CN106280585B - 一种用于制备针刺状气缸套的涂料液及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于气缸套领域，尤其涉及一种用于制备针刺状气缸套的涂料液及其制备方法。本发明提供的涂料液，以重量份数计，包括以下组分：阴离子表面活性剂0.05～0.4份；丹宁酸0.05～0.5份；烧碱0.15～0.7份；硅藻土22～38份；蒙脱石3～10份；水62～75份。本发明通过对涂料液的组成成分和各成分的含量进行优化设计，得到了性能优异的用于制备针刺状气缸套的涂料液，该涂料液干燥后可在模具内壁表面形成尺寸适中，且分布均匀的孔洞，从而使后续工艺制备得到的针刺状缸套的外圆表面具有尺寸适中，且分布均匀的隆起，进而提高针刺状缸套与铝缸体之间的结合强度和结合率，提升发动机的散热效率。

Description

一种用于制备针刺状气缸套的涂料液及其制备方法

技术领域

本发明属于气缸套领域，尤其涉及一种用于制备针刺状气缸套的涂料液及其制备方法。

背景技术

全铝发动机具有重量轻、散热性能好等优点，在行业内已经被广泛推广应用，但是其机械性能、耐磨性能、热稳定性等不如铸铁。为此，目前行业内采用铝缸体加铸铁镶套的方式来解决这一问题。

应用于铝缸体的铸铁镶套又称为气缸套，目前市场需求量较大的气缸套是针刺状气缸套。针刺状气缸套由铁液直接铸造而成，其外表面分布有类似针刺状的隆起，这些隆起可以增加气缸套和铝缸体的结合力和导热性能，进而提升发动机的散热效率。

针刺状气缸套的制备通常包括以下步骤：首先调配涂料；然后将涂料喷洒在模具内壁，待涂料干燥后在模具内壁形成孔洞；之后将铁液浇入模具中，铁液在离心力的作用下在模具中形成圆筒状的缸套毛坯，同时外圆表面形成隆起；最后取出缸套毛坯，清洗掉其表面的涂料，成型加工，得到针刺状气缸套。

在针刺状气缸套的制备工艺中，涂料是影响针刺状气缸套外表面隆起纹理结构关键因素之一，但现有涂料存在着干燥后孔洞尺寸和孔洞分布不均匀的情况，从而严重影响制得的针刺状气缸套的外表面形貌，造成气缸套与铝缸体之间的结合强度和结合率较差，进而影响发动机的散热效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于制备针刺状气缸套的涂料液及其制备方法，采用本发明提供的涂料液可制得外表面隆起尺寸适中，且分布均匀的针刺状气缸套。

本发明提供了一种用于制备针刺状气缸套的涂料液，以重量份数计，包括以下组分：

优选的，所述阴离子表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸三乙醇胺、表面活性剂AS和十二烷基硫酸铵中的一种或多种。

