CN107385433A - 一种提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法，包括以下步骤：S1、将气门置于活化液中浸泡，然后水洗至中性，打磨，再水洗，干燥，得到物料A；S2、将物料A进行喷砂处理，得到物料B；S3、将物料B进行等离子熔覆处理，得到物料C；S4、将物料C进行热处理。本发明提出的一种提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法，通过优化工艺，镀层材料与基体结合紧密，分布均匀，有效提高了气门的耐高温、耐腐蚀性和抗蠕变性，有效延长了气门的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及金属材料技术领域，尤其涉及一种提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法。
背景技术
气门通常分为进气门和排气门，进气门的作用是将空气吸入发动机内，与燃料混合燃烧，排气门的作用是将燃烧后的废气排出并散热。气门工作环境恶劣，工作时需要承受较高的机械负荷和热负荷，同时还要承受落座冲击负荷及燃气压力所给予的静负荷，因此对其性能具有一定的要求。为提高基体材料的性能，在基体材料表面附着具有一定结合强度的薄层材料，以克服基体材料的某种缺陷，改善其表面特性，是目前较为经济有效的方法。为提高气门的性能，常在气门表面镀层，而目前镀层后的气门在耐磨性与耐腐蚀性上还有待改善，无法有效延长气门的正常使用寿命。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法，通过优化工艺，镀层材料与基体结合紧密，分布均匀，有效提高了气门的耐高温、耐腐蚀性和抗蠕变性，有效延长了气门的使用寿命。
本发明提出的一种提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法，包括以下步骤：
S1、将气门置于活化液中浸泡，然后水洗至中性，打磨，再水洗，干燥，得到物料A；
S2、将物料A进行喷砂处理，得到物料B；
S3、将物料B进行等离子熔覆处理，得到物料C；
S4、将物料C进行热处理。
优选地，S1中，活化液由盐酸、柠檬酸、次氯酸中的一种或两种以上组成。
优选地，S2中，喷砂处理的工艺参数为：喷砂气体压力为0.6-0.7MPa，喷砂距离为4-10cm，喷砂角度为30°-90°。
优选地，S3中，等离子熔覆处理过程中的工艺参数具体如下：采用同步送粉，离子气体流量为2-4L/min，保护气体为氩气且氩气流量为5-8L/min，转移弧电压为36-40V，转移电流为80-100A，喷距为1.5-3cm，功率为2-2.5KW，扫描速度为5-8mm/s，等离子弧光斑直径为1.2-2.2mm，等离子熔覆层厚度为0.8-1.5mm。
优选地，等离子熔覆处理过程中，采用由合金粉末与陶瓷粉末按重量比为100-120:0.8-1.5组成的混合粉末，且混合粉末的粒度为220-250目。
优选地，合金粉末按质量分数包括以下组分：Cr：15-20％、C：0.4-0.65％、B：0.1-0.3％、Si：0.5-0.8％、Mn：0.4-0.6％、Cu：0.5-0.8％、Ni：1.5-3％、Zn：0.1-0.25％、Sn：0.1-0.2％、Nb：0.2-0.3％、Sr：0.1-0.16％、La：0.2-0.5％、Ce：0.65-1％、Nd：0.5-0.8％、Y：0.1-0.3％，余量为Fe及不可避免的杂质。
具体实施例中，Cr的质量分数还可以为15.5％、16％、16.5％、17％、18％、19％，C的质量分数还可以为0.42％、0.45％、0.48％、0.52％、0.55％、0.6％、0.62％，B的质量分数还可以为0.12％、0.15％、0.18％、0.22％、0.25％、0.28％，Si的质量分数还可以为0.54％、0.58％、0.65％、0.68％、0.72％、0.76％，Mn的质量分数还可以为0.42％、0.45％、0.5％、0.52％、0.55％、0.58％，Cu的质量分数还可以为0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％，Ni的质量分数还可以为1.65％、1.8％、2％、2.2％、2.5％、2.8％，Zn的质量分数还可以为0.14％、0.18％、0.2％、0.22％、0.24％，Sn的质量分数还可以为0.12％、0.14％、0.15％、0.16％、0.18％，Nb的质量分数还可以为0.22％、0.24％、0.25％、0.26％、0.28％，Sr的质量分数还可以为0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％，La的质量分数还可以为0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％，Ce的质量分数还可以为0.7％、0.75％、0.8％、0.85％、0.9％，Nd的质量分数还可以为0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％，Y的质量分数还可以为0.14％、0.18％、0.2％、0.22％、0.25％、0.28％，余量为Fe及不可避免的杂质。
