CN101200802B - 发动机内壁陶瓷化处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种发动机内壁陶瓷化处理方法，它利用富勒烯(C70)具有较高的热稳定性和较低的几何对称性，易于形成类金刚石核陶瓷化薄膜，基于C70的分子在真空溅射负载发动机金属内壁的刚玉异质基材上，且未作抛光处理状态下，在利用射频CVD设备，温度环境为300-500度的预处理工艺的气氛为CH4、CF4气源作用下实现类金刚石均匀形核产生。本方法有助于提高发动机气缸中的缸筒与气缸内壁的润滑性，以及在气缸内催化雾化的油气，加速油气爆燃特性。
Description
技术领域：
本发明涉及陶瓷化处理方法，特别是一种发动机内壁陶瓷化处理方法。
背景技术：
发动机内壁陶瓷化处理中，有冶金化学中的电镀类技术，由于该技术在制造陶瓷化过程中均存在环保问题。例如：
中国发明专利公开说明书(CN1072466A)公开了一铝合金气缸内壁电镀工艺，气缸内壁经除油、浸蚀、阳极化后进行镍-碳化硅的复合电镀。在常规的镀镍溶液中加入碳化硅，通过电沉积得到镍-碳化硅复合镀层。其工艺简单，操作容易，生产效率高，所得到的镀层硬度高，耐磨性能好，大大提高了气缸的使用寿命，是一种理想的铝合金气缸内壁处理工艺。
中国发明专利公开说明书(CN1227282A)又公开了一种铝合金发动机气缸内壁镍陶(Ni-Sic)复合电镀工艺，电镀液的成分为硫酸镍(NiSO4-7H2O)410-500g/L，氯化镍(NiCl2)5-9g/L，硼酸(H3BO3)41-60g/L，碳化硅(SiC)50-100g/L，应力消除剂(Saccharin)1-3g/L，分散剂(Sodium LauylSulfate)0.1-0.3g/L。本发明具有良好的效果，发动机气缸无需保养性磨合期，经久耐用，废气排放量比国标大幅下降，冷启动性能较国标提高85％，功率稳定提升，应用前景十分广泛。
但是，上述冶金化和电镀类的方法容易造成环境污染等现象，因此亟待改进。
发明内容：
本发明的目的是提供一种发动机内壁陶瓷化处理方法，解决了现有技术中所存在的技术问题，有助于提高发动机气缸中的缸筒与气缸内壁的润滑性，以及在气缸内催化雾化的油气，加速油气爆燃特性。
为解决上述技术问题，本发明是这样实现的：
一种发动机内壁陶瓷化处理方法，其特征在于：利用富勒烯(C70)具有较高的热稳定性和较低的几何对称性，易于形成类金刚石核陶瓷化薄膜，基于C70的分子在真空溅射负载发动机金属内壁的刚玉异质基材上，且未作抛光处理状态下，在利用射频CVD设备，温度环境为300-500度的预处理工艺的气氛为CH4、CF4气源作用下实现类金刚石均匀形核产生。
所述的发动机内壁陶瓷化处理方法，其特征在于：该C70是通过石墨电极在电弧放电中生成的碳灰经过反复抽提纯化得到，C70纯度3N。
所述的发动机内壁陶瓷化处理方法，其特征在于：该真空处理陶瓷化膜采取常规真空蒸镀设备，制作与摩托车发动机缸筒口径的夹具作为真空作为真空蒸镀腔室入口，然后将C70蒸镀到发动机内壁异质基材刚玉层上；该真空蒸镀条件是：
真空度 10-5torr；
腔室温度 150-300度；
蒸镀时间 10-15分钟。
所述的发动机内壁陶瓷化处理方法，其特征在于：该等离子体预处理是利用射频CVD设备，以直流射频CVD方等离子体轰击C70薄膜层的气氛环境为H2、CF4气源混合气预处理条件是：
真空度 0.1-0.5torr；
H2流量 50-100sccm；
CF4流量 10-30sccm；
发动机内壁温度 300-500度；
