一种提高发动机燃烧室隔热涂层与基体结合强度的方法技术

本申请涉及汽车发动机技术领域，特别涉及一种提高发动机燃烧室隔热涂层与基体结合强度的方法。本申请提供的提高发动机燃烧室隔热涂层与基体结合强度的方法包括以下步骤：对缸盖底板的喷涂区域进行前处理；利用刀具在经处理的喷涂区域上加工若干规则排列的凹坑；对喷涂区域进行喷砂处理，然后保温；采用等离子喷涂工艺在喷涂区域依次喷涂底层、过渡层和顶层。本申请提供的方法采用机械加工的方式在喷涂区域加工出规则排列的凹坑，实用性强，显著提高了隔热涂层的热疲劳寿命。提高了隔热涂层的热疲劳寿命。提高了隔热涂层的热疲劳寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种提高发动机燃烧室隔热涂层与基体结合强度的方法


[0001]本申请涉及汽车发动机
，特别涉及一种提高发动机燃烧室隔热涂层与基体结合强度的方法。

技术介绍

[0002]发动机作为汽车的心脏为车辆行驶提供动力。发动机在压缩循环结束时，活塞位于上止点，混合气体被压缩，此时点燃混合气体使其在燃烧室燃烧可获得最大的能量。燃烧室是一个封闭的空间，燃烧室主要由缸盖底板、活塞、气门、活塞气环和缸套等组成，缸盖由于结构复杂而采用铸铁件，活塞为钢件，活塞气环和缸套为了耐磨选择合金铸铁材质，气环添加有镀层。混合气体燃烧所产生的能量除用于推动活塞运动以保证车辆移动，还有一部分被摩擦阻力消耗，其余则以热量的形式被燃烧室相关零件散失掉。为了保证活塞高速、长久运转，活塞、气环和缸套温度不能太高，以免烧坏。活塞是通过曲轴箱的润滑油降温，而气环和缸套则通过在气缸流动的冷却液降温。
[0003]零件降温会直接导致能量的流失，这种方式无法有效利用发动机燃烧所产生的热能。为了提高发动机的热效率，实现节能降耗目的，目前通用的办法是利用诸如陶瓷等低导热性能材料，通过喷涂的方式将低导热性能的材料覆盖在燃烧室相关零件表面，以降低热量流失，充分利用燃烧产生的热能。热障涂层技术虽然可提高燃烧室的温度并提升发动机热效率，但存在一个突出的问题：热障涂层与零件表面结合强度不足产生剥落，从而会严重影响发动机寿命。
[0004]现有技术采用飞秒激光在基体表面造孔的方式提高热障涂层与基体的结合强度，这种方式成本高昂、实用性差。
[0005]基于以上分析，提供一种实用性强的能够提高热障涂层与基体结合强度的方法十分必要。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供一种提高发动机燃烧室隔热涂层与基体结合强度的方法，以解决相关技术中采用飞秒激光在基体表面造孔成本高昂、实用性差的问题。
[0007]第一方面，本申请提供了一种提高发动机燃烧室隔热涂层与基体结合强度的方法，包括以下步骤：
[0008]步骤S101，对缸盖底板的喷涂区域进行前处理；
[0009]步骤S102，采用类似挤压的方式利用刀具在经处理的喷涂区域上加工若干规则排列的凹坑；
[0010]步骤S103，对喷涂区域进行喷砂处理，然后保温；
[0011]步骤S104，采用等离子喷涂工艺在喷涂区域依次喷涂底层、过渡层和顶层。
[0012]一些实施例中，前处理的过程为：在缸盖底板的喷涂区域去除一层金属层，该金属层的厚度与隔热涂层的厚度相等。
[0013]一些实施例中，所述凹坑的直径为0.15mm～0.23mm，深度为0.1mm～0.25mm，相邻凹坑之间的间距为1mm～5mm。
[0014]一些实施例中，所述刀具的材料选用高速钢，刀具的刀头处呈30
°
锥角。
[0015]一些实施例中，加工凹坑时刀具与喷涂区域呈30
°
～60
°
夹角。
[0016]一些实施例中，每个凹坑处加工两次，第一次加工时刀具的进给方向和喷涂区域表面之间的夹角与第二次加工时刀具的进给方向和喷涂区域表面之间的夹角保持一致。
[0017]一些实施例中，所述凹坑呈倒锥形。
[0018]一些实施例中，底层的材料为NiCrCoAlY金属粉末，底层的厚度为0.1mm～0.2mm，喷涂底层时的等离子喷涂工艺参数为：功率27KW，60L/h的H2，2500L/h的Ar，送粉量9Hz，喷枪与零件距离100mm。
[0019]一些实施例中，过渡层的材料为NiCrCoAlY金属粉末和YSZ粉末按照质量比0.15～0.22：1混合构成的混合物，过渡层的厚度为0.1mm～0.15mm，喷涂过渡层时的等离子喷涂工艺参数为：功率39KW，60L/h的H2，2000L/h的Ar，送粉量9Hz，喷枪与零件距离90mm。
