The invention discloses a method for preparing ceramic film on the surface of piston ring by plasma body fluid phase electrodeposition. When the method is used for surface treatment of piston ring, the piston ring to be treated is first used as cathode and placed in the plasma body fluid phase electrodeposition system, the surface to be treated infiltrates into the valve metal aluminum, and then the treated piston ring is used as plasma body fluid phase electrodeposition The anode of the system, together with the stainless steel ring cathode, forms a ceramic strengthening film on the surface to be treated of the workpiece; the ceramic film prepared by the method of the invention has uniform thickness, and the bonding strength with the substrate can reach 20MPa, which can effectively solve the problems of low bonding strength and uneven thickness between the ceramic film prepared on the surface of the steel piston ring and the substrate; the method of the invention is implemented It is convenient, environment adaptable, high efficiency and low cost, suitable for large-scale industrial production.
【技术实现步骤摘要】
采用等离子体液相电解沉积制备活塞环表面陶瓷膜的方法
本专利技术涉及内燃机和钢铁表面处理
,特别涉及钢制内燃机活塞环的表面处理技术。
技术介绍
活塞环是内燃机的重要零部件,其性能对内燃机的可靠性、耐久性、经济性以及环保性能有着重要的影响。近年来,随着发动机不断向高功率密度、高转速、低燃油消耗和低有害排放等方向发展,对活塞环的热疲劳强度、抗高温腐蚀和抗高温磨损等性能的要求变得更为苛刻。内燃机活塞环在工作过程中的运动及受力十分复杂,在作高速高频往复运动的同时,还在环槽中进行着激烈的振动,需承受热应力及燃气高爆发压力。受高温高压燃气的侵蚀,工作环境十分恶劣,对其耐磨损性能提出了极高的要求。钢制活塞环因其热疲劳强度较高,在经过适当的表面处理后能同时具备高强度、高耐磨、耐拉缸和耐腐蚀等性能,已经得到了广泛使用。目前钢制活塞环主要采用氮化、热喷涂和物理气相沉积(PVD)等表面处理技术。钢制活塞环经表面氮化处理后能在其表面形成耐磨氮化层,大大降低了活塞环—缸套摩擦副之间的摩损。但目前常用的氮化工艺处理时间长、能耗高。热喷涂处理可大幅减少活塞环—缸套摩擦副之间的摩擦系数,但涂层脆性大、高温稳定性较差。采用PVD法制备的涂层兼具较好的稳定性和耐磨性,但采用该方法制备的涂层与基体的结合力较弱,且当涂层厚度超过一定限值时,极易产生裂纹。等离子体液相电解沉积(PED)是一种新兴的表面处理技术,该技术通常用于铝、镁等金属或合金材料表面陶瓷膜或氧化膜的制备。采用该技术方法时,一般将待处理的工件置入盛放有特定成分及浓度 ...
【技术保护点】
1.一种采用等离子体液相电解沉积制备活塞环表面陶瓷膜的方法,其特征在于包括以下步骤:/n步骤一:配制反应溶液;本专利技术需要配制阴极和阳极两种类型的反应溶液;其中,阴极反应溶液主要由溶剂、渗剂和活性剂组成;阳极反应溶液主要由溶剂、成膜剂组成;/n步骤二:工件预处理;用金相砂纸将待处理活塞环外圆面打磨至粒度为1000#,丙酮清洗并擦拭干净后,在活塞环上下台阶面、内径面和端面等无需表面镀膜处理表面涂覆耐高温绝缘漆;其中,上下台阶面靠近端面两侧需为活塞环夹具预留出5mm避免绝缘漆涂覆,保证工件和活塞环夹具之间具有良好的导电性能;/n步骤三:活塞环电解沉积表面处理;(1)将预处理过的活塞环置入盛放有阴极反应溶液的绝缘容器中,以待处理的活塞环为阴极、不锈钢环形电极为阳极,调整好两极间距后施加直流方波脉冲电压,在溶液与活塞环待处理面间形成弧光放电,使溶液中的渗剂与活性剂在高温下发生化学反应产生活性铝离子,在强电场作用下活性铝离子进入待处理表面金属晶体空位或与待处理表面Fe原子直接交换,实现金属铝在活塞环待处理表面的渗入与扩散;(2)将经步骤三(1)处理过的活塞环置入盛放有阳极反应溶液的绝缘容器中, ...
【技术特征摘要】
1.一种采用等离子体液相电解沉积制备活塞环表面陶瓷膜的方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一:配制反应溶液;本发明需要配制阴极和阳极两种类型的反应溶液;其中,阴极反应溶液主要由溶剂、渗剂和活性剂组成;阳极反应溶液主要由溶剂、成膜剂组成;
步骤二:工件预处理;用金相砂纸将待处理活塞环外圆面打磨至粒度为1000#,丙酮清洗并擦拭干净后,在活塞环上下台阶面、内径面和端面等无需表面镀膜处理表面涂覆耐高温绝缘漆;其中,上下台阶面靠近端面两侧需为活塞环夹具预留出5mm避免绝缘漆涂覆,保证工件和活塞环夹具之间具有良好的导电性能;
步骤三:活塞环电解沉积表面处理;(1)将预处理过的活塞环置入盛放有阴极反应溶液的绝缘容器中,以待处理的活塞环为阴极、不锈钢环形电极为阳极,调整好两极间距后施加直流方波脉冲电压,在溶液与活塞环待处理面间形成弧光放电,使溶液中的渗剂与活性剂在高温下发生化学反应产生活性铝离子,在强电场作用下活性铝离子进入待处理表面金属晶体空位或与待处理表面Fe原子直接交换,实现金属铝在活塞环待处理表面的渗入与扩散;(2)将经步骤三(1)处理过的活塞环置入盛放有阳极反应溶液的绝缘容器中,以活塞环工件为阳极、不锈钢环形电极为阴极,调整好两极间距后通电,使已渗入表面的铝氧化并在待处理表面形成氧化膜,提高工作电压,在活塞环待处理表面形成弧光放电,电离反应溶液中的成膜剂,在待处理表面形成陶瓷膜。
2.根据权利要求1所述的采用等离子体液相电解沉积制备活塞环表面陶瓷膜的方法,其特征在于,所述的阴极反应溶液的溶剂由甘油和去离子水组成,其中,甘油质量百分比为75-90%,去离子水质量百分比为10-25%;渗剂为铝金属粉末,...
【专利技术属性】
技术研发人员:陶俊,刘久群,陈晨,梅德清,赵卫东,朱宗宁,姚江微,
申请(专利权)人:江苏苏扬包装股份有限公司,
类型:发明
国别省市:江苏;32
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