CN103759003A

CN103759003A - 石墨活塞杯

Info

Publication number: CN103759003A
Application number: CN201310258382.3A
Authority: CN
Inventors: 王俊飞; 张进尧; 朱小峰; 杨华
Original assignee: Nantong Xingqiu Graphite Equipment Co Ltd
Current assignee: Nantong Xingqiu Graphite Equipment Co Ltd
Priority date: 2013-06-26
Filing date: 2013-06-26
Publication date: 2014-04-30

Abstract

本发明涉及一种活塞环，特别涉及到一种密封性好而且强度大，使用寿命长的石墨活塞环。本发明所要解决的技术问题是：解决以往外镀石墨层不够牢固，容易与活塞主体分离的问题。本专利采用特殊生成工艺解决以往石墨料附着于活塞表面，意磨损，意脱落的现象。采用了预埋技术，就是在原有活塞体混有少量附网膜，特别是表面层，其主要目的是在后续工艺中，让原来预埋的附网膜能与后喷涂的附网膜连为一体，从而解决整体断层的技术难题。

Description

石墨活塞杯

技术领域

本发明涉及一种活塞环，特别涉及到一种密封性好而且强度大，使用寿命长的石墨活塞环。

背景技术

在现有技术中，石墨活塞杯（也叫活塞环）已经不是什么高新技术了，其主要作用是：用于活塞的密封和润滑，在以往技术中，由于活塞杯主体是金属材质，而石墨是碳类材料，不能与金属类材质直接接合，现有技术中采用多种手段让他们接触，常用的方法是采用喷涂，可是由于石墨自身的性质，往往形成一种脱墨现象，这种脱墨现象常常是在使用一段时间后，在摩擦面常常会形成石墨结构密度高，从而造成了石墨会向上或向下脱落；从而造成活塞使用寿命短，甚至有一些石墨层直接整体断裂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决以往外镀石墨层不够牢固，容易与活塞主体分离的问题。

为解决上述技术问题，本发明的是这样实现的，一种石墨活塞杯，它是由活塞杯主体、石墨粒层构成，所述的石墨粒层由附网膜和石墨粒构成，所述的附网膜埋附于活塞杯主体内，石墨粒按层排列于活塞杯主体表面，所述的每一层石墨粒表面笼罩着附网膜；所述的附网膜呈网格状排列，每相邻两层的附网膜相互之间不间断，每相邻两层附网膜之间相互交错排列。

本专利采用特殊生成工艺解决以往石墨料附着于活塞表面，意磨损，意脱落的现象。本专利则采用了附网膜技术，在微观上，让每层的石墨粒均被附网膜包裹，这样在活塞活动时，微小的石墨粒由于被附网膜紧紧的裹附着，从而达到了附加石墨层与活塞杯一体的效果，在活动时，由于附网膜的作用，石墨粒被纵向绑住，所以在正面受到摩擦的同时，而在侧面受到附网膜挤压，从而解决了以往的脱墨现象。具体的说，采用了预埋技术，就是在原有活塞体混有少量附网膜，特别是表面层，其主要目的是在后续工艺中，让原来预埋的附网膜能与后喷涂的附网膜连为一体，从而解决整体断层的技术难题。

对上述技术方案作进一步的细化，所述的附网膜是二氧化硅膜构成，二氧化硅膜比石墨颗粒的平均直径薄,使得石墨穿过突出出来；该二氧化硅膜的厚度是0.5－2μm。本方案采用超薄的二氧化硅膜绑定石墨，使之石墨可以牢牢的被固定在活塞表面，同时二氧化硅膜具有坚强的硬度，在使用时，石墨粒被包裹着在内，在活塞上下运动时，二氧化硅层坚硬耐腐，耐磨，内部的石墨粒则相对于较软，起到具有一定弹性的作用，相当于在活塞表面加了一层弹性密封圈，相对于以往直接用石墨来进行表面磨擦来说，具有耐损耗，强度高，密封性好，使用寿命长等优点。

对上述技术方案作进一步的细化，所述的二氧化硅膜是由二氧化硅溶液制成的，所述的二氧化硅溶液的密度为0.45－0.3mol/L,PH值控制在2.8－3.2，加入成膜助剂，加入量为0.1－0.14mol/L；后成膜，所述的石墨粒层由是二氧化硅溶液混石墨粒构成；所述的二氧化硅溶液与石墨粒安体积比1：1。本方方案进一步明确了石墨粒层形成的方法，是利用二氧化硅溶胶溶液与石墨料进行混合，从而形成液体混合液，然后采用喷涂的方式实现，从而减小后续加工工艺难度。

对上述技术方案作进一步的改进，制成石墨粒层包括两个步骤，第一步在制成活塞杯体时，活塞怀体内部预混入二氧化硅溶液，同时在活塞杯体的外表面涂满二氧化硅溶液，第二步在活塞怀体外表面喷涂二氧化硅溶液与石墨粒混合溶液；每喷涂一层，隔5－10秒再喷涂下一层；直到达到所需厚度。在第二步中采用针式喷头进行喷涂，每喷涂一层，角度变换15度到30度。每喷涂一行与下一行之间设有0.2mm的间距。

