[发明专利]一种内燃机的铝合金活塞

说明书

技术领域

本发明涉及发动机领域，特别涉及一种内燃机的铝合金活塞。

背景技术

随着发动机排放法规的升级，发动机铝合金活塞的燃烧室的温度、压力要求越来越高，特别是以天然气、液化气为燃料的气体发动机，铝合金活塞的热负荷更高，铝合金活塞时常发生熔顶、开裂等重大故障，严重影响发动机的可靠性。现有技术中解决上述问题的一个方法是采用阳极氧化表面处理工艺处理铝合金活塞顶部，使铝合金活塞的燃烧室、顶面表面生成一层无定形相的Al₂O₃氧化层，提高其耐热性。

但是，阳极氧化表面处理工艺生成的Al₂O₃氧化膜，其微观组织结构是无定形相，膜厚比较小，在30～50微米，隔热性差，耐热冲击性差，仍然容易出现铝合金活塞熔顶、开裂等故障。另外，阳极氧化表面处理的工艺比较复杂，难以控制，且产品质量的一致性差。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内燃机的铝合金活塞，从而克服阳极氧化表面处理工艺处理的铝合金活塞顶部隔热性差，耐热冲击性差，且质量的一致性差的缺陷。

为实现上述目的，本发明提供了一种内燃机的铝合金活塞，铝合金活塞的顶部设有用于形成燃烧室的一部分的凹槽，铝合金活塞的顶面及凹槽的内壁上均设有陶瓷膜。

优选地，上述技术方案中，陶瓷膜的厚度为30～150um。

优选地，上述技术方案中，陶瓷膜的表面粗糙度为0.8～3.2。

优选地，上述技术方案中，铝合金活塞的顶部采用微弧氧化表面处理形成陶瓷膜。

优选地，上述技术方案中，陶瓷膜利用封孔装置进行封孔工艺处理。

优选地，上述技术方案中，封孔装置包括：密封的封孔罐，封孔罐内盛装有封孔液，封孔液是Na2SiO3溶液，且铝合金活塞浸没在封孔液内；真空泵，真空泵与封孔罐连接，以用于为封孔罐抽真空。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的内燃机的铝合金活塞顶部的陶瓷膜厚度达到阳极氧化膜的2-3倍；隔热性能好，在相同的隔热试验条件下，隔热膜的隔热温度比阳极氧化膜的隔热温度高15度左右；抗烧蚀性好，耐瞬时高温达2500℃并能够在此高温持续20秒不熔化。陶瓷膜与铝合金基体的结合强度高达40MPa，因此不会脱落；通过天然气重型发动机10万公里行车试验，陶瓷膜完好无损，很好地避免了气体发动机活塞熔顶、开裂等故障。

附图说明

图1是根据本发明的内燃机的铝合金活塞的结构图。

图2是图1中的陶瓷膜的放大图。

图3是封孔装置的结构图。

主要附图标记说明：

1-铝合金活塞，11-陶瓷膜，12-凹槽。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1所示，根据本发明具体实施方式的内燃机的铝合金活塞1的顶部的中心处设有圆形的凹槽12，用于形成燃烧室的一部分。

为了使铝合金活塞1具有较高的耐热性，采用微弧氧化表面处理工艺对铝合金活塞1的顶及凹槽12进行表面处理，形成陶瓷膜11。

微弧氧化表面处理的原理为：Al、Mg、Ti等有色金属样品放入电解液中，通电后，金属表面立即生成很薄一层无定形相Al₂O₃绝缘膜。当金属样品上施加的电压超过某一临界值时，这层Al₂O₃绝缘膜上某些薄弱环节被击穿，发生微弧放电现象，金属样品的表面产生火花，瞬间温度超过2000℃，从而使金属样品的表面发生化学氧化、电化学氧化、等离子体氧化，反应生成无定形相Al₂O₃变成晶态相——α-Al₂O₃、γ-Al₂O₃，就形成了陶瓷膜。