[发明专利]铝或铝合金工件面的涂层方法

说明书

本发明涉及具有至少一个受到强摩擦应力的面或表面的铝或铝合金工件领域，具体地涉及汽车铸造或锻造工件。例如涉及装配汽车内燃机的或直接在发动机体(气缸体)中加工制作的气缸套筒。更准确地，本发明涉及气缸套筒或发动机体的内表面即镗孔，在冷的及热的情况下气缸套筒或气缸体受到很强的摩擦应力，并且容易磨损。

为了制作汽车的铝合金工件，在大多数情况下选择例如采用铸造或锻造方法易于使用的合金，但是这些合金对很强的摩擦应力没有足够的使用性及稳定性特点。这些应力可能在发动机中遇到，例如在气缸套筒或发动机体套筒(也称之气缸壳体)的内表面遇到这些应力，在套筒中活塞往复运动，并且活塞环与所述的表面始终保持接触。为了改善耐磨损性能，由专利FR-A-1579266和FR-A-2159179可知，在所述的内表面上沉积由镍和固体微粒(一般为碳化硅)的复合物组成的镀层。

FR-A-1579266专利申请提出一种含固体微粒的金属镀层的电沉积法。所述沉积分两步进行：准备步骤，用化学方法在待处理的表面上沉积第一层锌，第二步是严格意义上讲的电解沉积，待处理的工件是阴极，这种沉积本身分两步进行：首先沉积几乎是纯的薄镍层，然后沉积填有固体微粒的镍。理的工件是阴极，这种沉积本身分两步进行：首先沉积几乎是纯的薄镍层，然后沉积填有固体微粒的镍。

无论是铝合金动力机组还是铸铁的发动机体或气缸套筒现在都大规模使用这种方法或其变通方法，因为这样得到的镀层不仅提高耐磨损性能，而且还改善润滑性能，由于镍表面出现碳化硅微粒而使润滑油滞留容易。

FR-A-2159179专利申请提出对原方法的改进，这种改进包括表面的机械准备(喷丸表面处理)，接着是碱侵蚀，最后二次镀锌，采用中间硝酸侵蚀。由于改善了沉积层的附着，大批生产都使用这种改进的方法，但它具有的缺点是层厚不均匀。

EP-A-0288364专利申请公开了一种铸铁发动机机体套筒镀层的方法，此方法用电解硫酸侵蚀代替开始的锌沉积。这种方法能比较好地控制沉积的厚度，但对铝合金不适合。

气缸套的镗孔是活塞冲程的外围支承面，因此加工镗孔的尺寸公差很严格。实际上，沉积层的不规则厚度落在了严格要求最后的机加工上，一般采用磨削-磨光机加工，而机加工是费时、棘手又费钱的。一种良好几何精度的镀层可能不再考虑采用机加工，而一下子就瞄准人们可以得到这个镀层最大磨损所相应的厚度。此外，为了提高发动机的寿命，人们希望改善镀层耐磨损性能，并减小该镀层在与移动的活塞环相接触时产生的摩擦，这样另外的有益作用还在于减少了机械噪声和发动机振动。

本发明的目的是一种用于受到强摩擦应力的铝或铝合金工件面的镀层方法。更具体地涉及内燃机气缸套筒或发动机体的镗孔。这种方法包括至少三个下述的相继步骤：

-将所述工件达到阳极极性并且将待镀层的表面变成强反应性的电化学活化步骤，

-完成第一步作用的过活化处理，

-将所述工件达到阴极极性的电解沉积步骤，

有利地是，可以用纯水洗涤将这些操作步骤间隔开来，并且相隔很短的时间，以便使待涂复表面在每个步骤之间没有干燥，而且所述的表面不接触空气或不接触使反应性减弱的任何其它环境。

在本发明的每一个电镀步骤，把制成近似于待处理表面形状的电极放在靠近所述表面的地方。有利地是，全部操作有可能保留同样的电极，简单地将所述电极在第一步骤达到阴极极性、在第二步骤无极性，在第三步骤达到阳极极性。

本发明的第一个步骤是电化学活化步骤，在这个步骤中将待处理的表面和电极放入含有卤酸镍盐的浴中。优选地，这种浴是含有氯化镍、含氟化合物和硼酸或氟硼酸的水溶液。优选地，使用每升电解液含有100-250克氯化镍、2-10克氟化氢铵和10-20克氟硼酸的水溶液。

在起阳极作用的工件与起阴极作用的电极之间加一直流电。优选地，电流密度在10-50A/平方分米2达30-120秒，溶液的温度保持在40-60℃。

有利地是，预先要用一组碱性脱脂液和碱洗液，然后是氟硼酸-硝酸液准备待处理的表面。

本发明的第二个步骤是过活化处理，其目的在于达到待镀层表面的去钝化，以及把来自于第一步骤电化学处理的某些残留物溶解，这些残留物能影响将来沉积的规整性和均匀性。优选地，用氟硼酸-硝酸液进行这种过活化处理，尤其是使用含20-50％(体积)的68％浓硝酸和20-75％(体积)的50％浓氟硼酸的水溶液进行这种过活化处理。优选地，将其表面与这种溶液接触，在温度20-40℃下保持时间达30-120秒。