CN107236941A - 一种抗穴蚀气缸套表面处理用催化渗合金液及其表面处理方法 - Google Patents

一种抗穴蚀气缸套表面处理用催化渗合金液及其表面处理方法 Download PDF

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薛向阳
张竞
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Abstract

本发明公开了一种抗穴蚀气缸套表面处理用催化渗合金液，每升催化渗合金液由以下原料溶解于水中而得：硫酸镍22~27克、次亚磷酸钠25~30克、醋酸钠10~15克、乳酸20~25克、柠檬酸钠5~10克、硫光粉0.001~0.006克、氨钾粉1.2~1.7克、碘钠粉0.005~0.015克；本发明还公开了采用上述催化渗合金液对气缸套进行表面处理的方法。本发明采用各食品级原料复配而成的水溶液作为催化渗合金液，渗合金层硬度及致密度均良好、与气缸套结合力强，表面渗合金层与气缸套结合力强；同时保护了环境，简化了工艺，降低了成本，提高了气缸套的抗穴蚀和抗疲劳能力，具有广阔的应用前景。

Description

一种抗穴蚀气缸套表面处理用催化渗合金液及其表面处理 方法
技术领域
本发明属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种抗穴蚀气缸套表面处理用催化渗合金液及其表面处理方法。
背景技术
气缸套工作时外圆与冷却水接触，可以将发动机燃烧后的余热传给冷却水，保持正常工作温度。长期工作后，气缸套与水接触部位由于“穴泡腐蚀”、“电化学腐蚀”和其它腐蚀的综合作用而引起严重的穴蚀；穴蚀可使气缸套外圆表面产生破坏性蜂窝状凹坑，甚至透过气缸壁形成孔洞，导致气缸套失效。为了防止气缸套发生穴蚀失效，可采取在气缸套外圆表面采用电镀铬层，但电镀铬工艺污染严重，且电镀生产线及工装要求较高，生产废品率也较高，所以应用受到限制。
申请号为201510421115.2的中国专利中公开气缸套化学镍磷复合镀处理方法，镀液参数如下：镀液中镍离子浓度4~8g/L，镀液中次亚磷酸钠浓度20~30g/L，这种化学镀镍技术，已为国内外的生产实践证明，是一种确有成效的高耐蚀工艺方法，尤其是对内燃机汽缸套外表面性能提升有显著的作用。但是，传统的化学镀液配制原料及废料对环境产生污染，造成重大损失；并且工艺复杂、难于控制，具有质量不稳定，生产成本高等缺点。
发明内容
基于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种抗穴蚀气缸套表面处理用催化渗合金液，通过各种食品级原料复配而成，对水、大气及土壤无污染，达到环保要求。
本发明还提供了利用上述催化渗合金液对气缸套进行表面处理的方法，工艺简单、易于控制，产品质量稳定，成本大幅降低。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种抗穴蚀气缸套表面处理用催化渗合金液，每升催化渗合金液由以下原料溶解于水中而得：硫酸镍 22~27克、次亚磷酸钠 25~30克、醋酸钠 10~15克、乳酸 20~25克、柠檬酸钠5~10克、硫光粉 0.001~0.006克、氨钾粉 1.2~1.7克、碘钠粉 0.005~0.015克。
优选地，一种抗穴蚀气缸套表面处理用催化渗合金液，每升催化渗合金液由以下原料溶解于水中而得：硫酸镍 25克、次亚磷酸钠 28克、醋酸钠 13克、乳酸 22克、柠檬酸钠8克、硫光粉 0.004克、氨钾粉 1.5克、碘钠粉 0.01克。
上述抗穴蚀气缸套表面处理用催化渗合金液的pH为4.6~4.8。
采用上述催化渗合金液对气缸套进行表面处理的方法，将气缸套脱脂、一次水洗，活化1~1.5分钟，二次水洗；然后浸入85~88℃的催化渗合金液中1~2小时，取出气缸套后，三次水洗，再用60~70℃的水冲洗，风干，得到表面处理完成的气缸套。
优选地，脱脂温度为50~55℃。
优选地，所述活化指采用质量分数为8~10%的硫酸常温浸泡。
进一步，所述一次水洗、二次水洗及三次水洗均采用常温水洗。
上述抗穴蚀气缸套表面处理用催化渗合金液使用前摇匀，并检测镍离子浓度及pH，防止出现固体沉淀，影响溶液均匀度。
本发明采用硫酸镍（镍盐）、次亚磷酸钠（还原剂）、醋酸钠（缓冲剂）、乳酸（络合剂）、柠檬酸钠（络合剂、缓冲剂）、硫光粉（促进剂、光亮剂）、氨钾粉（促进剂、结合剂）及碘钠粉（促进剂、稳定剂）复配而成的水溶液作为催化渗合金液，对气缸套进行表面处理后，渗合金层硬度及致密度均良好、与气缸套结合力强。本发明采用食品级原料，保护了环境，简化了工艺，降低了成本，提高了气缸套的抗穴蚀和抗疲劳能力，具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为实施例1表面处理完成的气缸套断面的金相图。
具体实施方式
为了使本发明的技术目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作出进一步的说明，但所述实施例旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。
实施例1
一种抗穴蚀气缸套表面处理用催化渗合金液，每升催化渗合金液由以下原料溶解于水中而得：硫酸镍 25克、次亚磷酸钠 28克、醋酸钠 13克、乳酸 22克、柠檬酸钠 8克、硫光粉0.004克、氨钾粉 1.5克、碘钠粉 0.01克。
上述催化渗合金液的制备方法：按比例称取各原料，加水溶解，待固体原料全部溶解后，即可。
采用上述催化渗合金液对气缸套（康明斯114）进行表面处理的方法：将气缸套于50~55℃脱脂20分钟，常温水洗1分钟，再于50~55℃脱脂20分钟，常温水洗1分钟，采用质量分数为8%的硫酸常温浸泡活化75秒，常温水洗2次，每次水洗1分钟；浸入85~88℃的催化渗合金液中1.5小时，然后取出气缸套，并常温水洗2分钟，再用60~70℃的水清洗2分钟，风干，得到表面处理完成的气缸套。
实施例2
一种抗穴蚀气缸套表面处理用催化渗合金液，每升催化渗合金液由以下原料溶解于水中而得：硫酸镍 22克、次亚磷酸钠 25克、醋酸钠 10克、乳酸 20克、柠檬酸钠 5克、硫光粉0.001克、氨钾粉 1.2克、碘钠粉 0.005克。
上述催化渗合金液的制备方法：按比例称取各原料，加水溶解，待固体原料全部溶解后，即可。
采用上述催化渗合金液对气缸套（康明斯114）进行表面处理的方法：将气缸套于50~55℃脱脂20分钟，常温水洗1分钟，再于50~55℃脱脂20分钟，常温水洗1分钟，采用质量分数为9%的硫酸常温浸泡活化75秒，常温水洗2次，每次水洗1分钟；浸入85~88℃的催化渗合金液中2小时，然后取出气缸套，并常温水洗2分钟，再用60~70℃的水清洗2分钟，风干，得到表面处理完成的气缸套。
实施例3
一种抗穴蚀气缸套表面处理用催化渗合金液，每升催化渗合金液由以下原料溶解于水中而得：硫酸镍 27克、次亚磷酸钠 30克、醋酸钠 15克、乳酸 25克、柠檬酸钠 10克、硫光粉0.006克、氨钾粉 1.7克、碘钠粉 0.015克。
上述催化渗合金液的制备方法：按比例称取各原料，加水溶解，待固体原料全部溶解后，即可。
采用上述催化渗合金液对气缸套（康明斯114）进行表面处理的方法：将气缸套于50~55℃脱脂20分钟，常温水洗1分钟，再于50~55℃脱脂20分钟，常温水洗1分钟，采用质量分数为10%的硫酸常温浸泡活化75秒，常温水洗2次，每次水洗1分钟；浸入85~88℃的催化渗合金液中1小时，然后取出气缸套，并常温水洗2分钟，再用60~70℃的水清洗2分钟，风干，得到表面处理完成的气缸套。
对实施例1表面处理后的气缸套断面进行镶嵌、抛光和浸蚀，然后采用金相显微镜观测断面，如图1所示，经测量，渗合金层的厚度为20 µm。
实施例1至3表面处理后形成的渗合金层厚度为0.02~0.023 mm，渗合金层硬度淬火前HV0.2为540左右、淬火后HV0.2为860左右。渗合金表面采用腐蚀剂侵蚀，出现蓝色为腐蚀剂与汽缸套基体发生反应，即为渗合金层存在孔洞，经检测，实施例1至3得到的渗合金层致密度均良好。将经过表面处理的气缸套加热到300℃，并保温1 h，然后放入室温水中，观察渗合金层无起皮、脱落，说明渗合金层的结合力强。经过穴蚀试验，实施例1至3表面处理后气缸套的抗穴蚀和抗疲劳能力可以提高80~100%，即是普通气缸套的1.8~2.0倍。

