发动机凸轮及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种发动机凸轮，其工作部位的表面具有一种碳化物涂层，并且提供一种用于获得上述凸轮的制备方法。所述凸轮，在其表面工作部位具有碳化物涂层。所述准单晶TiC致密陶瓷层、微米TiC陶瓷层及TiC与基体的融合层由外向内依次呈梯度分布，其被施加于碳钢表面。可被施加于碳钢表面。本发明专利技术通过铸造得到的基体与钛复合体，外引入外碳源，并加热、保温，从而在基体表面形成碳化物涂层，所述涂层与基体之间为冶金结合，结合力很强，克服了现有硬质颗粒与钢基体间非冶金结合，结合力很弱，颗粒容易脱落的问题，大幅度提高了凸轮工作表面的耐磨性能。

【技术实现步骤摘要】
发动机凸轮及其制备方法
本专利技术涉及一种具有耐磨涂层复合发动机凸轮及其制备方法，尤其涉及一种具有耐磨碳化物涂层的复合发动机凸轮及其制备方法，具体涉及一种应用于碳钢表面的耐磨碳化物涂层复合发动机凸轮及其制备方法。
技术介绍
凸轮是汽车发动机的关键零部件之一，不仅承受着一定的载荷，而且经受着长时间的磨损，其性能好坏直接影响着汽车的质量和寿命。凸轮是凸轮轴上重要的一部分，凸轮轴主要由凸轮、支承轴颈、轴颈等几部分组成，用以控制气门按一定的工作次序和配气相位及时开闭，并保证气门有足够的升程，对整个配气系统的性能具有决定性作用。其工作时，凸轮表面和挺杆之间有很高的周期性接触应力和较快的相对滑动速度，并且在机械运动过程中产生高温，致使凸轮经常以凸轮表面出现擦伤、点蚀、磨损、边缘龟裂及剥落等形式失效，因此要求凸轮材料具有较好的刚性和抗疲劳强度以及良好的耐磨性能。目前，国内外生产凸轮的材料主要有锻钢和铸铁两种。以前，轿车发动机多采用锻钢凸轮。近年来，为了降低生产成本、改善加工性能，轿车发动机凸轮的生产开始采用各种铸铁材料。同时，由凸轮的工作条件可知，其主要磨损是由凸轮表面和挺杆之间的摩擦产生的，对凸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机凸轮，在其工作面具有耐磨涂层，其特征在于，所述耐磨涂层为TiC致密陶瓷层。