优选的，所述硅藻土的渗透率为2～3。

优选的，所述硅藻土的堆积密度为0.33～0.65g/cm³。

优选的，所述硅藻土的粒径为100～800目。

优选的，所述蒙脱石的密度为2.0～2.7g/cm³。

优选的，所述蒙脱石的膨胀倍数为30～50。

优选的，所述蒙脱石的粒径为0.2～1μm。

优选的，以重量份数计，包括以下组分：

本发明提供了一种上述技术方案所述涂料液的制备方法，包括以下步骤：

将阴离子表面活性剂、丹宁酸、烧碱、硅藻土、蒙脱石和水混合，得到涂料液。

与现有技术相比，本发明提供了一种用于制备针刺状气缸套的涂料液及其制备方法。本发明提供的涂料液，以重量份数计，包括以下组分：阴离子表面活性剂0.05～0.4份；丹宁酸0.05～0.5份；烧碱0.15～0.7份；硅藻土22～38份；蒙脱石3～10份；水62～75份。本发明通过对涂料液的组成成分和各成分的含量进行优化设计，得到了性能优异的用于制备针刺状气缸套的涂料液，该涂料液干燥后可在模具内壁表面形成尺寸适中，且分布均匀的孔洞，从而使后续工艺制备得到的针刺状缸套的外圆表面具有尺寸适中，且分布均匀的隆起，进而提高针刺状缸套与铝缸体之间的结合强度和结合率，提升发动机的散热效率。实验结果表明，采用本发明提供的涂料液制得的针刺状气缸套在外圆表面上均匀分布有隆起，隆起的高度为0.15～1.2mm，单个隆起的截面面积为0.05～7mm²，每平方厘米数量不低于30个；针刺状气缸套外圆表面均匀分布的隆起形状为针刺形、灯泡形、蘑菇形、锥形或珊瑚形等不规则形状。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1提供的从模具内壁剥离的干燥后的涂层的数码照片；

图2是本发明实施例4提供的由实施例1涂料液制得的针刺状气缸套的数码照片图；

图3是本发明实施例4提供的由实施例1涂料液制得的针刺状气缸套沿气缸套轴向拍摄的针刺状部位的数码照片图；

图4是本发明实施例4提供的由实施例2涂料液制得的针刺状气缸套的数码照片图；

图5是本发明实施例4提供的由实施例2涂料液制得的针刺状气缸套沿气缸套轴向拍摄的针刺状部位的数码照片图；

图6是本发明实施例4提供的由实施例3涂料液制得的针刺状气缸套的数码照片图；

图7是本发明实施例4提供的由实施例3涂料液制得的针刺状气缸套沿气缸套轴向拍摄的针刺状部位的数码照片图。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种用于制备针刺状气缸套的涂料液，以重量份数计，包括以下组分：

本发明提供的涂料液包括阴离子表面活性剂、丹宁酸、烧碱、硅藻土、蒙脱石和水。其中，所述阴离子表面活性剂包括但不限于十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸三乙醇胺、表面活性剂AS和十二烷基硫酸铵中的一种或多种。在本发明中，所述阴离子表面活性剂在涂料液的含量为0.05～0.4重量份；在本发明提供的一个实施例中，所述阴离子表面活性剂在涂料液的含量为0.1～0.2重量份。在本发明中，阴离子表面活性剂在涂料液中的作用为在涂料液干燥过程发泡形成小的分布均匀的孔洞，保证毛坯铸造成型过程中形成隆起，并便于毛坯脱模。

在本发明中，丹宁酸在涂料液中的含量为0.05～0.5重量份；在本发明提供的一个实施例中，丹宁酸在涂料液中的含量为0.1～0.3重量份。在本发明中，丹宁酸在涂料液中的作用为与烧碱反应生成丹宁酸钠(丹宁碱液)起到降低涂料液粘度作用。

在本发明中，烧碱在涂料液中的含量为0.15～0.7重量份；在本发明提供的一个实施例中，烧碱在涂料液中的含量为0.2～0.5重量份。在本发明中，烧碱在涂料液中的作用为与丹宁酸反应生成丹宁酸钠(丹宁碱液)起到降低涂料液粘度作用。

在本发明中，硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，其主要由古代硅藻的遗骸所组成。在本发明提供的一个实施例中，所述硅藻土的渗透率为2～3；在本发明提供的另一个实施例中，所述硅藻土的渗透率为2.7。在本发明中，所述硅藻土的渗透率的单位为达西(Darcy)。在本发明提供的一个实施例中，所述硅藻土的堆积密度为0.33～0.65g/cm³；在本发明提供的另一个实施例中，所述硅藻土的堆积密度为0.33～3.5g/cm³。在本发明提供的一个实施例中，所述硅藻土的粒径为100～800目；在本发明提供的另一个实施例中，所述硅藻土的粒径为140～800目。在本发明中，硅藻土在涂料液中的含量为22～38重量份；在本发明提供的一个实施例中，硅藻土在涂料液中的含量为25～35重量份。在本发明中，硅藻土在涂料液中的作用为作为涂料液中的骨料起到保温作用，既可以保护模具避免模具被铁水烧坏，又可以降低铁水冷却速度使铸铁得到好的金相组织。

