[发明专利]一种气缸套筒内壁形成镍硼镀层的方法以及包括该镍硼镀层的气缸套筒

说明书

技术领域

本发明涉及一种斯特林电机的气缸套筒，尤其涉及一种在气缸套筒内壁形成镍硼镀层的方法以及包括该镍硼镀层的气缸套筒。

背景技术

斯特林发动机是伦敦牧师Robert Stirling于1816年发明的，所以称为斯特林发动机(Stirling engine)。它是一种闭循环活塞式热机，高效率的能量转换装置，斯特林发动机属外燃引擎，只要高温热源温度够高，无论是使用太阳能、废热、核原料、牛粪、丙烷、天然气、沼气(甲烷)、丁烷与石油在内的任何燃料，皆可使之运转，不同于必须使用特定燃料的汽油引擎、柴油引擎等内燃引擎。斯特林发动机的气缸和活塞是重要的组成部分，气缸和活塞之间的气密性、滑动性是斯特林循环中的关键性质，高精度的加工是生产高效率斯特林电机的关键。

在实际的使用过程中，气缸的磨损会导致活塞运动气密性和滑动性降低，从而降低电机的整体功率。气缸在引导活塞不断进行往复运动的过程中，气缸套内壁与活塞之间长时间、高频率地互相摩擦，导致气缸作用的有用功率降低，消耗一部分能量。因此，需要在气缸套内壁进行镀层来解决这个问题。有采用电镀来实现的，然而电镀镀层金属容易脱落，而且电镀的镀层厚度变化大、不易控制，就造成气缸套的一些关键尺寸很难控制，而且电镀液体给环境污染造成较为严重的影响和负担。

为解决上述问题，纷纷研究化学镀的可行性。例如中国专利CN1220796C提供一种气缸套筒内壁镀铬工艺，以及中国专利CN2602174Y提供一种覆有非晶态镍磷合金镀层的新型活塞，然而这些镀层的硬度均不能达到要求，只有HV300-500，为了得到较高硬度的镀层，都需要高温热处理，例如经过400-450℃的热处理后，硬度会达到HV950-1000，然而这种热处理会引起铝质气缸发生变形。

发明内容

本发明为解决现有技术中的上述问题提出的，其目的是提供一种不用热处理的情况下就能达到足够硬度的在气缸套筒内壁形成镍硼镀层的方法。

本发明的另一目的是提供一种包括所述方法制得的镍硼镀层的气缸套筒。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种在气缸套筒内壁形成镍硼镀层的方法，其特征在于，该方法包括：将气缸套筒内壁浸泡在以硼氢化物为还原剂的化学镀镍硼合金溶液中，镍离子在气缸套筒内壁还原析出形成镍硼镀层。

优选地，所述气缸套筒内腔表面在镀覆前经过除油、除锈的预处理。

优选地，所述化学镀镍硼合金溶液包括0.5-4.5g/l的硼氢化物、20-40g/l的镍盐、40-80g/l的有机络合物、20-60g/l的氢氧化钠或氢氧化铵、0.6-0.9g/l的表面活性剂和0.5-1.5g/l稳定剂。

优选地，所述镍盐选自NiCl₂和/或NiSO₄的水合化合物。

优选地，所述有机络合物选自乙二胺、柠檬酸盐、丁二酸盐、醋酸盐、丙二酸盐中任意一种或几种。

优选地，所述稳定剂选自含硫的脂肪族碳酸、炔(属)酸、芳香族硫化物、重金属化合物、噻吩、硫茚中任意一种或多种。

优选地，所述化学镀镍硼合金溶液的pH值为13-14，温度为85-95℃。

本发明还提供一种气缸套筒，其特征在于，该气缸套筒包括气缸套筒本体和气缸套筒本体内壁上按照如上所述的方法形成的镍硼镀层。

优选地，所述镀层厚度为5-15μm。

优选地，所述镀层中的硼元素含量小于1％质量百分数。

优选地，所述镀层硬度为HV800-1200。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

1、本发明采用化学镀镍硼合金镀层由于不需经过热处理或是经过较低温的热处理就能达到HV800以上的硬度，对于有高尺寸精度要求的零件，采用本发明的化学镀镍硼合金镀层可以避免高温制备过程，从而降低零件的形变程度。

2、本发明的化学镀镍硼合金镀层的表面光滑、漂亮、抗氧化，气缸与活塞之间的耐磨性显著提高。

附图说明

图1为本发明气缸套筒内壁镀有镍硼合金镀层的剖视图。

图中：1、气缸；2、镍硼合金镀层。

具体实施方式

本发明提供一种在气缸套筒内壁形成镍硼镀层的方法，以及一种如图1所示的气缸套筒，该气缸套筒包括气缸套筒本体1和气缸套筒本体内壁上按照所述的方法形成的镍硼镀层2。

下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。