專利名稱：電沉積鉻基二元顆粒復合增強表面處理活塞環(huán)及其生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種內燃機，特別涉及內燃機的活塞環(huán)及其制造方法。
技術背景現(xiàn)有技術中，有一種表面鍍鉻的活塞環(huán)，其主要包括鑄鐵基層，在鑄鐵基層的外圓表面電鍍有厚度0.08—0.15mm的鉻層；該鉻層為純度較高的鉻， 鉻具有高硬度的優(yōu)點，可使活塞環(huán)更加耐磨；但是，現(xiàn)有的活塞環(huán)也有其不 足之處活塞環(huán)與氣缸套為一對摩擦副，硬度過大的活塞環(huán)在工作過程中， 加劇了缸套的磨損，此外，靠近活塞頂部第一道環(huán)的油潤滑條件差，有時甚 至在無潤滑條件下工作；如何使現(xiàn)有的鍍鉻活塞環(huán)能更加耐磨，同時，在不 改變氣缸套內壁硬度的前提下，又能減少對氣缸套的磨損，在內燃機行業(yè)內， 是一個難以攻克的課題。 發(fā)明內容本發(fā)明的目的之一是提供一種可克服現(xiàn)有鍍鉻活塞環(huán)的缺點，提供一種 電沉積鉻基二元顆粒復合增強表面處理活塞環(huán)，加入具有減摩自潤滑作用的 二硫化鉬粉末和石墨粉末，使活塞環(huán)表面與氣缸套內壁之間的摩擦系數(shù)減小， 氣缸套的磨損更少。為此，本發(fā)明提供的電沉積鉻基二元顆粒復合增強表面處理活塞環(huán)，包 括鑄鐵基層，在鑄鐵基層的外圓表面設有厚度0.08—0.15mm的鉻層，所述 鉻層中均勻分散有二硫化鉬粉末和石墨粉末，二硫化鉬粉末和石墨粉末的粒 徑為0.7—1.5um，其中，二硫化鉬粉末和石墨粉末的體積比為0.5 — 1.5， 二 硫化鉬粉末和石墨粉末的體積之和為絡層體積的0.025 — 0.05倍。本發(fā)明提供的活塞環(huán)在工作時，始終會有一定量的二硫化鉬粉末和石墨 粉末參與摩擦過程，在活塞環(huán)和氣缸內壁之間形成摩擦層，該摩擦層具有良 好的減摩和自潤滑作用，二硫化鉬粉末和石墨粉末協(xié)同作用，在氣缸工作的 不同溫度區(qū)域內，甚至在無油潤滑條件下均能有效降低活塞環(huán)與氣缸內壁之 間的摩擦系數(shù)，從而降低摩擦阻力，使得活塞環(huán)和氣缸均能減少磨損，不僅 明顯提高氣缸和活塞環(huán)的使用壽命，而且提高發(fā)動機工作效率。本發(fā)明提供 了一種完全不同于以往的思路，通過降低摩擦系數(shù)，提高活塞環(huán)與汽缸間摩 擦面的配付性能，而不是一味地提高硬度來達到耐磨損的目的，所提供的活 塞環(huán)，可應用于各種內燃機，如汽油機、柴油機中。本發(fā)明還為上述一種電沉積鉻基二元顆粒復合增強表面處理活塞環(huán)提供 了生產(chǎn)方法，該方法依次包括以下工藝步驟a) 對鑄鐵基質的活塞環(huán)坯件進行鍍前去油，清洗表面；b) 對活塞環(huán)坯件進行噴砂處理，使活塞環(huán)坯件表面呈均勻的瓦灰色； C)把活塞環(huán)坯件放進電鍍液一中進行反向刻蝕電鍍液一以水為溶劑，其中溶有鉻酐150 — 