【技术特征摘要】
1.一种发动机凸轮，在其工作表面具有耐磨涂层，其特征在于：所述耐磨涂层为TiC致密陶瓷层，其中，所述TiC致密陶瓷层为准单晶相，所述准单晶相是指，介于多晶相与单晶相之间，相较于多晶相，晶向一致性高、晶界减少，并且原子排列比较有序的显微组织；沿TiC致密陶瓷层纵向剖面，其厚度为70-200μm；其中TiC的体积分数大于80％；TiC致密陶瓷层粒径为8-50μm。2.如权利要求1所述的发动机凸轮，其特征在于：沿TiC致密陶瓷层纵向剖面，其所述厚度为100-200μm；所述TiC的体积分数大于90％；所述TiC致密陶瓷层粒径为10-50μm。3.如权利要求2所述的发动机凸轮，其特征在于：沿TiC致密陶瓷层纵向剖面，其所述厚度为120-200μm。4.一种发动机凸轮，在其工作表面具有梯度复合涂层，其特征在于：所述梯度复合涂层为碳化物涂层，包括依次呈梯度分布的TiC致密陶瓷层、微米TiC陶瓷层、TiC与基体的融合层，其中，所述TiC致密陶瓷层为准单晶相，所述准单晶相是指，介于多晶相与单晶相之间，相较于多晶相，晶向一致性高、晶界减少，并且原子排列比较有序的显微组织。5.如权利要求4所述的发动机凸轮，其特征在于：沿TiC致密陶瓷层纵向剖面，其厚度为70-200μm；其中TiC的体积分数大于80％；TiC粒径为8-50μm。6.如权利要求5所述的发动机凸轮，其特征在于：沿TiC致密陶瓷层纵向剖面，其所述厚度为100-200μm；所述TiC的体积分数大于90％；所述TiC粒径为10-50μm。7.如权利要求6所述的发动机凸轮，其特征在于：沿TiC致密陶瓷层纵向剖面，其所述厚度为120-200μm。8.如权利要求4-7之一所述的发动机凸轮，其特征在于：沿微米TiC陶瓷层纵向剖面，其厚度为50-150μm；TiC的体积分数大于80％；TiC的粒径为5-15μm。9.如权利要求8所述的发动机凸轮，其特征在于：沿微米TiC陶瓷层纵向剖面，其所述厚度为70-150μm；所述TiC的体积分数大于90％；所述TiC的粒径为6-12μm。10.如权利要求9所述的发动机凸轮，其特征在于：沿微米TiC陶瓷层纵向剖面，其所述厚度为80-150μm；所述TiC的粒径为8-10μm。11.如权利要求4-7,9-10之一所述的发动机凸轮，其特征在于：沿TiC与基体的融合层纵向剖面，其厚度为50μm-200μm；其中TiC的体积分数为20％-85％；TiC的粒径为1-10μm。12.如权利要求11所述的发动机凸轮，其特征在于：沿TiC与基体的融合层纵向剖面，其所述厚度为100-200μm；所述TiC的体积分数为50％-80％；所述TiC的粒径为2-8μm。13.如权利要求4-7,9-10,12之一所述的发动机凸轮，其特征在于：梯度复合涂层总厚度为170-550μm。14.如权利要求13所述的发动机凸轮，其特征在于：所述梯度复合涂层总厚度为300-550μm。15.如权利要求4-7,9-10,12,14之一所述的发动机凸轮，其特征在于：基体组织根据热处理不同为珠光体、马氏体、铁素体、贝氏体、奥氏体和索氏体中的一种或几种。16.如权利要求15所述的发动机凸轮，其特征在于：该梯度复合涂层被施加于碳钢表面。17.一种如权利要求1-3之一所述发动机凸轮的制备方法，其特征在于，发动机凸轮工作表面具有耐磨涂层，包括如下步骤：1)先准备一钛板；2)按照凸轮尺寸，用聚苯乙烯泡沫塑料制作凸轮消失模，根据凸轮的工作受力状况，其主要磨损是凸轮表面与挺杆底面之间强烈的摩擦，据此在凸轮消失模工作表面固定钛板，然后在钛板表面固定外部碳源，使其与钛板紧密结合；3)按照凸轮尺寸制作砂型，4)将碳钢基材冶炼为钢液；5)采用消失模真空吸铸工艺，将上述钢液浇入上述放置有凸轮消失模、钛板和碳源的砂型内，待钢液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，获得凸轮基体为碳钢，凸轮工作表面为碳钢与钛板的复合体；6)将浇铸完的凸轮复合体放入具有保护气氛的保温炉内保温，最后随炉冷却至室温，从而在凸轮工作表面形成耐磨涂层，而凸轮基体仍为碳钢基体；其中，耐磨涂层为TiC致密陶瓷层。18.如权利要求17所述的发动机凸轮的制备方法，其特征在于：在步骤1)中，钛的纯度控制在99.7-99.99％，所述钛板的厚度控制在0.2-3mm，所述钛板先被加以表面处理；在步骤3)中，用CO2水玻璃硬化砂、覆膜砂、自硬树脂砂或潮模砂制作砂型；在步骤4)中，温度控制在1610-1630℃；在步骤5)中，浇注温度控制在1610-1630℃，浇注时间为40-5...

【专利技术属性】
技术研发人员：许云华，赵娜娜，梁淑华，钟黎声，燕映霖，叶芳霞，王娟，邹军涛，肖鹏，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61