在本发明中，蒙脱石又名微晶高岭石或胶岭石，是一种硅铝酸盐，其主要成分为八面体蒙脱石微粒。在本发明提供的一个实施例中，所述蒙脱石的密度为2.0～2.7g/cm³；在本发明提供的另一个实施例中，所述蒙脱石的密度为2.5～2.6g/cm³。在本发明提供的一个实施例中，所述蒙脱石的膨胀倍数为30～50。在本发明提供的一个实施例中，所述蒙脱石的粒径为0.2～1μm。在本发明中，蒙脱石在涂料液中的含量为3～10重量份；在本发明提供的一个实施例中，蒙脱石在涂料液中的含量为5～8重量份。

在本发明中，水在涂料液中的含量为62～75份；在本发明提供的一个实施例中，水在涂料液中的含量为65～70份。在本发明中，水在涂料液中充当溶剂，用于溶解涂料液中的其他组分。

在本发明提供的一个实施例中，所述涂料液包括0.1～0.2重量份的十二烷基苯磺酸钠、0.1～0.3重量份的丹宁酸、0.2～0.5重量份的烧碱、25～35重量份的硅藻土、5～8重量份的蒙脱石和65～70重量份的水。

本发明还提供了一种上述技术方案所述涂料液的制备方法，包括以下步骤：

将阴离子表面活性剂、丹宁酸、烧碱、硅藻土、蒙脱石和水混合，得到涂料液。

在本发明提供的制备方法中，直接将阴离子表面活性剂、丹宁酸、烧碱、硅藻土、蒙脱石和水混合均匀即可得到所述涂料液。其中，所述阴离子表面活性剂、丹宁酸、烧碱、硅藻土、蒙脱石和水的用量已经在上文中介绍，在此不再赘述。

本发明通过对涂料液的组成成分和各成分的含量进行优化设计，得到了性能优异的用于制备针刺状气缸套的涂料液，该涂料液干燥后可在模具内壁表面形成尺寸适中，且分布均匀的孔洞，从而使后续工艺制备得到的针刺状缸套的外圆表面具有尺寸适中，且分布均匀的隆起，进而提高针刺状缸套与铝缸体之间的结合强度和结合率，提升发动机的散热效率。实验结果表明，采用本发明提供的涂料液制得的针刺状气缸套在外圆表面上均匀分布有隆起，隆起的高度为0.15～1.2mm，单个隆起的截面面积为0.05～7mm²，每平方厘米数量不低于30个；针刺状气缸套外圆表面均匀分布的隆起形状为针刺形、灯泡形、蘑菇形、锥形或珊瑚形等不规则形状。

为更清楚起见，下面通过以下实施例进行详细说明。

实施例1

1)配方设计：

2)制备涂料液

在搅拌容器中加入阴离子表面活性剂、丹宁、烧碱、硅藻土、蒙脱石和水，搅拌均匀，得到涂料液。

3)涂料液干燥后的表观形貌观察

将上述涂料液加入压力涂料液罐中，压力调整为0.4MPa；启动离心铸管机，转速设定为1400r/min，将模具的温度加热到160℃，然后将涂料液喷洒到模具内壁，涂料液厚度为0.5mm，涂料液干燥后在模具内壁形成具有孔洞结构的涂层。将干燥后涂层从模具内壁剥离，拍摄数码照片，如图1所示。图1是本发明实施例1提供的从模具内壁剥离的干燥后的涂层的数码照片。通过图1可以看出，本发明提供的涂料液可在模具内壁表面形成尺寸适中，且分布均匀的孔洞，用于针刺状气缸套的制备。

4)气缸套成品制备

3-1)铸铁材料熔炼：将生铁、废钢加入无芯中频感应电炉中进行熔化，熔化后根据光谱仪分析结果加入硅铁、磷铁、锰铁、铬铁、电解铜、硫化亚铁等合金料，熔化均匀后通过光谱仪进行成分确认，获得成分合格铁液。通过微调使原料中各成分的质量百分比如下：碳3.62wt％、硫0.04wt％、硅2.07wt％、磷0.18wt％、锰0.62wt％、铬0.12wt％、铜0.48wt％，余量为铁。

