[发明专利]活塞及活塞上激光烧结层的制备方法

说明书

本发明提供一种活塞及活塞上激光烧结层的制备方法，活塞上激光烧结层的制备方法，用于制备上述的活塞上的激光烧结层，其中活塞，包括钢制的活塞本体，在活塞本体顶部设有燃烧室，燃烧室的表面具有激光烧结层，激光烧结层包括镍铬金属材料构成的粘结层和氧化钇稳定氧化锆材料构成的热障层，粘结层和热障层依次层叠设置在活塞本体表面。本发明使得激光烧结层厚度均匀。

技术领域

本发明涉及材料表面工程技术领域，尤其涉及一种活塞及活塞上激光烧结层的制备方法。

背景技术

随着发动机设计的不断强化，发动机的缸内温度和压力不断上升，活塞所承受的热负荷及机械负荷将越来越高，由于活塞热负荷及机械负荷增大，目前需要在活塞上涂覆激光烧结层来进行隔热处理，隔热一方面将更多的热量留在燃烧室内，以便做功和后处理温度的提升，另一方面隔热可有效降低其他零部件的热负荷，延长使用寿命。

针对活塞的隔热需求，现有的技术方案采用热障激光烧结层喷涂形式，需喷涂的热障激光烧结层为陶瓷材料，即将陶瓷材料直接喷涂至钢材质上。热障激光烧结层厚度一般在1mm以内，为增强结合力，热障激光烧结层与钢本体之间有粘结层。

但是，现有技术中的热障激光烧结层，采用的氧化锆材料，热容量较大，以及采用的喷涂工艺受制于活塞的复杂形状，这两者均导致活塞的热障激光烧结层容易出现激光烧结层厚度不均匀的问题。

发明内容

本发明实施例提供一种活塞及活塞上激光烧结层的制备方法，使得激光烧结层厚度均匀。

本发明提供一种活塞，包括钢制的活塞本体，在活塞本体顶部设有燃烧室，燃烧室的表面具有激光烧结层，激光烧结层包括镍铬金属材料构成的粘结层和氧化钇稳定氧化锆材料构成的热障层，粘结层和热障层依次层叠设置在活塞本体表面。也就是说，先在在燃烧室的表面设有粘结层，之后再层叠热障层。激光烧结层是采用激光烧结的方式在燃烧室表面形成，提高激光烧结层与活塞的结合力，使得激光烧结层厚度均匀，同时实现热障层与活塞一体化成型，提高了整个激光烧结层的稳定性。

如上述的活塞，可选的，激光烧结层的总厚度大于或等于0.1mm，且小于或等于5mm。具体的，粘结层和热障层的总厚度大于或等于0.1mm，且小于或等于5mm。

如上述的活塞，可选的，粘结层为镍铬铝层。具体的，镍铬铝是一种常用的耐磨、耐蚀、高粘结性，且有较好韧性的激光烧结层材料，能够增强热障层与燃烧室的表面之间的结合力。

本发明还提供一种活塞上激光烧结层的制备方法，用于制备上述的活塞上的激光烧结层，方法包括以下步骤：

对活塞本体预制件进行喷砂粗化处理，以形成活塞本体喷砂件。

将活塞本体喷砂件置于具有第一材料粉末的第一粉末池中，并将沾有第一材料粉末的活塞本体喷砂件逐步暴露于激光热源的照射区域，以使激光热源将第一材料粉末和活塞本体喷砂件的燃烧室表面进行烧结，制得粘结层，形成活塞本体半成品。

可选的，在第一粉末池中设有升降装置，通过升降装置控制活塞本体喷砂件在第一粉末池中上升或者下降，保证活塞本体喷砂件能够更好的完全放置在第一粉末池中。等到活塞本体喷砂件的燃烧室表面均匀沾有第一材料粉末，再将沾有第一材料粉末的活塞本体喷砂件通过升降装置逐步暴露于激光热源的照射区域，方便通过激光热源将第一材料粉末和活塞本体喷砂件的燃烧室表面进行烧结，从而制得活塞本体半成品，活塞本体半成品表面具有粘结层，增强彼此之间的结合强度。同时通过激光烧结方法使得粘结层在活塞本体喷砂件的燃烧室内成型，提高了连接强度，粘结层的厚度均匀可控。

将活塞本体半成品置于具有第二材料粉末的第二粉末池中，并使沾有第二材料粉末的活塞本体半成品逐步暴露于激光热源的照射区域，以使激光热源将第二材料粉末和活塞本体半成品的燃烧室表面进行烧结，制得热障层，粘结层和热障层形成激光烧结层。