[发明专利]一种发动机缸孔内壁自润滑涂层及其制备方法

说明书

本发明属于发动机涂层技术领域，具体公开了一种发动机缸孔内壁自润滑涂层及其制备方法，涂层的原料，按质量占比计，包括30％～40％的氧化锆增韧氧化铝粉末以及Fe基合金粉末，所述Fe基合金粉末呈球形，且粉末粒径范围为5～30μm。制备方法为，将Fe基合金粉末与氧化锆增韧氧化铝粉末放入球磨机进行球磨，使两者混合均匀；再将混合粉末通过等离子喷涂技术，喷涂到铝合金气缸的缸孔内壁上，得到涂层。采用本发明的方案，解决了目前有机涂层在低温环境下脆性大，涂层易开裂和脱落的问题；而采用缸体镶嵌缸套的方式，又使得长时间高温环境工作，两者之间的连接强度下降，导致服役寿命缩短的问题。

技术领域

本发明属于发动机涂层技术领域，具体涉及了一种发动机缸孔内壁自润滑涂层及其制备方法。

背景技术

在极寒地带，例如我国北方以及极地考察区域，由于发动机内润滑油低温凝固，使得其摩擦系数相对较大，从而导致发动机启动困难。目前，国外一些学者针对该问题，主要解决方式有两种，一是，增强润滑液的抗低温能力；另外则是通过改变气缸材质以使其内壁的摩擦力减小，针对第二种方式，目前最为经济和常用的方式，则是在气缸内壁上涂装耐低温的有机涂层，但由于低温环境会造成有机涂层脆性增加，使得涂层易开裂和脱落。

另外由于目前市场上常见的发动机整个气缸都是由铸铁压铸成型，虽然其耐磨性能够达到要求，但制造成本高，质量大，使得整个发动机的重量增大，加重耗能；并且由于铸件整体尺寸较大，形状复杂；在压铸过程中对缩松缩孔控制较为困难，容易使得铸件浇注不足造产生冷隔等缺陷。

因此为改善耐磨性的同时减轻发动机重量，目前常见的解决方式是采用铝合金发动机缸体，这使得发动机质量显著减少，并在缸体内镶嵌铸铁缸套，以保证与润滑油接触的内壁的耐磨性，但由于铝合金与铸铁之间的热膨胀系数差别较大，即在长期的高温工作过程中缸体与缸套之间的变形程度不同，再加上镶嵌体为机械连接，使得两者之间易脱离、连接强度下降，所以该制备的缸套服役寿命较短。

基于此，本申请提供了一种发动机缸孔内壁自润滑涂层及其制备方法，以解决目前有机涂层在低温环境下脆性大，涂层易开裂和脱落的问题；而采用缸体镶嵌缸套的方式，又使得长时间高温环境工作，两者之间的连接强度下降，导致服役寿命缩短的问题。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种发动机缸孔内壁自润滑涂层及其制备方法，以解决目前有机涂层在低温环境下脆性大，涂层易开裂和脱落的问题；而采用缸体镶嵌缸套的方式，又使得长时间高温环境工作，两者之间的连接强度下降，导致服役寿命缩短的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种发动机缸孔内壁自润滑涂层，涂层的原料，按质量占比计，包括30％～40％的氧化锆增韧氧化铝粉末以及Fe基合金粉末，所述Fe基合金粉末呈球形，且粉末粒径范围为5～30μm。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本方案通过实验证明，涂层在干摩擦条件下(极寒环境，润滑油凝固时)，铝合金缸体镶嵌铸铁缸套的摩擦系数达到了0.5以上，而本方案提供的涂层摩擦系数平稳的保持在了0.1左右，实现了在润滑油凝固条件下的自润滑效果。

2、本方案中由于形成的Fe基合金涂层具有较低的摩擦系数，耐磨性能优于传统的灰口铸铁，抗磨耐蚀性能好，另外Fe基合金涂层与大多数机械零部件的化学成分相似并具有良好的结合性能，在多种发动机缸孔内均能适用。

进一步，所述氧化锆增韧氧化铝粉末中氧化铝基体粉末为无规则形状，且粉末粒径范围为20～30μm，而氧化锆增韧氧化铝粉末中氧化锆与氧化铝以共晶的组织形式存在于粉末中，且粉末粒径范围为25～30μm。

有益效果：这样既能够满足喷涂工艺需求，且使陶瓷颗粒能够均匀分布在涂层中，保证陶瓷颗粒的自润滑作用。