3-2)离心铸造：将上述配置好的涂料液加入压力涂料罐中，压力调整为0.5MPa；启动离心铸管机，转速设定为1400r/min，将模具的温度加热到160℃，然后将涂料喷洒到模具内壁，涂料厚度为0.35mm，涂料干燥后形成不规则分布的孔洞，将合格铁液温度升至1520℃后转入到浇铸包中，同时按照铁液质量的0.65wt％比例加入硅锶孕育剂，进行孕育处理，然后将孕育后的铁液温度控制在1480℃浇入到模腔中，通过模具的冷却，铁液在离心力的作用下形成圆筒状的缸套毛坯，同时外圆表面形成均匀分布的隆起，总冷却时间92s、毛坯出模温度700℃。

3-3)涂料清理：采用离心式抛丸机，采用直径0.15～0.3mm的钢丸，通过10kg的喷射压力在12s的时间内将缸套毛坯的外圆表面涂料清理干净，成型加工，得到针刺状气缸套成品。

实施例2

1)配方设计：

2)制备涂料液

在搅拌容器中加入阴离子表面活性剂、丹宁、烧碱、硅藻土、蒙脱石和水，搅拌均匀，得到涂料液。

3)气缸套成品制备

3-1)铸铁材料熔炼：将生铁、废钢加入无芯中频感应电炉中进行熔化，熔化后根据光谱仪分析结果加入硅铁、磷铁、锰铁、铬铁、电解铜、硫化亚铁等合金料，熔化均匀后通过光谱仪进行成分确认，获得成分合格铁液。通过微调使原料中各成分的质量百分比如下：碳3.31wt％、硫0.08wt％、硅2.68wt％、磷0.07wt％、锰0.94wt％、铬0.38wt％、铜0.12wt％，余量为铁。

3-2)离心铸造：将上述配置好的涂料液加入压力涂料罐中，压力调整为0.5MPa；启动离心铸管机，转速设定为1600r/min，将模具的温度加热到240℃，然后将涂料喷洒到模具内壁，涂料厚度为1.2mm，涂料干燥后形成均匀分布的孔洞，将合格铁液温度升至1540℃后转入到浇铸包中，同时按照铁液质量的0.95wt％比例加入硅锶孕育剂，进行孕育处理，然后将孕育后的铁液温度控制在1500℃浇入到模腔中，通过模具的冷却，铁液在离心力的作用下形成圆筒状的缸套毛坯，同时外圆表面形成均匀分布的隆起，总冷却时间76s、毛坯出模温度800℃。

3-3)涂料清理：采用离心式抛丸机，采用直径0.15～0.3mm的钢丸，通过8kg的喷射压力在16s的时间内将缸套毛坯的外圆表面涂料清理干净，成型加工，得到针刺状气缸套成品。

实施例3

涂料液制备

1)配方设计：

2)制备涂料液

在搅拌容器中加入阴离子表面活性剂、丹宁、烧碱、硅藻土、蒙脱石和水，搅拌均匀，得到涂料液。

3)气缸套成品制备

3-1)铸铁材料熔炼：将生铁、废钢加入无芯中频感应电炉中进行熔化，熔化后根据光谱仪分析结果加入硅铁、磷铁、锰铁、铬铁、电解铜、硫化亚铁等合金料，熔化均匀后通过光谱仪进行成分确认，获得成分合格铁液。通过微调使原料中各成分的质量百分比如下：碳3.53wt％、硫0.10wt％、硅2.37wt％、磷0.12wt％、锰0.71wt％、铬0.27wt％、铜0.31wt％，余量为铁。

3-2)离心铸造：将上述配置好的涂料液加入压力涂料罐中，压力调整为0.4MPa；启动离心铸管机，转速设定为1550r/min，将模具的温度加热到220℃，然后将涂料喷洒到模具内壁，涂料厚度为0.78mm，涂料干燥后形成均匀分布的孔洞，将合格铁液温度升至1590℃后转入到浇铸包中，同时按照铁液质量的0.78wt％比例加入硅锶孕育剂，进行孕育处理，然后将孕育后的铁液温度控制在1550℃浇入到模腔中，通过模具的冷却，铁液在离心力的作用下形成圆筒状的缸套毛坯，同时外圆表面形成均匀分布的隆起，总冷却时间84s、毛坯出模温度680℃。

