天然气燃料发动机用活塞燃烧室的防热蚀表面处理方法技术

一种天然气燃料发动机用活塞燃烧室的防热蚀表面处理方法，将铝合金活塞渗入氧化槽的碱性电解溶液中并接电源的正极，电源的负极接不锈钢板，通过对不同时间范围内电参数的控制，制备出满足燃烧室热蚀环境的致密性陶瓷层覆盖在铝合金活塞表面，经本发明专利技术公开的方法处理的铝合金活塞完全满足了天然气发动机的使用要求，可以解决铝合金活塞燃烧室热蚀失效的问题。

【技术实现步骤摘要】
天然气燃料发动机用活塞燃烧室的防热蚀表面处理方法
本专利技术涉及一种防热蚀表面处理方法，尤其涉及一种天然气燃料发动机用活塞燃烧室的防热蚀表面处理方法。
技术介绍
近年来，对环境的保护越来越重视，以天然气作燃料越来越多的应用在各个领域。公共交通企业也开始大规模应用天然气，通常是在汽油发动机上使用天然气，产生了“天然气—汽油两用车”，由于受燃烧规律的影响，天然气发动机排气温度较高，严重影响发动机活塞燃烧室的使用性能，有的将发动机燃烧室的形状进行改变，有的改变发动机的压缩比，发动机燃烧室形状的改变所起的作用有限，发动机压缩比的改变又受到了爆燃的限制。开发采用单一天然气作燃料的发动机能很好的解决这一问题。但是由于采用单一天然气作燃料，发动机的部分零部件(如气门阀座、活塞等)的工况条件趋于恶化，传统的发动机部件加工处理工艺已经无法满足使用要求，其中铝合金材料的发动机活塞在台架试验中多次出现失效，致使发动机功率下降，严重的表现为烧顶，造成拉缸使发动机无法正常工作。通过对失效活塞样件的试验检测分析找到活塞失效的主要原因是铝合金材料的抗热疲劳性能无法达到天然气发动机的使用要求，此外，天然气燃料自身含有少量腐蚀性气体(如H2S)也会造成铝合金材料的腐蚀失效。因此，解决活塞失效问题成为天然气发动机开发过程中的关键技术问题之一。-->
技术实现思路
为了解决天然气发动机中活塞失效的问题，本专利技术的目的是提供一种天然气燃料发动机用活塞燃烧室的防热蚀表面处理方法，用这种方法处理之后，就会在铝合金活塞表面生成热障性致密陶瓷层，解决了天然气发动机铝合金活塞失效的问题。本专利技术所采用的技术方案是：天然气燃料发动机用活塞燃烧室的防热蚀表面处理方法，将铝合金活塞渗入上述配好的溶液中，铝合金活塞与电源正极相接，电源负极接不锈钢板，通过电源对活塞施加电压，控制不同时间范围的电压、占空比和频率，通电时间与电压的对应关系为：0min，0V；0～2min，从0v增加到450v；2～3min，从450v增加到500v；3～5min，从500v降到520v；5～10min，从520v增加到530v；10～20min，530v；20～25min，从530v降到500v；25～30min，从500v降到300v；30～60min，300v；通电时间与占空比的对应关系为：0～3min，12％；3～15min，15％；15～20min，12％；20～25min，10％；25～30min，8％；30～60min，8％；通电时间与频率的对应关系为：0～10min，300HZ；10～20min，400HZ；20～25min，500HZ；25～30min，600HZ；30～60min，600HZ；通电30～60分钟后，即可在活塞表面原位生长一层致密的热障陶瓷层。碱性电解溶液为：按重量与总体积比，六偏磷酸钠15～25g/L，硅酸钠6～10g/L，钼酸钠5～8g/L，碳酸钠10～15g/L，钨酸钠3～5g/L，溶液的pH值范围调节在8-12之间。本专利技术的有益效果是：由于本专利技术是通过对不同时间范围内的电参数(电压、占空比、频率)的控制，调节不同阶段的电源输出能量，从而制备出满足燃烧室热蚀环境的致密性陶瓷层覆盖在铝合金活塞表面，经本专利技术公开的方法处理的铝合金活塞完全满足了天然气发动机的使用要求，可以解决铝合金活塞燃烧室热蚀失效的问题。附图说明-->图1是通电时间与电压的对比曲线；图2是通电时间与占空比的对比曲线；图3是通电时间与频率的对比曲线；图4是未经处理的铝合金活塞试验380小时后出现失效的图片；图5是未经处理的铝合金活塞试验500小时后出现烧顶的图片；图6是经微弧氧化处理后的活塞经试验1000小时后仍完好的图片。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明。天然气燃料发动机用活塞燃烧室的防热蚀表面处理方法，包括以下步骤，在氧化槽内配置碱性电解溶液，将铝合金活塞渗入上述配好的溶液中，铝合金活塞与电源正极相接，电源负极接不锈钢板，通过电源对活塞施加电压，控制不同时间范围的电参数：参见图1，通电时间与电压的对应关系为：0min，0V；0～2min，从0v增加到450v；2～3min，从450v增加到500v；3～5min，从500v降到520v；5～10min，从520v增加到530v；10～20min，530v；20～25min，从530v降到500v；25～30min，从500v降到300v；30～60min，300v；参见图2，通电时间与占空比的对应关系为：0～3min，12％；3～15min，15％；15～20min，12％；20～25min，10％；25～30min，8％；30～60min，8％；参见图3，通电时间与频率的对应关系为：0～10min，300HZ；10～20min，400HZ；20～25min，500HZ；25～30min，600HZ；30～60min，600HZ；通电30～60分钟后，就会在活塞表面原位生长一层致密的热障陶瓷层。