200克/升；電鍍液一中三價鉻小于10.5克/升；進行反向刻蝕時，電壓3 — 5伏，時間35—65秒，在55—65'C度進行刻蝕；d)在電鍍液二中進行電鍍電鍍液二以水為溶劑，溶有鉻酐200_400 克/升，硫酸1.2—3.5克/升，將粒徑0.7—1.5um、體積比為0.5 — 1.5的二硫 化鉬粉末和石墨粉末加入電鍍液中，加入量為5_25克/升，均勻混合；要求 電鍍液二中三價絡小于10.5克/升，鐵離子小于10.5克/升；將反向刻蝕后的 活塞環(huán)坯件放入電鍍液二中進行電鍍，電鍍時的溫度57—65。C、電流800— 1800安培，電鍍過程中，不斷通入空氣攪拌，使二硫化鉬粉末和石墨粉末能 保持均勻分散在電鍍液二中；電鍍至活塞環(huán)坯件外圓面形成的鉻層的厚度為 0.10—0.20mm，成為半成品活塞環(huán)，該半成品活塞環(huán)中，二硫化鉬粉末和石 墨粉末的體積和為鉻層體積的0.025—0.05倍；e)將半成品活塞環(huán)放入研磨缸中并加入研磨砂進行磨合，磨合至鉻層厚 度為0.08—0.15mm，同時鉻層的表面圓整、平滑，成為成品活塞環(huán)。依據(jù)該方法生產(chǎn)活塞環(huán)，其生產(chǎn)方法簡單、便利，二硫化鉬粉末和石墨 粉末能均勻分散在鉻層中，其實施效果好。
具體實施方式
實施例1一種電沉積鉻基二元顆粒復合增強表面處理活塞環(huán)，包括鑄鐵基層，在 鑄鐵基層的外圓表面電鍍有厚度0.08mm的鉻層，所述鉻層中均勻分散有二 硫化鉬粉末和石墨粉末，二硫化鉬粉末和石墨粉末的粒徑為0.7um，其中， 二硫化鉬粉末和石墨粉末的體積比為0.5，二硫化鉬粉末和石墨粉末的體積之 和為鉻層體積的0.025倍。該電沉積鉻基二元顆粒復合增強表面處理活塞環(huán)的生產(chǎn)方法，該方法步驟如下首先，對鑄鐵基質的活塞環(huán)坯件進行鍍前去油，清洗表面，使其表面清 潔，無油污和其他沾污物；再對活塞環(huán)坯件進行噴砂處理，使活塞環(huán)坯件表 面呈均勻的瓦灰色；然后，把活塞環(huán)坯件放進電鍍液一中進行反向刻蝕電 鍍液一以水為溶劑，其中溶有鉻酐150克/升；電鍍液一中三價鉻小于10.5 克/升，電鍍液一中三價鉻高于該標準則不能使用；進行反向刻蝕時，電壓3 伏，時間65秒，在55 — 65'C度進行刻蝕；完成反向刻蝕后，可在電鍍液二 中進行電鍍電鍍液二以水為溶劑，溶有鉻酐200克/升，硫酸1.2克/升，將 粒徑0.7 U m、兩者相互體積比為0.5的二硫化鉬粉末和石墨粉末加入電鍍液 中，加入量為5克/升，均勻混合；要求電鍍液二中三價鉻小于10.5克/升， 鐵離子小于10.5克/升，高于這一指標的電鍍液二則不能使用；活塞環(huán)坯件 在電鍍液二中進行電鍍時的溫度57—65。