Claims (5)

1.一种抗穴蚀气缸套表面处理用催化渗合金液，其特征在于，每升催化渗合金液由以下原料溶解于水中而得：硫酸镍 22~27克、次亚磷酸钠 25~30克、醋酸钠 10~15克、乳酸 20~25克、柠檬酸钠 5~10克、硫光粉 0.001~0.006克、氨钾粉 1.2~1.7克、碘钠粉 0.005~0.015克。
2.根据权利要求1所述的抗穴蚀气缸套表面处理用催化渗合金液，其特征在于，每升催化渗合金液由以下原料溶解于水中而得：硫酸镍 25克、次亚磷酸钠 28克、醋酸钠 13克、乳酸 22克、柠檬酸钠 8克、硫光粉 0.004克、氨钾粉 1.5克、碘钠粉 0.01克。
3.采用权利要求1或2所述催化渗合金液对气缸套进行表面处理的方法，其特征在于：将气缸套脱脂、一次水洗，活化1~1.5分钟，二次水洗；然后浸入85~88℃的催化渗合金液中1~2小时，取出气缸套后，三次水洗，再用60~70℃的水冲洗，风干，得到表面处理完成的气缸套。
4.根据权利要求3所述催化渗合金液对气缸套进行表面处理的方法，其特征在于：脱脂温度为50~55℃。
5.根据权利要求3所述催化渗合金液对气缸套进行表面处理的方法，其特征在于：所述活化指采用质量分数为8~10%的硫酸常温浸泡。
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