碱性电解溶液为：按重量与总体积比，六偏磷酸钠15～25g/L，硅酸钠6～10g/L，钼酸钠5～8g/L，碳酸钠10～15g/L，钨酸钠3～5g/L，溶液的pH值范围调在8-12之间。采用对比台架试验方法以确定本专利技术的处理方法对解决活塞失效的有效-->性。对铝合金活塞表面不处理和经本专利技术处理的天然气发动机进行1000小时的全速全负荷台架试验。试验结果表明，未经处理的活塞在台架试验进行到380小时拆检发现铝合金活塞出现部分失效，其主要失效形式为点蚀，如图4所示。当试验进行到500小时，铝合金活塞发生严重失效，造成“烧顶”现象，活塞顶部已残缺不全，如图5所示。而对于经本专利技术处理后的铝合金活塞的发动机在1000小时的台架试验中未发生活塞失效，拆检发现活塞表面处理层良好，无点蚀、无剥落，如图6所示。经发动机1000小时全速全负荷台架试验证明经本专利技术处理的铝合金活塞完全满足了天然气发动机的使用要求，该方法可以解决铝合金活塞失效的问题。实施例1天然气燃料发动机用活塞燃烧室的防热蚀表面处理方法，包括以下步骤，在氧化槽内配置碱性电解溶液：按重量与总体积比，六偏磷酸钠20g/L，硅酸钠6g/L，钼酸钠7g/L，碳酸钠15g/L，钨酸钠5g/L，溶液的pH值为10，将铝合金活塞渗入上述配好的溶液中，铝合金活塞与电源正极相接，电源负极接不锈钢板，通过电源对活塞施加电压，控制不同时间范围的电参数，通电时间与电压的对应关系为：0min，0V；0～2min，从0v增加到450v；2～3min，从450v增加到500v；3～5min，从500v降到520v；5～10min，从520v增加到530v；10～20min，530v；20～25min，从530v降到500v；25～30min，从500v降到300v；30～60min，300v；通电时间与占空比的对应关系为：0～3min，12％；3～15min，15％；15～20min，12％；20～25min，10％；25～30min，8％；30～60min，8％；通电时间与频率的对应关系为：0～10min，300HZ；10～20min，400HZ；20～25min，500HZ；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种天然气燃料发动机用活塞燃烧室的防热蚀表面处理方法，其特征在于，将铝合金活塞浸入碱性电解溶液中，铝合金活塞与电源正极相接，电源负极接不锈钢板，通过电源对活塞施加电压，控制不同时间范围的电压、占空比和频率，通电时间与电压的对应关系为：０ｍｉｎ，０Ｖ；０～２ｍｉｎ，从０ｖ增加到４５０ｖ；２～３ｍｉｎ，从４５０ｖ增加到５００ｖ；３～５ｍｉｎ，从５００ｖ降到５２０ｖ；５～１０ｍｉｎ，从５２０ｖ增加到５３０ｖ；１０～２０ｍｉｎ，５３０ｖ；２０～２５ｍｉｎ，从５３０ｖ降到５００ｖ；２５～３０ｍｉｎ，从５００ｖ降到３００ｖ；３０～６０ｍｉｎ，３００ｖ；通电时间与占空比的对应关系为：０～３ｍｉｎ，１２％；３～１５ｍｉｎ，１５％；１５～２０ｍｉｎ，１２％；２０～２５ｍｉｎ，１０％；２５～３０ｍｉｎ，８％；３０～６０ｍｉｎ，８％；通电时间与频率的对应关系为：０～１０ｍｉｎ，３００ＨＺ；１０～２０ｍｉｎ，４００ＨＺ；２０～２５ｍｉｎ，５００ＨＺ；２５～３０ｍｉｎ，６００ＨＺ；３０～６０ｍｉｎ，６００ＨＺ；通电３０～６０分钟后，即可在活塞表面原位生长一层致密的热障陶瓷层。

【技术特征摘要】
1.一种天然气燃料发动机用活塞燃烧室的防热蚀表面处理方法，其特征在于，将铝合金活塞浸入碱性电解溶液中，铝合金活塞与电源正极相接，电源负极接不锈钢板，通过电源对活塞施加电压，控制不同时间范围的电压、占空比和频率，通电时间与电压的对应关系为：0min，0V；0～2min，从0v增加到450v；2～3min，从450v增加到500v；3～5min，从500v降到520v；5～10min，从520v增加到530v；10～20min，530v；20～25min，从530v降到500v；25～30min，从500v降到300v；30～60min，300v；通电时间与占空比的对应关系为：0～3min，12％；3～15min，15％；...

【专利技术属性】
技术研发人员：李均明，蒋百灵，白力静，时惠英，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]