C、電流800—1000安培，電鍍過程 中，不斷通入空氣攪拌，使二硫化鉬粉末和石墨粉末能保持均勻分散在電鍍液二中，電鍍液中的鉻離子析出沉積在活塞環(huán)坯件外圓表面，在鉻析出的同 時，二硫化鉬粉末和石墨粉末與活塞環(huán)坯件表面接觸并不斷被包裹進入鉻層中；電鍍至活塞環(huán)坯件外圓面形成的鉻層的厚度為0.10mm，成為半成品活 塞環(huán)，該半成品活塞環(huán)中，二硫化鉬粉末和石墨粉末的體積和為鉻層體積的 0.025倍；最后，將半成品活塞環(huán)放入研磨缸中并加入研磨砂進行磨合，磨合 至鉻層厚度為0.08mm，同時鉻層的表面圓整、平滑，成為成品活塞環(huán)，磨 合的目的在于使活塞環(huán)表面更加平滑，磨去表面的不規(guī)則突起，為與氣缸壁 之間工作磨合打下良好基礎，減少其工作磨合時間。實施例2又一種電沉積鉻基二元顆粒復合增強表面處理活塞環(huán)，包括鑄鐵基層， 在鑄鐵基層的外圓表面電鍍有厚度0.15mm的鉻層，所述鉻層中均勻分散有 二硫化鉬粉末和石墨粉末，二硫化鉬粉末和石墨粉末的粒徑為1.5 um，其中， 二硫化鉬粉末和石墨粉末的體積比為1.5， 二硫化鉬粉末和石墨粉末的體積之 和為鉻層體積的0.05倍。該電沉積鉻基二元顆粒復合增強表面處理活塞環(huán)的生產(chǎn)方法，依次包括 以下工藝步驟a) 對鑄鐵基質的活塞環(huán)坯件進行鍍前去油，清洗表面；b) 對活塞環(huán)坯件進行噴砂處理，使活塞環(huán)坯件表面呈均勻的瓦灰色； C)把活塞環(huán)坯件放進電鍍液一中進行反向刻蝕電鍍液一以水為溶劑，其中溶有鉻酐200克/升；電鍍液一中三價鉻小于10.5克/升；進行反向刻蝕時，電壓3 — 5伏，時間35秒，在55—65"C度進行刻蝕；d)在電鍍液二中進行電鍍電鍍液二以水為溶劑，溶有鉻酐400克/升， 硫酸3.5克/升，將粒徑0.0020mm、體積比為1.5的二硫化鉬粉末和石墨粉 末加入電鍍液中，加入量為25克/升，均勻混合；要求電鍍液二中三價鉻小于10.5克/升，鐵離子小于10.5克/升；將反向刻蝕后的活塞環(huán)坯件放入電鍍 液二中進行電鍍，電鍍時的溫度57—65。C、電流1600—1800安培，電鍍過 程中，不斷通入空氣攪拌，使二硫化鉬粉末和石墨粉末能保持均勻分散在電 鍍液二中；電鍍至活塞環(huán)坯件外圓面形成的鉻層的厚度為0.20mm，成為半 成品活塞環(huán)，該半成品活塞環(huán)中，二硫化鉬粉末和石墨粉末的體積和為鉻層 體積的0.075;e)將半成品活塞環(huán)放入研磨缸中并加入研磨砂進行磨合，磨合至鉻層厚 度為0.15mm，同時鉻層的表面圓整、平滑，成為成品活塞環(huán)。實施例3為第三種電沉積鉻基二元顆粒復合增強表面處理活塞環(huán)，包括鑄鐵基層， 在鑄鐵基層的外圓表面電鍍有厚度0.10mm的鉻層，所述鉻層中均勻分散有 二硫化鉬粉末和石墨粉末，二硫化鉬粉末和石墨粉末的粒徑為l.Ou m，其中， 二硫化鉬粉末和石墨粉末的體積比為1， 二硫化鉬粉末和石墨粉末的體積之 和為鉻層體積的0.03倍。