CN103225566A - 一种不粘油三组合活塞油环及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不粘油三组合活塞油环及其制备方法，对衬环和刮片表面进行超声波清洗后，进行磷化处理，在环体的表面形成一层薄磷化层，再进行喷涂不粘油涂层，通过烘干和固化在衬环和刮片的表面形成一层致密的不粘油涂层。本发明中的不粘油涂层由二硫化钼和聚四氟乙烯组成，通过在衬环或衬环和刮片表面喷涂不粘油涂层后，加速了润滑油在环体表面的流动性，有效解决了现有的三组合油环表面容易形成积碳从而造成机油耗高的问题，降低了机油耗，使得发动机能够实现真正意义上的节能环保。

Description

一种不粘油三组合活塞油环及其制备方法

一、技术领域：

本发明涉及一种三组合钢带活塞油环及其制备方法，具体涉及一种表面喷涂不粘油涂层的三组合油环及其制备方法。

二、背景技术：

随着人们对保护环境和减少污染意识的日益提高，对汽车低油耗和低排放的要求变得越来越严格。所以如何进一步控制发动机润滑油消耗和减少、净化尾气排放是当前汽车发展的迫切要求。活塞环做为发动机的核心零部件，控油是其重要作用之一。活塞环在工作时上行运动在缸套内壁进行布油，促进润滑以减少环和缸套的摩擦磨损。下行运动，将缸套内壁的多余润滑油刮下使其流回油底壳，以减少润滑油进入燃烧室被燃烧掉。

现行发动机普遍采用三道环方式，第一道密封环主要作用是密封、热传导，第二道活塞环起到部分密封和部分刮油作用，第三道活塞环主要作用是刮油。据统计，75％以上的润滑油是靠第三道活塞环刮下。为了使发动机轻量化、高速化，目前绝大部分汽油机普遍采用三组合油环，即上下刮片加一个衬环的结合方式。

目前，人们通过采用设计薄环高低弹力油环来控制发动机的机油耗，这种方式在一定程度上起到了一些效果，然而采用这种设计是有限的，环高做的太低将会影响到环的强度，所以不能无限制的降低环高。通过拆机发现，大多数机油耗高发动机的刮片环和衬环表面积碳多，有些甚至因积碳过多造成了油环卡死，失去弹力，无法完成刮油。这是因为环在向下刮油时部分润滑油通过衬环上的回油通道流回油底壳，还有一些润滑油与环的表面发生粘着不能及时流走，又油环的工作温度在130℃以上，润滑油在高温下很容易造成刮片、衬环以及环槽结胶，长时间造成环的刮油效果下降，残留在缸壁上的润滑油与燃料一同燃烧，将会形成碳基生成物。这些物质与润滑油混合，进入发动机循环运动。这些燃烧生成物很容易在油环上沉积，沉积在油环进一步阻碍油的流动，进而产生更多的碳基物质堆积形成积炭。长时间可能会造成油环与环槽卡死，完全失去油环的作用。

三、发明内容：

本发明的目的在于解决现有的三组合油环表面容易形成积碳从而造成机油耗高的问题，提供了一种能够使润滑油在油环表面快速流走，防止润滑油粘着在活塞环的表面形成结胶和积碳，以达到降低机油耗的目的，使得发动机能够实现真正意义上的节能环保的不粘油三组合活塞油环及其制备方法。

为达到上述目的，本发明不粘油三组合活塞油环由轴向的上下一对刮片环与位于两刮片

环之间的衬环组成，在衬环或衬环和刮片的表面上涂覆一种由二硫化钼和聚四氟乙烯组成的不粘油涂层。本发明不粘油三组合活塞油环的制备方法，包括如下步骤；

1)将需要涂覆的衬环或/和刮片环进行超声波清洗，除去衬环表面的油污；

2)对衬环或/和刮片环表面进行前化学处理，将衬环或/和刮片环放入锰磷酸盐溶液中进行磷化处理，在衬环表面生成一层薄的磷化层，处理时间3～5分钟，温度60～80℃，磷化层厚度1～3μm；

3)磷化处理后，将衬环或/和刮片环放入纯净水中清洗，清洗时间1分钟，水温60-70℃；

4)清洗完成后放入烘干炉中烘干，烘干温度90～105℃，时间5分钟；

5)喷涂处理，喷枪与衬环或/和刮片环表面分别呈75°、90°和115°连续喷涂三次；喷涂不粘油涂层的成分以重量计为：二硫化钼5％-35t％，聚四氟乙烯65％-90wt％；

