CN106583711A

CN106583711A - 一种电动汽车减振器用低摩擦活塞的制备方法

Info

Publication number: CN106583711A
Application number: CN201611268727.3A
Authority: CN
Inventors: 葛莲
Original assignee: YANGZHOU LEADER POWDER METALLURGY Co Ltd
Current assignee: YANGZHOU LEADER POWDER METALLURGY Co Ltd
Priority date: 2016-12-31
Filing date: 2016-12-31
Publication date: 2017-04-26

Abstract

本专利的目的在于提供一种电动汽车减振器用低摩擦活塞的制备方法，采用粉末冶金特殊的混粉工艺制备的减振器活塞，在混粉时加入润滑剂，在较小压力下压制成形，在活塞生坯烧结时采用RBO装置，以天然气为主要燃气，经喷嘴混合燃烧产生的热气流直接脱蜡烧结件，以求达到快速脱蜡的目的。然后将活塞放置到真空浸油机中，利用真空负压原理使活塞的孔隙被润滑剂占据，从而得到摩擦系数较小的减振器用活塞。此外该工艺操作稳定性高，可重复性强，设备简单，易于大批量生产。

Description

一种电动汽车减振器用低摩擦活塞的制备方法

技术领域

本发明属于粉末冶金技术领域，特别提供一种电动汽车减振器用低摩擦活塞的制备方法。

技术背景

活塞用于电动汽车减振器之中，减振器应用于车辆的悬挂系统上，当车架和车桥间受振动出现相对运动时，减振器内的活塞上下快速移动，减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的阻尼孔流入另一个腔内，此时活塞的外圆表面和活塞阻尼孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力，使汽车振动能量转化为油液热能，再由减振器吸收散发到大气中。在汽车减振器工作过程中，活塞由于运动频繁，外圆的侧面易造成磨损，从而导致油液从磨损处漏出，导致减振器失效，造成车辆颠簸。

目前电动汽车减振器用的低摩擦活塞普遍外加活塞环的方法增强耐磨性，但由于活塞活动频繁，活塞环与基体结合不够紧密等原因，影响活塞使用寿命。活塞外圈增加一个活塞环，如配合不紧凑，很容易产生易响，而且增加一个活塞环，加工工艺复杂，普遍成本偏高。

改良的聚四氟乙烯碳系摩擦系数极低，纳米铜粉和纳米石墨粉也都有很好的润滑效果，但活塞所处的环境决定了它不易直接应用润滑剂，因此通过粉末冶金工艺利用活塞内部的孔隙吸收润滑剂，在活塞工作过程中逐渐释放润滑剂，达到减小摩擦的作用，延长活塞使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动汽车减振器用低摩擦活塞的制备方法，采用粉末冶金特殊的混粉工艺制备的减振器活塞，在混粉时加入润滑剂，在较小压力下压制成形，在活塞生坯烧结时采用RBO装置，以天然气为主要燃气，经喷嘴混合燃烧产生的热气流直接脱蜡烧结件，以求达到快速脱蜡的目的。然后将活塞放置到真空浸油机中，利用真空负压原理使活塞的孔隙被润滑剂占据，从而得到摩擦系数较小的减振器用活塞。此外该工艺操作稳定性高，可重复性强，设备简单，易于大批量生产。具体过程如下：

（1）将铁粉、铁锰粉、石墨粉、硅铁粉、铜粉、硬脂酸锌按质量分数91.07~95.67%、13.0～20.0%、0.60~0.70%、3.13~5.43%、0.1~2.0%、0.5~0.8%配成活塞基体混合粉料；

（2）将上述混合粉料装入不锈钢罐中，加入钢球，球料比为3:1~6:1，在滚动球磨机中混合8~20h；

（3）将混匀后的粉料在450~550MPa压力下压制成活塞坯体，压坯密度为6.85~7.29g/cm3；

（4）将坯体在H2气氛条件下850~1200℃烧结2~3h，烧结体密度为6.85～7.29 g/cm3；

（5）将纳米铜粉、纳米石墨粉、聚四氟粉、润滑油按质量分数5~12%、5~10%、8~16%、62~82%混合成润滑剂，将烧结体浸入特殊润滑剂中，抽真空20~50min，然后取出即可得到耐磨减振器活塞产品。

其中，铁粉为水雾化铁粉，纯度>99%，粒度为-200目，经650~680℃、1hH2退火处理；锰铁粉纯度>99%，锰含量为20wt.%，粒度为-200~325目；石墨粉纯度>99%，粒度为20~50μm；硅铁粉纯度>99%，硅含量为15wt.%，粒度为-200~325目；铜粉纯度>99%，粒度为-200~325目；纳米铜粉纯度＞99%，粒度50~500nm；纳米石墨粉纯度＞99%，粒度50~500nm；聚四氟粉纯度＞99%，粒度0.5~5μm。

本专利：1）铁粉为合金基体，并与碳形成珠光体相，以保证合金具有一定强度、硬度及其他力学性能；2）加入硅元素的目的是与碳形成碳化硅强化相，提高基体耐磨性；3）将混合后的粉料在500~600MPa的较低压力下压制成活塞坯体，在H2气氛条件下850~1200℃烧结2~3h，可保证有较多孔隙吸收润滑剂，在活塞工作过程中，润滑剂从孔隙中渗出，增强耐磨性，延长活塞使用寿命。