該電沉積鉻基二元顆粒復合增強表面處理活塞環(huán)的生產(chǎn)方法，該方法步 驟如下首先，對鑄鐵基質的活塞環(huán)坯件進行鍍前去油，清洗表面，使其表面清 潔，無油污和其他沾污物；再對活塞環(huán)坯件進行噴砂處理，使活塞環(huán)坯件表 面呈均勻的瓦灰色；然后，把活塞環(huán)坯件放進電鍍液一中進行反向刻蝕電 鍍液一以水為溶劑，其中溶有鉻酐180克/升；電鍍液一中三價鉻小于10.5 克/升，電鍍液一中三價鉻高于該標準則不能使用；進行反向刻蝕時，電壓4 伏，時間45秒，在55—65'C度進行刻蝕；完成反向刻蝕后，可在電鍍液二 中進行電鍍電鍍液二以水為溶劑，溶有鉻酐200克/升，硫酸1.2克/升，將 粒徑1.0um、兩者相互體積比為1的二硫化鉬粉末和石墨粉末加入電鍍液中，加入量為15克/升，均勻混合；要求電鍍液二中三價鉻小于10.5克/升， 鐵離子小于10.5克/升，高于這一指標的電鍍液二則不能使用；活塞環(huán)坯件在電鍍液二中進行電鍍時的溫度57—65。C、電流1000—1200安培，電鍍過 程中，不斷通入空氣攪拌，使二硫化鉬粉末和石墨粉末能保持均勻分散在電 鍍液二中，電鍍液中的鉻離子析出沉積在活塞環(huán)坯件外圓表面，在格析出的 同時，二硫化鉬粉末和石墨粉末與活塞環(huán)坯件表面接觸并不斷被包裹進入鉻 層中；電鍍至活塞環(huán)坯件外圓面形成的鉻層的厚度為0.13mm，成為半成品 活塞環(huán)，該半成品活塞環(huán)中，二硫化鉬粉末和石墨粉末的體積和為鉻層體積 的0.035倍；最后，將半成品活塞環(huán)放入研磨缸中并加入研磨砂進行磨合， 磨合至鉻層厚度為O.lOmm。實施例4為第四種電沉積鉻基二元顆粒復合增強表面處理活塞環(huán)，包括鑄鐵基層， 在鑄鐵基層的外圓表面設有厚度0.12mm的鉻層，所述鉻層中均勻分散有二 硫化鉬粉末和石墨粉末，二硫化鉬粉末和石墨粉末的粒徑為0.8—1.2um， 其中，二硫化鉬粉末和石墨粉末的體積比為1.2， 二硫化鉬粉末和石墨粉末的 體積之和為鉻層體積的0.04倍。該電沉積鉻基二元顆粒復合增強表面處理活塞環(huán)的生產(chǎn)方法，依次包括 以下工藝步驟a) 對鑄鐵基質的活塞環(huán)坯件進行鍍前去油，清洗表面；b) 對活塞環(huán)坯件進行噴砂處理，使活塞環(huán)坯件表面呈均勻的瓦灰色；c) 把活塞環(huán)坯件放進電鍍液一中進行反向刻蝕電鍍液一以水為溶劑， 其中溶有鉻酐175克/升；電鍍液一中三價鉻小于10.5克/升；進行反向刻蝕時，電壓4伏，時間50秒，在55—65"C度進行刻蝕；d) 在電鍍液二中進行電鍍電鍍液二以水為溶劑，溶有鉻酐250克/升，硫酸2.5克/升，將粒徑0.8 — 1.2lim、體積比為1.2的二硫化鉬粉末和石墨 粉末加入電鍍液中，加入量為20克/升，均勻混合；要求電鍍液二中三價鉻 小于10.5克/升，鐵離子小于10.5克/升；將反向刻蝕后的活塞環(huán)坯件放入電 鍍液二中進行電鍍，電鍍時的溫度60—65i:、電流1200—1600安培，電鍍 過程中，不斷通入空氣攪拌，使二硫化鉬粉末和石墨粉末能保持均勻分散在 電鍍液二中；電鍍至活塞環(huán)坯件外圓面形成的鉻層的厚度為0.18mm，成為 半成品活塞環(huán)，該半成品活塞環(huán)中，二硫化鉬粉末和石墨粉末的體積和為鉻 層體積的0.035倍；e)將半成品活塞環(huán)放入研磨缸中并加入研磨砂進行磨合，磨合至鉻層厚 度為0.15mm，同時鉻層的表面圓整、平滑，成為成品活塞環(huán)。
權利要求