6)干燥处理，将喷涂好的衬环和刮片环放在无尘箱中进行干燥，干燥时间20～30分钟，干燥温度100℃；

7)翻转衬环，重复步骤5和步骤6喷涂衬环另外一面；

8)固化处理，衬环或/和刮片环处理时间10分钟，固化温度160～200℃。

所述步骤1)中的刮片环预先对其外圆面利用等离子氮化方式生成等离子氮化层。

衬环位于两片刮片环之间，推压刮片环的内圆面，从而使刮片环获得张力。本发明的三组合油环是通过在衬环的表面或在衬环的表面或/和刮片环与衬环接触的面喷涂一种不粘油涂层来加快油在环表面的流动性，减少环表面的润滑油残留，使得油很快流走不会造成油环结胶，同时冲刷走轻微的积碳，防止因积碳将衬环和刮片环粘接卡死造成弹力消失，进一步降低机油耗。

本发明不粘油涂层主要组成成分为二硫化钼和聚四氟乙烯。二硫化钼的分子结构为层状格子型构造，每层由钼原子同两侧的2个硫原子结合而成。钼同硫的结合非常强，而相反硫磺与硫磺间的结合力微弱，因此，层与层间容易断裂并滑移，故可以充分发挥出润滑减磨性。聚四氟乙烯的摩擦系数极低0.03～0.04，非粘着性能极为出色，同时具备较好的耐热和耐腐蚀性能。本发明的活塞环油环包括三种类型。第一种，在衬环的表面涂覆本发明的不粘油涂层，回油时衬环表面具有很好的不粘油性能，加速油在衬环表面的流动性。第二种，在衬环的表面和与衬环接触的刮片表面进行喷涂本发明的不粘油涂层。使得衬环和刮片同时具有不粘油性能，回油时，同时加速衬环和刮片的表面的流动性。第三种，在第二种方案的基础上为了提高刮片环的外圆耐磨性，利用等离子氮化技术在刮片环的外圆面进行等离子氮化处理层。本发明的不粘油涂层厚度一般在5～15μm范围内，涂层与环的基体结合好，不易脱落。

四、说明附图：

图1是本发明方法所得产品的部分截面示意图。

图2是本发明的另外一种实施方式所得产品的部分截面示意图。

图3是本发明的第三种实施方式所得产品的部分截面示意图。

五、具体实施方式：

具体实施方式一：参见图1，本发明提供的不粘油活塞环油环包括衬环1，刮片环2，以及在衬环1的上、下侧面涂覆的不粘油涂层3。实施步骤骤如下：

步骤1：将需要涂覆的衬环进行超声波清洗，除去衬环表面的油污。

步骤2：对衬环表面进行前化学处理，将衬环放入锰磷酸盐溶液中进行磷化处理，在衬环表面生成一层薄的磷化层，处理时间3～5分钟，温度60～80℃，磷化层厚度1～3μm；

步骤3：磷化处理后，将衬环放入纯净水中清洗，清洗时间1分钟，水温60-70℃。

步骤4：清洗完成后放入烘干炉中烘干，烘干温度90～105℃，时间5分钟。

步骤5：喷涂处理，本发明采用全自动电控喷头，喷涂速度快，喷涂效率高，而且采用可以360°旋转式喷头，涂层厚度均匀。采用0.8mm超细喷枪，喷涂时喷枪与衬环表面分别呈75°、90°和115°连续喷涂三次。

步骤6：干燥处理，将喷涂好的环放在无尘箱中进行干燥，干燥时间20～30分钟，干燥温度100℃。

步骤7：翻转衬环，重复步骤5和步骤6喷涂衬环另外一面；+

步骤8：固化处理，处理时间10分钟，固化温度160～200℃。

具体实施方式二：参见图2，本发明提供的不粘油活塞环油环包括衬环1，刮片环2，以及在衬环1的上、下侧面和与衬环接触的刮片环面上涂覆的不粘油涂层3。实施步骤如下：

步骤1：将需要涂覆的衬环和刮片进行超声波清洗，除去衬环表面的油污。

步骤2：对衬环和刮片表面进行前化学处理，将衬环和刮片放入锰磷酸盐溶液中进行磷化处理，在衬环和刮片表面生成一层薄的磷化层，处理时间3～5分钟，温度60～80℃，磷化层厚度1～3μm；

