一種內(nèi)燃機(jī)的鋁合金活塞的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種內(nèi)燃機(jī)的鋁合金活塞，鋁合金活塞的頂部設(shè)有用于形成燃燒室的一部分的凹槽，鋁合金活塞的頂面及凹槽的內(nèi)壁上均設(shè)有陶瓷膜。本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)的鋁合金活塞頂部的陶瓷膜厚度達(dá)到陽極氧化膜的2-3倍；隔熱性能好，在相同的隔熱試驗(yàn)條件下，隔熱膜的隔熱溫度比陽極氧化膜的隔熱溫度高15度左右；抗燒蝕性好，耐瞬時(shí)高溫達(dá)2500℃并能夠在此高溫持續(xù)20秒不熔化。陶瓷膜與鋁合金基體的結(jié)合強(qiáng)度高達(dá)40MPa，因此不會(huì)脫落。
【專利說明】一種內(nèi)燃機(jī)的鋁合金活塞

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種內(nèi)燃機(jī)的鋁合金活塞。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著發(fā)動(dòng)機(jī)排放法規(guī)的升級，發(fā)動(dòng)機(jī)鋁合金活塞的燃燒室的溫度、壓力要求越來越高，特別是以天然氣、液化氣為燃料的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)，鋁合金活塞的熱負(fù)荷更高，鋁合金活塞時(shí)常發(fā)生熔頂、開裂等重大故障，嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性。現(xiàn)有技術(shù)中解決上述問題的一個(gè)方法是采用陽極氧化表面處理工藝處理鋁合金活塞頂部，使鋁合金活塞的燃燒室、頂面表面生成一層無定形相的Al2O3氧化層，提高其耐熱性。
[0003]但是，陽極氧化表面處理工藝生成的Al2O3氧化膜，其微觀組織結(jié)構(gòu)是無定形相，膜厚比較小，在30?50微米，隔熱性差，耐熱沖擊性差，仍然容易出現(xiàn)鋁合金活塞熔頂、開裂等故障。另外，陽極氧化表面處理的工藝比較復(fù)雜，難以控制，且產(chǎn)品質(zhì)量的一致性差。
[0004]公開于該【背景技術(shù)】部分的信息僅僅旨在增加對本實(shí)用新型的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種內(nèi)燃機(jī)的鋁合金活塞，從而克服陽極氧化表面處理工藝處理的鋁合金活塞頂部隔熱性差，耐熱沖擊性差，且質(zhì)量的一致性差的缺陷。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種內(nèi)燃機(jī)的鋁合金活塞，鋁合金活塞的頂部設(shè)有用于形成燃燒室的一部分的凹槽，鋁合金活塞的頂面及凹槽的內(nèi)壁上均設(shè)有陶瓷膜。
[0007]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，陶瓷膜的厚度為30?150um。
[0008]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，陶瓷膜的表面粗糙度為0.8?3.2。
[0009]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，鋁合金活塞的頂部采用微弧氧化表面處理形成陶瓷膜。
[0010]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，陶瓷膜利用封孔裝置進(jìn)行封孔工藝處理。
[0011]優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，封孔裝置包括:密封的封孔罐，封孔罐內(nèi)盛裝有封孔液，封孔液是Na2Si03溶液，且鋁合金活塞浸沒在封孔液內(nèi)；真空泵，真空泵與封孔罐連接，以用于為封孔罐抽真空。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果:
[0013]本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)的鋁合金活塞頂部的陶瓷膜厚度達(dá)到陽極氧化膜的2-3倍；隔熱性能好，在相同的隔熱試驗(yàn)條件下，隔熱膜的隔熱溫度比陽極氧化膜的隔熱溫度高15度左右；抗燒蝕性好，耐瞬時(shí)高溫達(dá)2500°C并能夠在此高溫持續(xù)20秒不熔化。陶瓷膜與鋁合金基體的結(jié)合強(qiáng)度高達(dá)40MPa，因此不會(huì)脫落；通過天然氣重型發(fā)動(dòng)機(jī)10萬公里行車試驗(yàn)，陶瓷膜完好無損，很好地避免了氣體發(fā)動(dòng)機(jī)活塞熔頂、開裂等故障。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的內(nèi)燃機(jī)的鋁合金活塞的結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是圖1中的陶瓷膜的放大圖。
[0016]圖3是封孔裝置的結(jié)構(gòu)圖。
[0017]主要附圖標(biāo)記說明:
[0018]1-鋁合金活塞，11-陶瓷膜，12-凹槽。