1、電沉積鉻基二元顆粒復合增強表面處理活塞環(huán)，包括鑄鐵基層，在鑄鐵基層的外圓表面設有厚度0.08-0.15mm的鉻層，其特征在于所述鉻層中均勻分散有二硫化鉬粉末和石墨粉末，二硫化鉬粉末和石墨粉末的粒徑為0.7-1.5μm，其中，二硫化鉬粉末和石墨粉末的體積比為0.5-1.5，二硫化鉬粉末和石墨粉末的體積之和為鉻層體積的0.025-0.05倍。
2、 如權利要求1所述的電沉積鉻基二元顆粒復合增強表面處理活塞環(huán)的 生產(chǎn)方法，依次包括以下工藝步驟a) 對鑄鐵基質的活塞環(huán)坯件進行鍍前去油，清洗表面；b) 對活塞環(huán)坯件進行噴砂處理，使活塞環(huán)坯件表面呈均勻的瓦灰色；c) 把活塞環(huán)坯件放進電鍍液一中進行反向刻蝕電鍍液一以水為溶劑， 其中溶有鉻酐150_200克/升；電鍍液一中三價鉻小于10.5克/升；進行反向 刻蝕時，電壓3 — 5伏，時間35—65秒，在55—65'C度進行刻蝕；d) 在電鍍液二中進行電鍍電鍍液二以水為溶劑，溶有鉻酐200—400 克/升，硫酸1.2—3.5克/升，將粒徑0.7—1.5um、體積比為0.5 —1.5的二硫 化鉬粉末和石墨粉末加入電鍍液中，加入量為5_25克/升，均勻混合；要求 電鍍液二中三價鉻小于10.5克/升，鐵離子小于10.5克/升；將反向刻蝕后的 活塞環(huán)坯件放入電鍍液二中進行電鍍，電鍍時的溫度57—65"C、電流800— 1800安培，電鍍過程中，不斷通入空氣攪拌，使二硫化鉬粉末和石墨粉末能 保持均勻分散在電鍍液二中；電鍍至活塞環(huán)坯件外圓面形成的鉻層的厚度為 0.10—0.20mm，成為半成品活塞環(huán)，該半成品活塞環(huán)中，二硫化鉬粉末和石 墨粉末的體積和為鉻層體積的0.025 — 0.05倍；e) 將半成品活塞環(huán)放入研磨缸中并加入研磨砂進行磨合，磨合至鉻層厚 度為0.08—0.15mm，同時鉻層的表面圓整、平滑，成為成品活塞環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明公開了內燃機領域內的電沉積鉻基二元顆粒復合增強表面處理活塞環(huán)，包括鑄鐵基層，在鑄鐵基層的外圓表面設有厚度0.08-0.15mm的鉻層，鉻層中均勻分散有粒徑為0.7-1.5μm的二硫化鉬粉末和石墨粉末，其中，二硫化鉬粉末和石墨粉末的體積比為0.5-1.5，二硫化鉬粉末和石墨粉末的體積之和為鉻層體積的0.025-0.05倍。該活塞環(huán)通過在鑄鐵基質的坯件上進行清洗、噴砂、反向刻蝕、電鍍、磨砂而成，電鍍時，在電鍍液二中加入二硫化鉬粉末和石墨粉末，并攪拌，使兩種粉末均勻進入鉻層中而得。該活塞環(huán)工作時，能起自潤滑作用其摩擦系數(shù)小，可明顯提高氣缸和活塞環(huán)的使用壽命，可應用于各種內燃機中。
文檔編號C25D3/02GK101328603SQ200810022748
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月28日 優(yōu)先權日2008年7月28日
發(fā)明者吳申慶, 魏青松 申請人:魏青松;吳申慶