3-3)涂料清理：采用离心式抛丸机，采用直径0.15～0.3mm的钢丸，通过14kg的喷射压力在8s的时间内将缸套毛坯的外圆表面涂料清理干净，成型加工，得到针刺状气缸套成品。

实施例4

针刺状气缸套制品表面针刺状观察

对实施例1～3制得的针刺状气缸套的外表面进行观察，结果如下：

1)由实施例1涂料液制得的针刺状气缸套的观察结果如图2和图3所示，其中，图2是本发明实施例4提供的由实施例1涂料液制得的针刺状气缸套的数码照片图，图3是本发明实施例4提供的由实施例1涂料液制得的针刺状气缸套沿气缸套轴向拍摄的针刺状部位的数码照片图。根据图2和图3的可以获得以下量化结果：针刺状气缸套外表面的隆起的高度0.25mm；

2)由实施例2涂料液制得的针刺状气缸套的观察结果如图4和图5所示，其中，图4是本发明实施例4提供的由实施例2涂料液制得的针刺状气缸套的数码照片图，图5是本发明实施例4提供的由实施例2涂料液制得的针刺状气缸套沿气缸套轴向拍摄的针刺状部位的数码照片图。根据图4和图5的可以获得以下量化结果：针刺状气缸套外表面平均分布有多个隆起，80％以上的隆起的形状为针刺形、灯泡形、蘑菇形、锥形或珊瑚形，针刺状气缸套外表面的隆起平均高度1.05mm，每平方厘米隆起数量为41个，单个隆起底部截面面积0.79mm²；单个隆起在隆起平均高度3/5处的截面积为0.58mm²；单个隆起在距隆起根部0.2mm处的截面积为0.62mm²；

3)由实施例3涂料液制得的针刺状气缸套的观察结果如图6和图7所示，其中，图6是本发明实施例4提供的由实施例3涂料液制得的针刺状气缸套的数码照片图，图7是本发明实施例4提供的由实施例3涂料液制得的针刺状气缸套沿气缸套轴向拍摄的针刺状部位的数码照片图。根据图6和图7的可以获得以下量化结果：针刺状气缸套外表面平均分布有多个隆起，80％以上的隆起的形状为针刺形、灯泡形、蘑菇形、锥形或珊瑚形，针刺状气缸套外表面的隆起平均高度0.67mm，每平方厘米隆起数量为62个，单个隆起底部截面面积0.356mm²；单个隆起在隆起平均高度3/5处的截面积为0.25mm²；单个隆起在距隆起根部0.2mm处的截面积为0.21mm²。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于制备针刺状气缸套的涂料液，以重量份数计，包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的涂料液，其特征在于，所述阴离子表面活性剂包括十二烷基苯磺酸钠、十二烷基苯磺酸三乙醇胺、表面活性剂AS和十二烷基硫酸铵中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的涂料液，其特征在于，所述硅藻土的渗透率为2～3。

4.根据权利要求1所述的涂料液，其特征在于，所述硅藻土的堆积密度为0.33～0.65g/cm³。

5.根据权利要求1所述的涂料液，其特征在于，所述硅藻土的粒径为100～800目。

6.根据权利要求1所述的涂料液，其特征在于，所述蒙脱石的密度为2.0～2.7g/cm³。

7.根据权利要求1所述的涂料液，其特征在于，所述蒙脱石的膨胀倍数为30～50。

8.根据权利要求1所述的涂料液，其特征在于，所述蒙脱石的粒径为0.2～1μm。

9.根据权利要求1所述的涂料液，其特征在于，以重量份数计，包括以下组分：

10.一种权利要求1～9任一项所述涂料液的制备方法，包括以下步骤：

将阴离子表面活性剂、丹宁酸、烧碱、硅藻土、蒙脱石和水混合，得到涂料液。