本方案具体公布的石墨层的成形工艺，采用喷涂工艺进行，在喷涂过程中为了产生石墨突出的效果，也就是说尽量让石墨表面突出于活塞表面，让二氧化硅尽量薄的包裹于石墨表面，同时也加强石墨的牢固性，因此每喷涂一层，间隔五秒再喷涂一下层，这里要特别强调一下，在喷涂第一层时，要特别注意，由于第一层是与预埋附网膜进行连接的，因此，在喷涂之前要先对活塞表面进行热处理，采用快速热工艺系统, 精确地控制高温短时间的氧化过程, 获得了性能优良的超薄SiO2 薄膜。在生成二氧化硅薄膜再采用喷涂方法进行生成膜。

附图说明

图1为活塞杯的剖视图。

图2为图1中A的放大图。

图3为图1中B的放大图。

具体实施方式

如图所示，一种活塞杯他整体是由内外两层构成，即内部为活塞杯的主体1，外部为石墨粒层3，中间有一个预埋层2，所述的石墨粒层3是由附网膜和石墨粒构成，石墨粒按层排列于活塞杯主体表面，所述的每一层石墨粒表面笼罩着附网膜；附网膜呈网格状排列，每相邻两层的附网膜相互之间不间断，每相邻两层附网膜之间相互交错排列。附网膜采用二氧化硅膜制成，制成后的二氧化硅膜的厚度是0.5－2μm，比石墨颗粒的平均直径薄,使得石墨穿过突出出来。

在制作过程中，要分两步进行，首先在制作活塞杯的主体1时，在它的表面向内要进行一定的预埋2，具体方法是，在制作杯体1时，活塞怀体内部预混入二氧化硅溶液，同时在活塞杯体的外表面涂满二氧化硅溶液，生成杯体。在喷涂之前要先对活塞表面进行热处理，采用快速热工艺系统, 精确地控制高温短时间的氧化过程, 获得了性能优良的超薄SiO2 薄膜。第二步，将二氧化硅溶液的密度调整到0.45－0.3mol/L之间,PH值控制在2.8－3.2，加入成膜助剂，加入量为0.1－0.14mol/L；混入同体积的石墨粒，搅拌均匀后利用喷涂设备进行喷涂，按事先设定好的轨迹进行喷涂，每喷一层喷枪的角度旋转30度，喷出相互交错的痕迹30，31直到达到相应的高度，在喷涂进，采用针式喷涂方法，也就是说，喷涂时，只有针孔大小的一个喷枪孔，按顺序排列喷射，喷涂轨迹之间相互间隔320.2mm。

采用了预埋技术，就是在原有活塞体混有少量附网膜，特别是表面层，其主要目的是在后续工艺中，让原来预埋的附网膜能与后喷涂的附网膜连为一体，从而解决整体断层的技术难题。

采用超薄的二氧化硅膜绑定石墨，使之石墨可以牢牢的被固定在活塞表面，同时二氧化硅膜具有坚强的硬度，在使用时，石墨粒被包裹着在内，在活塞上下运动时，二氧化硅层坚硬耐腐，耐磨，内部的石墨粒则相对于较软，起到具有一定弹性的作用，相当于在活塞表面加了一层弹性密封圈，相对于以往直接用石墨来进行表面磨擦来说，具有耐损耗，强度高，密封性好，使用寿命长等优点。同时本专利给出了预埋技术手段，从而也解决了以往技术中，杯体自身易腐的问题。

Claims

1.一种石墨活塞杯，它是由活塞杯主体、石墨粒层构成，所述的石墨粒层由附网膜和石墨粒构成，所述的附网膜埋附于活塞杯主体内，石墨粒按层排列于活塞杯主体表面，所述的每一层石墨粒表面笼罩着附网膜；所述的附网膜呈网格状排列，每相邻两层的附网膜相互之间不间断，每相邻两层附网膜之间相互交错排列。

2.根据权利要求1所述的一种石墨活塞杯，其特征在于：所述的附网膜是二氧化硅膜构成，二氧化硅膜的厚度比石墨颗粒的平均直径薄,使得石墨穿过突出出来；该硅膜的厚度是0.5－2μm。

3.根据权利要求2所述的一种石墨活塞杯，其特征在于：所述的二氧化硅膜是由二氧化硅溶液制成的，所述的二氧化硅溶液的密度为0.45－0.3mol/L,PH值控制在2.8－3.2，加入成膜助剂，加入量为0.1－0.14mol/L；所述的石墨粒层由是二氧化硅溶液混石墨粒构成；所述的二氧化硅溶液与石墨粒安体积比1：1。

4.根据权利要求3所述的一种石墨活塞杯，其特征在于：制成石墨粒层包括两个步骤，第一步在制成活塞杯体时，活塞怀体内部预混入二氧化硅溶液，同时在活塞杯体的外表面涂满二氧化硅溶液，第二步在活塞怀体外表面喷涂二氧化硅溶液与石墨粒混合溶液；每喷涂一层，隔5－10秒再喷涂下一层；直到达到所需厚度。

5.根据权利要求4所述的一种石墨活塞杯，其特征在于：在第二步中采用针式喷头进行喷涂，每喷涂一层，角度变换15度到30度。

6.根据权利要求4或5所述的一种石墨活塞杯，其特征在于：每喷涂一行与下一行之间设有0.2mm的间距。