[发明专利]面向生物油应用的汽车发动机缸套表面抗腐耐磨复合涂层

说明书

技术领域

本发明属于金属表面处理技术领域，具体是一种面向生物油应用的汽车发动机缸套表面抗腐耐磨复合涂层。

背景技术

随着化石能源使用造成的温室气体的排放以及化石能源的不断枯竭，人们尝试发展新型清洁可再生能源来替代传统的化石燃料。生物油是采用多种液化技术将固体生物质转变成的一种液体燃料，它是目前最有希望的发动机代用燃料之一，然而，生物油中含有较高含量的酸性有机物，在生物油由燃料泵送进喷油嘴雾化的输送过程中，以及雾化燃油在气缸中与空气混合压燃前，生物油中含极性基团的酸性成分很容易吸附在燃料泵、喷油嘴与缸套等金属材料表面，伴随着活塞环快速往复摩擦作用的进行，导致了发动机缸套表面出现严重的腐蚀磨损。针对这一问题，从燃油角度出发，申请人已经分别发明了乳化技术(中国专利ZL201010259313.0)，公开了催化酯化(中国专利公开CN 103343055A)等方法对生物油进行了提质改性，然而，乳化技术仍然要依赖化石燃油，催化酯化提质改性过程中催化剂制备工艺复杂，造成改性效率仍有待进一步提高。因此，为了适应这种新型燃料生物油在汽车发动机上的直接使用，有必要从发动机材料角度出发，开发一种汽车发动机缸套表面强化处理技术，提高其抗腐耐磨性能。

目前，汽车发动机缸套常用的表面强化处理技术包括镀铬涂层、离子渗氮、化学镀涂层等，其中，镀铬涂层由于环保要求的严格限制已经被逐渐淘汰；离子渗氮技术由于设备要求高造成的成本较高，导致难以大规模推广；化学镀涂层技术由于其简便易控、成本较低受到了广泛应用。常见的Ni-P，Ni-Cu-P等涂层有一定的耐磨能力，且涂层元素的比例以及制备工艺不同导致其性能差别较大。从目前现有的此类涂层来看，由于涂层致密度不高，抗腐蚀性能较差，此外，由于涂层与基体之间有较强的界面应力，特别是在具有腐蚀性的生物油环境下，长时间摩擦过程中涂层易脱落失效，不能满足面向生物油应用的汽车发动机缸套表面保护使用。可见，现有的涂层技术既有一定的优势，也存在明显的不足。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种面向生物油应用的汽车发动机缸套表面抗腐耐磨复合涂层，需要解决的技术难题是：提高涂层致密度，降低涂层内应力，增强涂层与基体之间的结合力，从而增强缸套材料对生物油的抗腐耐磨性能。

本发明的一种面向生物油应用的汽车发动机缸套表面抗腐耐磨复合涂层，其特征在于，组成为含Ni-Cu-Ce-La-P-Graphene复合材料，质量百分组成为：Ni 35-65％，Cu 10-30％，Ce0.6-12％，La 0.1-16％，P 5-18％，Graphene 0.01-2％；

如上所述的抗腐耐磨复合涂层，其特征在于，其制备过程包括前处理、梯度化学镀涂层、退火等三个步骤；首先对缸套表面进行除油除锈前处理，然后进入镀液进行制备涂层，最后将涂层后的缸套送入马弗炉退火。

所述的除油除锈前处理采用的是碱液除油、酸液除锈，其特征在于，碱液成分为：NaOH2-4g·L^-1，NaHCO₃6-8g·L^-1，Na₃PO₄·12H₂O 1-1.2g·L^-1，Na₂SiO₃6-7.5g·L^-1，OP-200.3-0.5g·L^-1。酸液成分为：0.1-0.2mol·L^-1H₂SO₄和0.2-0.4mol·L^-1HCl溶液的体积比为1:1的混酸溶液。碱液和酸液的温度均为65-80℃。浸泡除油除锈时间均不超过6min，除油除锈后均用去离子水洗涤至洗涤后的溶液呈中性。