[发明专利]一种高强度内燃机汽缸内壁环保耐磨涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及汽车气缸内壁涂层技术领域，尤其涉及一种高强度内燃机 汽缸内壁环保耐磨涂层及其制备方法。

背景技术

节能减排已经成为全球汽车企业的终极目标。据资料显示，大气污染物 排放量中CO的66％、NOx的43％、HC的31％、CO₂的33％、微粒的20％ 均来自于汽车的排放。汽车轻量化对于节约能源、减少废气排放十分重要。采 用铝合金内燃机逐渐取代传统的铸铁内燃机是节能减排的主要途经之一。但因 铝合金的强度和刚度均低于铸铁的性能，常用的方法是在铝合金汽缸内壁镶嵌 铸铁衬套来提高其耐磨性。铸铁衬套不仅铸造工艺复杂，生产成本较高，而且 内嵌铸铁衬套增加了铝合金内燃机的重量和尺寸，不利于节能减排。目前，在 铝合金汽缸内壁表面制备耐磨涂层以取代铸铁衬套，已成为汽车内燃机轻量化 发展的主要方法。对于内燃机汽缸与活塞组成的燃烧室，缸套和活塞不仅在高 温高压下工作，还要承受燃料燃烧生成的硫化物(SO₂、SO₃)和燃烧时生成 的水蒸汽以及吸入的空气形成硫酸和亚硫酸带来的严重腐蚀，而不锈钢以其优 异的耐蚀性、较高的力学性能和热稳定性已经成为一种在铝合金汽缸内壁表面 优选的涂层制备材料，但是其耐磨性还不能满足应用要求。随着的科技的进步， 人们对环保的要求、对汽车性能的需要越来越高，对涂层的耐腐性、耐磨性、 润滑性、抗裂纹性、硬度、抗热冲击性、抗热氧化性、耐热性，有了更高的要 求，需要进一步改进。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种高强度内燃机汽缸 内壁环保耐磨涂层及其制备方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种高强度内燃机汽缸内壁环保耐磨涂层，由下列重量份的原料制成： 316不锈钢粉末60-64、Mo粉5-5.2、NiCr合金粉3.5-3.7、Ni60粉末20-22、 二氧化钛5-10、石墨烯4-9、氧化钇1.3-1.5、纳米铌酸钾钠2.3-2.5、磷化羰 基铁粉2.1-2.3、铁酸镧3.1-3.3、硼化二钼1.2-1.4、氯化镓0.2-0.4、硅酸钠 0.4-0.6、钛酸锂0.5-0.7、TiH₂1.4-1.8、钼酸钠粉末9.2-9.6、醋酸酐4.3-4.7、 二甲基甲酰胺85-89、浓盐酸175-185、四丁基溴化铵9-13。

优化的，一种高强度内燃机汽缸内壁环保耐磨涂层，其特征在于由下列 重量份的原料制成：316不锈钢粉末62、Mo粉5.1、NiCr合金粉3.6、Ni60 粉末21、二氧化钛8、石墨烯7、氧化钇1.4、纳米铌酸钾钠2.4、磷化羰基 铁粉2.2、铁酸镧3.2、硼化二钼1.3、氯化镓0.3、硅酸钠0.5、钛酸锂0.6、 TiH₂1.6、钼酸钠粉末9.4、醋酸酐4.5、二甲基甲酰胺87、浓盐酸180、四丁 基溴化铵11。

所述的高强度内燃机汽缸内壁环保耐磨涂层的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：将将钼酸钠粉末在室温下研磨，研磨成粉末后溶于二甲基甲酰 胺中，磁力搅拌得到悬浊液，向悬浊液中加入醋酸酐，继续磁力搅拌15min 后加入浓盐酸调节pH值为0.5-1.0，再继续磁力搅拌15min，过滤得黄色滤 液；

步骤2：在步骤1得到的黄色过滤液中加入四丁基溴化铵，加热至55℃， 磁力搅拌1h，再加入氧化钇、纳米铌酸钾钠、磷化羰基铁粉、铁酸镧、硼化 二钼、氯化镓、硅酸钠、钛酸锂和TiH₂，继续磁力搅拌反应1-1.5h，降至室 温后沉淀过滤得沉淀物；

步骤3：将316不锈钢粉末、Mo粉、NiCr合金粉、Ni60粉末、二氧化 钛和石墨烯加入步骤2所得沉淀物中混合研磨，将研磨均匀后的粉末在反应 釜中加热至200℃并保持该温度30min，检测其中没有二甲基甲酰胺和盐酸成 分后将加热生成物研磨成粉末；

步骤4：将上述粉末在氮气环境中，在600-650℃下管式炉内热处理 2-3h，热处理后降至室温得到微结晶粉末；

步骤5：将步骤4得到的为结晶粉末球磨至粒度为15-30μm，在80℃下 烘干1h，然后对气缸内壁进行等离子喷涂，工艺参数Ar流量40L/min，H流 量10/min，送粉量50L/min，载气流量2.0L/min，电流750A，功率54kW， 喷距150mm。