[发明专利]活塞与活塞环稀土元素表面处理工艺

说明书

本发明涉及活塞与活塞环稀土元素表面处理工艺。

汽车发动机活塞与缸孔装配均留有一定的配合间隙即所谓滑动配合。按交通部技术管理规定，配合间隙为0.08～0.10mm。近几年生产的国产发动机如东风140、解放141配合间隙为0.03～0.06mm，BJ130、212汽车均为492Q发动机，配合间隙为0.018～0.05mm，它是湿式缸套组合配套，一般不用镗缸加工，但寿命没有140、141寿命长，与进口汽车发动机相比也有很大差距，进口汽车发动机平均能行驶20～30万km，一般不进行大修，而国产汽车发动机从结构与布局上与进口车比较均相差不多，但是发动机行驶几万km后，发动机就出现漏油，冒黑烟，这不仅浪费燃油同时也污染环境，究其原因是设备部件性能和加工精度不好。一般汽车配件厂生产的活塞，出厂前都是成批量的进行表面处理和淬火处理，在处理过程由于活塞所处位置不同，它们各自承受的温度条件不一样，因此出现同一批处理的活塞表面强度和硬度就不尽相同，装配出来的发动机使用寿命也就不一样，由此可以看出活塞与活塞环配件的质量对于延长发动机寿命是一个非常至关重要的课题。

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种活塞与活塞环稀土元素表面处理工艺，以提高其表面强度和硬度延长发动机的使用寿命，本发明另一目的，在于提高活塞与活塞环耐高温、耐摩擦、耐摩蚀性能，使发动机达到“无隙或过盈装配”技术。

实现本发明的技术方案是：

一、表面处理工艺

a、活塞表面处理与升温曲线

将铝合金活塞上下两层交错排列安放在支架上，浸入盛有机械油的箱式油浴炉内，采用电加热以2小时速率升温至100℃，再以25小时速率继续升温至200℃，然后均匀全方向投放已配好的稀土元素浆料3～5分钟后投完，再以20小时速率继续升温至240℃，停止加热，待自然降温至200℃时，再次全方向投放已配好的稀土元素浆料，再以20小时速率升温至240℃，停炉，随炉温冷却至室温为止。

b、活塞环表面处理与升温曲线

将铸铁活塞环上下两层交错排列安放在支架上，浸入盛有机械油的箱式油浴炉内，以1小时速率升温至100℃，再以20小时速率升温至200℃，然后均匀全方向投放已配好的稀土元素浆料，3～5分钟后投完，再以25小时速率继续升温至240℃和以2小时速率升温至270℃，停止加热，待温度降至200℃时，再次全方向投放已配好的稀土元素浆料，再以25小时速率升温至240℃和以2小时速率升温至270℃停炉，而后随炉温冷却至室温为止。

二、稀土元素浆料组成

a、铝合金活塞稀土元素浆料组成（W%）为：

十八酸锡  0.1～0.3  亚硝酸盐  0.1～0.3

正癸醇  0.01～0.15  硝酸镧  0.15～0.4

硫酸氧锆  0.05～0.3  二氰二胺  0.05～0.25

重铬酸盐  0.1～0.4  氢氧化钠  0.1～0.3

硅酸钠  0.15～0.3  铈  1.1～2.0

镧  1.5～2.7  硼氟化钾  0.1～0.25

上述组成混合后，用32＃～40＃机械油调配成浆体。

b、铸铁活塞环稀土元素浆料组成（W%）为：

磷酸二氢锰  0.1～0.5  亚硝酸盐  0.15～0.4

亚磷酸三丁酯  0.05～0.25  重铬酸盐  0.45～0.7

磷酸铁锰(酸式)  0.3～0.7  二乙胺  0.05～0.2

氢氧化钠  0.03～0.2  硅酸钠  0.25～0.5

铈  1.0～1.5  镧  1.15～2.0

上述组成混合后，用32＃～40＃机械油调配成浆体。

箱式油浴炉内的机械油，经过3～5次表面处理后，油的粘度增稠需更换新的机械油，更换下来的机械油易挥发分被除去，粘度大且含稀土元素，用它装配发动机具有耐高温，润滑性能好的特点，可使缸壁始终有一层油膜存在，无半干摩擦和干摩擦的情况。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

1、采用本发明表面处理的活塞与活塞环经中国科技大学电子探针、X光谱仪检测证明其表面附着稀土元素，具有耐高温、耐摩擦、耐腐蚀的性能，因而降低摩擦系数，热稳定性好。

2、采用本发明表面处理的活塞与活塞环可实现“无隙或过盈装配技术”，提高密封精度，漏气量减少和不拉缸的特点，可节约燃油10%左右，润滑油50%。

3、采用本发明工艺装配的发动机，污气排放CO一般为2～3%，HO一般为500～800ppm，低于国际和国内标准。