[0020]一些实施例中，顶层的材料为8wt％YSZ粉末，顶层的厚度为0.1mm～0.2mm，喷涂顶层时的等离子喷涂工艺参数为：功率39KW，60L/h的H2，2000L/h的Ar，送粉量9Hz，喷枪与零件距离90mm。
[0021]本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：本申请提供的方法采用机械加工的方式在喷涂区域加工出规则排列的凹坑，价格便宜、实用性强，显著提高了隔热涂层的热疲劳寿命；本申请提供的方法在隔热涂层增加过渡层，进一步提高了涂层与基体的结合强度。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本申请实施例提供的提高发动机燃烧室隔热涂层与基体结合强度的方法的流程示意图；
[0024]图2为本申请实施例的凹坑示意图；
[0025]图3为本申请实施例喷涂区域加工凹坑的示意图；
[0026]图4为凹坑的截面形状示意图。
具体实施方式
[0027]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0028]本申请实施例提供了一种提高发动机燃烧室隔热涂层与基体结合强度的方法，其能解决相关技术中采用飞秒激光在基体表面造孔成本高昂、实用性差的问题。
[0029]参考图1，本申请实施例提供一种提高发动机燃烧室隔热涂层与基体结合强度的
方法，包括以下步骤：
[0030]步骤S101，对缸盖底板的喷涂区域进行前处理；前处理的过程为：在缸盖底板的喷涂区域去除一层与隔热涂层厚度相等的金属层；
[0031]步骤S102，采用类似挤压的方式利用刀具在经处理的喷涂区域上加工若干规则排列的凹坑，凹坑的示意图见图2，凹坑的直径为0.15mm～0.23mm，深度为0.1mm～0.25mm，相邻凹坑之间的间距为1mm～5mm；刀具的材料选用高速钢，刀具的刀头处呈30
°
锥角，挤压时刀具与喷涂区域并不垂直，而是呈30
°
～60
°
的夹角，每个凹坑处加工两次，参考图3，第一次加工时刀具的进给方向和喷涂区域表面之间的夹角α1与第二次加工时刀具的进给方向和喷涂区域表面之间的夹角α2保持一致，图3中，箭头表示刀具的进给方向，两次加工后形成的凹坑呈倒锥形(见图4)，倒锥形的凹坑可以提高涂层与喷涂区域表面的结合强度；
[0032]步骤S103，对喷涂区域进行喷砂处理，并采用超声和酒精清理喷砂区域，然后放入120℃的炉中保温35～50分钟；
[0033]步骤S104，采用等离子喷涂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高发动机燃烧室隔热涂层与基体结合强度的方法，其特征在于，包括以下步骤：对缸盖底板的喷涂区域进行前处理；利用刀具在经处理的喷涂区域上加工若干规则排列的凹坑；对喷涂区域进行喷砂处理，然后保温；采用等离子喷涂工艺在喷涂区域依次喷涂底层、过渡层和顶层。2.根据权利要求1所述的提高发动机燃烧室隔热涂层与基体结合强度的方法，其特征在于，前处理的过程为：在缸盖底板的喷涂区域去除一层金属层，所述金属层的厚度与隔热涂层的厚度相等。3.根据权利要求1所述的提高发动机燃烧室隔热涂层与基体结合强度的方法，其特征在于，所述凹坑的直径为0.15mm～0.23mm，深度为0.1mm～0.25mm，相邻凹坑之间的间距为1mm～5mm。4.根据权利要求1所述的提高发动机燃烧室隔热涂层与基体结合强度的方法，其特征在于，所述刀具的材料选用高速钢，刀具的刀头处呈30
°
锥角。5.根据权利要求1所述的提高发动机燃烧室隔热涂层与基体结合强度的方法，其特征在于，加工凹坑时刀具与喷涂区域呈30
°
～60
°
夹角。6.根据权利要求1所述的提高发动机燃烧室隔热涂层与基体结合强度的方法，其特征在于，每个凹坑处加工两次，第一次加工时刀具的进给方向和喷涂区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：王祖勇，樊晓光，余金科，范建权，张宏飞，吴永强，李少兵，张春宾，鲍浩浩，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：