等离子体轰击预处理时间 10-30分钟。
具体实施方式：
本发明提供了一种发动机内壁陶瓷化处理方法，它采用真空材料技术制作发动机内壁陶瓷化薄膜，是在无污染状态下实施，生产制造过程和后处理过程中不存在废水、废气、废渣等污染物，属于洁净生产技术。
本发明通过电真空材料制作发动机内壁陶瓷化薄膜，得到均匀分布状态的类金刚石陶瓷化膜，使气缸内壁耐磨品质稳定，其陶瓷化主要成份C70分子结构的化轨道相当于SP2-SP3的中间态，有助于提高发动机气缸中的缸筒与气缸内壁的润滑性，以及在气缸内催化雾化的油气，加速油气爆燃特性。
本发明的技术特点：
利用富勒烯(C70)具有较高的热稳定性和较低的几何对称性，易于形成类金刚石核陶瓷化薄膜。基于C70的分子在真空溅射负载发动机金属内壁的刚玉(Al2O3)异质基材上，且未作抛光处理状态下，在利用射频CVD设备，温度环境为300-500度的预处理工艺的气氛为CH4、CF4气源作用下实现类金刚石均匀形核产生，避免C70升华气化节约富勒烯(C70)材料的消耗。C70类金刚石核密度达到108/cm2，经过Rannan广普测试由明显的金刚石特征峰值。
本发明方法中：
该富勒烯(C70)是通过石墨电极在电弧放电中生成的碳灰经过反复抽提纯化得到，C70纯度3N(99.9％)。
该真空处理陶瓷化膜采取常规真空蒸镀设备，制作与摩托车发动机缸筒口径的夹具作为真空作为真空蒸镀腔室入口，然后将C70蒸镀到发动机内壁异质基材刚玉(Al2O3)层上。真空蒸镀条件：
真空度 10-5torr；
腔室温度(工作内壁) 150-300度；
蒸镀时间(包括上料，下料) 10-15分钟。
该等离子体预处理：利用射频CVD设备，以直流射频CVD方等离子体轰击C70薄膜层的气氛环境为H2、CF4气源混合气预处理条件：
真空度 0.1-0.5torr；
H2流量 50-100sccm；
CF4流量 10-30sccm；
发动机内壁温度 300-500度；
等离子体轰击预处理时间 10-30分钟。
该类金刚石核形成：利用射频CVD设备在等离子体预处理后，且在工状条件下，将H2气源更换成CH4气源，调节流量为5-20sccm；调节真空度为1-10torr同时控制类金刚石形核时间为1-5小时之间，且CH4气源供量逐渐降为0。
综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。
Claims (2)
1.一种发动机内壁陶瓷化处理方法，其特征在于：基于C70的分子在真空蒸镀到负载发动机金属内壁的刚玉异质基材上，在未作抛光处理状态下，通过等离子预处理的手段实现类金刚石均匀形核产生；
所述等离子体预处理是利用射频CVD设备，以直流射频CVD设备放等离子体轰击C70薄膜层的气氛环境为H2、CF4气源混合气预处理条件是：
真空度 0.1-0.5torr；
H2流量 50-100sccm；
CF4流量 10-30sccm；
发动机内壁温度 300-500度；
等离子体轰击预处理时间 10-30分钟；
利用射频CVD设备在H2、CF4混合气源的等离子体预处理后，且在工状条件下，将H2气源更换成CH4气源，调节流量为5-20sccm；调节真空度为1-10torr同时控制类金刚石形核时间为1-5小时之间，且CH4气源供量逐渐降为0。
2.根据权利要求1所述的发动机内壁陶瓷化处理方法，其特征在于：该C70是通过石墨电极在电弧放电中生成的碳灰经过反复抽提纯化得到，C70纯度3N。
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