【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不受【具體實(shí)施方式】的限制。
[0020]除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。
[0021]如圖1所示，根據(jù)本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】的內(nèi)燃機(jī)的鋁合金活塞I的頂部的中心處設(shè)有圓形的凹槽12，用于形成燃燒室的一部分。
[0022]為了使鋁合金活塞I具有較高的耐熱性，采用微弧氧化表面處理工藝對鋁合金活塞I的頂及凹槽12進(jìn)行表面處理，形成陶瓷膜11。
[0023]微弧氧化表面處理的原理為:A1、Mg、Ti等有色金屬樣品放入電解液中，通電后，金屬表面立即生成很薄一層無定形相Al2O3絕緣膜。當(dāng)金屬樣品上施加的電壓超過某一臨界值時(shí)，這層Al2O3絕緣膜上某些薄弱環(huán)節(jié)被擊穿，發(fā)生微弧放電現(xiàn)象，金屬樣品的表面產(chǎn)生火花，瞬間溫度超過2000°C，從而使金屬樣品的表面發(fā)生化學(xué)氧化、電化學(xué)氧化、等離子體氧化，反應(yīng)生成無定形相Al2O3變成晶態(tài)相一a -A1203、y -Al2O3,就形成了陶瓷膜。
[0024]對鋁合金活塞進(jìn)行微弧氧化表面處理時(shí)，將鋁合金活塞的半成品裝入盒形的屏蔽工裝內(nèi)，把鋁合金活塞上不需要處理的部位屏蔽起來，使鋁合金活塞的頂面暴露在外，然后使裝有鋁合金活塞的屏蔽工裝浸入微弧氧化處理池里進(jìn)行表面處理，生成厚度為30?150um的陶瓷膜11。然后對陶瓷膜進(jìn)行磨、拋等加工，得到需要的陶瓷膜厚度尺寸，最終獲得陶瓷膜11強(qiáng)化后的活塞I。如圖1和2所示，陶瓷膜11覆蓋活塞的頂面以及圓形的凹槽12。
[0025]優(yōu)選地，陶瓷膜11可經(jīng)過表面粗糙度處理，使陶瓷膜11的表面粗糙度Ra = 0.8?
3.2。
[0026]優(yōu)選地，可利用封孔裝置對陶瓷膜11進(jìn)行封孔工藝表面處理以降低陶瓷膜11的表面粗糙度。如圖3所示，封孔裝置由封孔罐2、閥門4、壓力表5、真空泵6組成。封孔罐中盛裝有封孔液3，封孔液3是濃度為0.4g/mL左右的Na2S13溶液。鋁合金活塞I浸沒在封孔液3中。
[0027]封孔工藝的原理為:打開閥門4，利用真空泵6對密封的封孔罐2進(jìn)行抽真空，當(dāng)壓力表2的值達(dá)到預(yù)定值時(shí)，關(guān)閉閥門4。使鋁合金活塞I在密封的封孔罐中靜置預(yù)定時(shí)間后，將鋁合金活塞取出，并用壓縮空氣吹干表面的封孔液，在空氣中晾干，即可完成封孔工藝，降低鋁合金活塞的表面粗糙度，使得陶瓷膜更加致密、光滑，減少積碳粘附、沉積、提高其抗氧化性能。
[0028]陶瓷膜與陽極氧化膜的性能對比如下:
[0029]

【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機(jī)的鋁合金活塞，其特征在于，所述鋁合金活塞的頂部設(shè)有用于形成燃燒室的一部分的凹槽，所述鋁合金活塞的頂面及所述凹槽的內(nèi)壁上均設(shè)有陶瓷膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的鋁合金活塞，其特征在于，所述陶瓷膜的厚度為30?150um。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)的鋁合金活塞，其特征在于，所述陶瓷膜的表面粗糙度為0.8?3.2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的鋁合金活塞，其特征在于，所述鋁合金活塞的頂部采用微弧氧化表面處理形成所述陶瓷膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的鋁合金活塞，其特征在于，所述陶瓷膜利用封孔裝置進(jìn)行封孔工藝處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)的鋁合金活塞，其特征在于，所述封孔裝置包括: 密封的封孔罐，所述封孔罐內(nèi)盛裝有封孔液，所述封孔液是Na2S13溶液，且所述鋁合金活塞浸沒在所述封孔液內(nèi)；以及 真空泵，所述真空泵與所述封孔罐連接，以用于為所述封孔罐抽真空。
【文檔編號】C25D11/04GK203976951SQ201420452228
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月12日
【發(fā)明者】黃傳剛, 呂昂, 楊維沛, 蘇懷林, 趙添常, 岑舉, 鐘韜, 黃保勉 申請人:廣西玉柴機(jī)器股份有限公司