本发明的优点在于：（1）能源消耗少、成本低：粉末冶金工艺烧结温度为850~1200℃，低于铸造熔炼温度（>1600℃）；

（2）性能优异：通过粉末冶金方法制造的活塞无疏松、缩孔、成分偏析和粗大片层组织等铸造缺陷，具有均匀细小的显微组织，同时通过添加纳米铜粉、纳米石墨粉、聚四氟乙烯作为润滑剂，利用真空负压原理可以均匀分散在铁基零件孔隙中，减小摩擦力，提高耐磨性；

（3）工艺稳定性高，设备需求小，易于实现工业化连续生产。

具体实施方式

实施实例1：

（1）称取-200目铁粉90.2g，50μm石墨粉0.50g，-200目锰铁粉3.50，-200目硅铁2.8g，-200目铜粉2.2g，硬脂酸锌0.98g，配制成混合料；

（2）将上述混合粉料装入不锈钢罐中，加入钢球，球料比为3:1，在滚动球磨机中混合8h。；

（3）将混匀后的粉料在500MPa压力下压制成活塞坯体，压坯密度为6.85g/cm3；

（4）将坯体在H2气氛中加热，与1100℃保温2h，烧结体密度为6.82g/cm3；

（5）称取500nm纳米铜粉10g，500nm纳米石墨粉9g，5μm聚四氟乙烯12g，润滑油65g，混合成润滑剂，将烧结体浸入润滑剂中，抽真空40min，然后取出即可得到减振器用低摩擦活塞产品。实施实例2：

（1）称取-200目铁粉86.2g，20μm石墨粉0.80g，锰铁粉4.8g，325目硅铁4.60g，325目铜粉2.6g，硬脂酸锌1g，配制成混合料；

（2）将上述混合粉料装入不锈钢罐中，加入钢球，球料比为6:1，在滚动球磨机中混合20h。；

（3）将混匀后的粉料在600MPa压力下压制成活塞坯体，压坯密度为7.28g/cm3；

（4）将坯体在H2气氛中加热，与1200℃保温1h，烧结体密度为7.26g/cm3；

（5）称取50nm纳米铜粉6g，50nm纳米石墨粉6g，0.5μm聚四氟乙烯9g，润滑油79g，混合润滑剂，将烧结体浸入润滑剂中，抽真空15min，然后取出即可得到减振器用低摩擦活塞产品。

实施实例3：

（1）称取-200目铁粉92.80g，40μm石墨粉0.75g，锰铁粉2.8g，325目硅铁2.20g，-200目铜粉1g，硬脂酸锌0.45g，配制成混合料；（2）将上述混合粉料装入不锈钢罐中，加入钢球，球料比为5:1，在滚动球磨机中混合15h。；

（3）将混匀后的粉料在550MPa压力下压制成活塞坯体，压坯密度为7.16 g/cm3；

（4）将坯体在H2气氛中加热，与1150℃保温1.5h，烧结体密度为7.12g/cm3；

（5）称取100nm纳米铜粉7g，100nm纳米石墨粉7g，0.5μm聚四氟乙烯15g，润滑油85g，混合成润滑剂，将烧结体浸入润滑剂中，抽真空30min，然后取出即可得到减振器用低摩擦活塞产品。

Claims

1.一种电动汽车减振器用低摩擦活塞的制备方法，其特征在于，在混粉时加入润滑剂，在450~550MPa压力下压制成形，然后进行烧结，经喷嘴混合燃烧产生的热气流直接脱蜡烧结件。

2.根据权利要求1所述的一种电动汽车减振器用低摩擦活塞的制备方法，其特征在于，烧结时采用RBO装置，以天然气为燃气。

3.根据权利要求1所述的一种电动汽车减振器用低摩擦活塞的制备方法，其特征在于，进一步的将烧结后的活塞放置到真空浸油机中，将活塞体在负压的条件下浸泡在润滑剂中，使润滑剂充填到活塞体表面的间隙中。

4.根据权利要求3所述的一种电动汽车减振器用低摩擦活塞的制备方法，其特征在于，所述润滑剂为纳米铜粉、纳米石墨粉、聚四氟粉、润滑油的混合物，按质量分数按上述顺序比为6~12%、5~10%、8~18%、65~86%混合；其中纳米铜粉纯度＞99%，粒度60~500nm；纳米石墨粉纯度＞99%，粒度50~500nm；聚四氟粉纯度＞99%，粒度0.5~5μm。

5.根据权利要求1所述的一种电动汽车减振器低摩擦活塞的制备方法，其特征在于，所述活塞体的制备方法如下：

1）将铁粉、铁锰粉、石墨粉、硅铁粉、铜粉、硬脂酸锌按质量分数91.28~95.78%、13.0~20.0%、0.70~0.86%、3.12~5.56%、0.2~2.5%、0.6~0.9%配成活塞基体混合粉料；

2）将上述混合粉料装入不锈钢罐中，加入钢球，球料比为3:1~6:1，在滚动球磨机中混合8~20h；

3）将混匀后的粉料在450~550MPa压力下压制成活塞坯体，压坯密度为6.85~7.29g/cm3；

4）将坯体在H2气氛条件下850~1200℃烧结2~3h，烧结体密度为6.85～7.29 g/cm3；

5）将活塞坯体浸入润滑剂中，抽真空30~60min，然后取出即可得到耐磨减振器活塞产品。

6.根据权利要求5所述的一种电动汽车减振器用低摩擦活塞的制备方法，其特征在于，铁粉为水雾化铁粉，纯度>99%，粒度为-200目，经650~680℃、1hH2退火处理；锰铁粉纯度>99%，锰含量为20wt.%，粒度为-200~325目；石墨粉纯度>99%，粒度为20~50μm；硅铁粉纯度>99%，硅含量为15wt.%，粒度为-200~325目；铜粉纯度>99%，粒度为-200~325目。