(chǎn)和加工過程中沒有環(huán)境污染。
本發(fā)明非晶/非晶納米結(jié)構(gòu)涂層主要是根據(jù)非晶相和納米相的機(jī)械特性設(shè)計的。本發(fā)明的密封氣環(huán)外圓表面涂層為非晶態(tài)結(jié)構(gòu)或非晶納米晶混合結(jié)構(gòu)。采用特定配比的合金原料(如熱噴涂用非晶/非晶納米粉)通過改變涂層的形成工藝(如熱噴涂的冷卻速度等)，可以在經(jīng)初步機(jī)械加工處理過的密封氣環(huán)外圓表面形成非晶態(tài)涂層。通過控制涂層形成工藝(如熱噴涂的冷卻速度等)，可以在非晶相中析出納米晶粒形成非晶納米結(jié)構(gòu)涂層。
涂層形成后按照傳統(tǒng)的機(jī)械加工工藝對密封環(huán)作進(jìn)一步處理，最終形成合格的產(chǎn)品。
通過選擇適當(dāng)?shù)耐繉恿铣煞?，最終制成的密封環(huán)外圓表面具有較高的硬度(Hv0.1＝700～1000)較高的熱穩(wěn)定性(晶化溫度約800K)


附圖1給出的曲線是采用X光粉末衍射分析法繪出的該非晶態(tài)涂層X光衍射曲線；附圖2給出的曲線是采用X光粉末衍射分析法繪出的該非晶納米結(jié)構(gòu)涂層X光衍射曲線；附圖3給出的曲線是采用差熱分析法繪出的該非晶態(tài)涂層DTA曲線；附圖4給出的是密封氣環(huán)的截面顯微照片；附圖5給出的是密封氣環(huán)非晶納米涂層截面的顯微照片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明具采用熱噴涂用非晶/非晶納米結(jié)構(gòu)合金粉，使用傳統(tǒng)的熱噴涂設(shè)備(等離子噴涂設(shè)備)及傳統(tǒng)的噴涂工藝(等離子噴涂工藝)在經(jīng)初步機(jī)械加工處理的密封環(huán)外圓表面噴涂涂層，通過對噴涂參數(shù)的控制分別得到非晶涂層和非晶納米涂層，按照傳統(tǒng)的后續(xù)機(jī)械加工工藝處理后得到可實(shí)用的有非晶/非晶納米結(jié)構(gòu)涂層的內(nèi)燃機(jī)氣缸活塞上的密封氣環(huán)非晶涂層的X光衍射曲線見圖1，從衍射圖譜可以看出，在所得到的非晶涂層衍射譜上，沒有出現(xiàn)明顯的德拜線，而是漫寬德散射曲線；非晶納米涂層的X光衍射曲線見圖2，從衍射圖譜可以看出，在所得到的非晶納米涂層衍射譜上，在漫寬德散射曲線中出現(xiàn)了強(qiáng)度不高的較寬的德拜線。這說明在非晶相中溶有納米微晶；非晶涂層揭片的DTA差熱分析結(jié)果見圖3，從途中可以看出非晶涂層具有較高的熱穩(wěn)定性(晶化溫度502℃)；非晶納米結(jié)構(gòu)涂層的內(nèi)燃機(jī)氣缸活塞上的密封氣環(huán)的截面顯微照片見圖4，從照片可以看出涂層與基體具有良好的粘接性；非晶納米涂層的顯微照片見圖5，從照片可以看出在非晶相中溶有納米微晶。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)氣缸活塞上的密封氣環(huán)，其特征在于該氣環(huán)的外圓表面具有非晶或非晶納米結(jié)構(gòu)涂層。
全文摘要
本發(fā)明屬于機(jī)械和表面處理領(lǐng)域，主要適用于制造具有非晶/非晶納米結(jié)構(gòu)涂層的內(nèi)燃機(jī)活塞用密封氣環(huán)。它是在普通密封環(huán)的外圓表面通過一定的表面處理包括但不限于熱噴涂、物理沉積、化學(xué)氣相沉積和電化學(xué)沉積等工藝形成一層非晶/非晶納米結(jié)構(gòu)涂層。利用非晶/非晶納米結(jié)構(gòu)材料的高硬度、高耐磨性、低磨損和低摩擦系數(shù)等特性，提高密封氣環(huán)的使用壽命，降低內(nèi)燃機(jī)能耗。
文檔編號F02F5/00GK1763361SQ20051011721
公開日2006年4月26日 申請日期2005年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月1日
發(fā)明者王青松 申請人:王青松