步骤3：磷化处理后，将衬环和刮片环放入纯净水中清洗，清洗时间1分钟，水温60-70℃。

步骤4：清洗完成后放入烘干炉中烘干，烘干温度90～105℃，时间5分钟。

步骤5：喷涂处理，本发明采用全自动电控喷头，喷涂速度快，喷涂效率高，而且采用可以360°旋转式喷头，涂层厚度均匀。采用0.8mm超细喷枪，喷涂时喷枪与环体表面分别呈75°、90°和115°连续喷涂三次。

步骤6：干燥处理，将喷涂好的环放在无尘箱中进行干燥，干燥时间20～30分钟，干燥温度100℃。

步骤7：翻转衬环，重复步骤5和步骤6喷涂衬环另外一面；

步骤8：固化处理，处理时间10分钟，固化温度160～200℃。

具体实施方式三：参见图3，本发明提供的不粘油活塞环油环包括衬环1，刮片环2，以及在衬环1的上、下侧面和与衬环接触的刮片环面上涂覆的不粘油涂层3，在刮片环2的外圆面利用等离子氮化方式生成的等离子氮化层4。实施步骤如下：

步骤1：利用等离子氮化方式对刮片环的外圆面进行等离子氮化；

步骤2：将需要涂覆的衬环和刮片进行超声波清洗，除去衬环表面的油污。

步骤3：对衬环和刮片表面进行前化学处理，将衬环和刮片放入锰磷酸盐溶液中进行磷化处理，在衬环和刮片表面生成一层薄的磷化层，处理时间3～5分钟，温度60～80℃，磷化层厚度1～3μm；

步骤4：磷化处理后，将衬环和刮片环放入纯净水中清洗，清洗时间1分钟，水温60-70℃。

步骤5：清洗完成后放入烘干炉中烘干，烘干温度90～105℃，时间5分钟。

步骤6：喷涂处理，本发明采用全自动电控喷头，喷涂速度快，喷涂效率高，而且采用可以360°旋转式喷头，涂层厚度均匀。采用0.8mm超细喷枪，喷涂时喷枪与环体表面分别呈75°、90°和115°连续喷涂三次。

步骤7：干燥处理，将喷涂好的环放在无尘箱中进行干燥，干燥时间20～30分钟，干燥温度100℃。

步骤8：翻转衬环，重复步骤5和步骤6喷涂衬环另外一面；

步骤9：固化处理，处理时间10分钟，固化温度160～200℃。

Claims (3)

1.一种不粘油三组合活塞油环，由轴向的上下一对刮片环与位于两刮片环之间的衬环组成，其特征是：所述的衬环(1)或/和刮片环(2)的表面上涂覆一种由二硫化钼和聚四氟乙烯组成的不粘油涂层(3)。

2.根据权利要求1所述的不粘油三组合活塞油环，其制备方法包括以下步骤：

1)将需要涂覆的衬环或/和刮片环进行超声波清洗，除去衬环表面的油污；

2)对衬环或/和刮片环表面进行前化学处理，将衬环或/和刮片环放入锰磷酸盐溶液中进行磷化处理，在衬环表面生成一层薄的磷化层，处理时间3～5分钟，温度60～80℃，磷化层厚度1～3μm；

3)磷化处理后，将衬环或/和刮片环放入纯净水中清洗，清洗时间1分钟，水温60-70℃；

4)清洗完成后放入烘干炉中烘干，烘干温度90～105℃，时间5分钟；

5)喷涂处理，喷枪与衬环或/和刮片环表面分别呈75°、90°和115°连续喷涂三次；喷涂不粘油涂层的成分以重量计为：二硫化钼5％-35t％，聚四氟乙烯65％-90wt％；

6)干燥处理，将喷涂好的衬环和刮片环放在无尘箱中进行干燥，干燥时间20～30分钟，干燥温度100℃；

7)翻转衬环，重复步骤5和步骤6喷涂衬环另外一面；

8)固化处理，衬环或/和刮片环处理时间10分钟，固化温度160～200℃。

3.根据权利要求2所述的不粘油三组合活塞油环的制备方法，其特征是：所述步骤1)中的刮片环预先对其外圆面利用等离子氮化方式生成等离子氮化层。

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