优选地，陶瓷粉末由WC、TiC和BN按重量比为1-2:3-4:1.5-2组成。
优选地，S4中，热处理工艺如下：将物料C经12-15min升温至120-150℃，保温1-1.5h，然后经8-10min升温至180-220℃，保温1-1.5h，再升温至280-320℃，保温30-40min，然后以4-6℃/min的速度降至室温，静置6-8h。
本发明中选择盐酸、柠檬酸、次氯酸中的一种或两种以上混合作为活化液浸泡气门，然后水洗至中性，打磨，再水洗，干燥，有效除去气门需要镀层部位的金属氧化膜，使其露出新鲜金相组织，形成一层活化表面，打磨有利于提高气门需要镀层部位的粗糙度，有效提高等离子熔覆效果；再通过喷砂处理，合理设置喷砂处理的工艺参数，有效改善气门的机械性能，提高气门的抗疲劳性，同时进一步提高等离子熔覆效果；等离子熔覆过程中选用合金粉末与陶瓷粉末配合作为镀层材料，合金粉末中通过控制Cr、Si、Ni、Mn、Cu的含量，为镀层后的气门具有良好的耐腐蚀性、耐高温性、硬度、强度与耐磨性奠定了基础，B、Nb、Sr配合，使镀层的内部组织致密，细化结晶，避免晶间腐蚀，进一步改善镀层整体性能，且通过增加合金粉末中稀有元素La、Ce、Nd、Y的含量，提高镀层中的形核率，有效细化且改善了镀层中各初生碳化物及强化相的大小与分布，提高镀层的整体性能；陶瓷粉末中WC、TiC和BN配合，在镀层夹杂与复合效果好，同时起到弥散强化效果，进一步提高镀层的耐高温、耐腐蚀性和抗蠕变性能；再通过优化热处理工艺，进一步改善镀层的组织结构，有效细化气门镀层内部组织，镀层中各组分的分散性良好，镀层与气门基体材料的结合强度大，提高了气门的硬度、强度、抗冲击性及耐高温、耐腐蚀等性能。本发明提出的一种延长气门使用寿命的加工方法，有效提高了气门的整体性能，使其具有良好的耐高温、耐腐蚀、耐磨及抗蠕变性，有效延长气门的使用寿命。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法，包括以下步骤：
S1、将气门置于活化液中浸泡，然后水洗至中性，打磨，再水洗，干燥，得到物料A；
S2、将物料A进行喷砂处理，得到物料B；
S3、将物料B进行等离子熔覆处理，得到物料C；
S4、将物料C进行热处理。
实施例2
本发明提出的一种提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法，包括以下步骤：
S1、将气门置于活化液中浸泡，然后水洗至中性，打磨，再水洗，干燥，得到物料A；其中，活化液由盐酸、柠檬酸、次氯酸中的一种或两种以上组成；
S2、将物料A进行喷砂处理，得到物料B；其中，喷砂处理的工艺参数为：喷砂气体压力为0.6MPa，喷砂距离为4cm，喷砂角度为30°；
S3、将物料B进行等离子熔覆处理，得到物料C；其中，等离子熔覆处理过程中的工艺参数具体如下：采用同步送粉，离子气体流量为2L/min，保护气体为氩气且氩气流量为5L/min，转移弧电压为36V，转移电流为80A，喷距为1.5cm，功率为2KW，扫描速度为5mm/s，等离子弧光斑直径为1.2mm，等离子熔覆层厚度为0.8mm；等离子熔覆处理过程中，采用由合金粉末与陶瓷粉末按重量比为100:0.8组成的混合粉末，且混合粉末的粒度为220目；合金粉末按质量分数包括以下组分：Cr：15％、C：0.65％、B：0.1％、Si：0.8％、Mn：0.4％、Cu：0.8％、Ni：1.5％、Zn：0.25％、Sn：0.1％、Nb：0.3％、Sr：0.1％、La：0.5％、Ce：0.65％、Nd：0.8％、Y：0.1％，余量为Fe及不可避免的杂质；陶瓷粉末由WC、TiC和BN按重量比为1:3:1.5组成；
S4、将物料C经12min升温至120℃，保温1.5h，然后经8min升温至180℃，保温1.5h，再升温至280℃，保温40min，然后以4℃/min的速度降至室温，静置6h。
实施例3
本发明提出的一种提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法，包括以下步骤：
S1、将气门置于活化液中浸泡，然后水洗至中性，打磨，再水洗，干燥，得到物料A；其中，活化液由盐酸、柠檬酸、次氯酸中的一种或两种以上组成；
S2、将物料A进行喷砂处理，得到物料B；其中，喷砂处理的工艺参数为：喷砂气体压力为0.65MPa，喷砂距离为8cm，喷砂角度为60°；
S3、将物料B进行等离子熔覆处理，得到物料C；其中，等离子熔覆处理过程中的工艺参数具体如下：采用同步送粉，离子气体流量为3L/min，保护气体为氩气且氩气流量为6.5L/min，转移弧电压为38V，转移电流为90A，喷距为2.2cm，功率为2.2KW，扫描速度为7mm/s，等离子弧光斑直径为1.8mm，等离子熔覆层厚度为1mm；等离子熔覆处理过程中，采用由合金粉末与陶瓷粉末按重量比为110:1.2组成的混合粉末，且混合粉末的粒度为240目；合金粉末按质量分数包括以下组分：Cr：17.5％、C：0.52％、B：0.2％、Si：0.65％、Mn：0.5％、Cu：0.65％、Ni：2.2％、Zn：0.18％、Sn：0.15％、Nb：0.25％、Sr：0.12％、La：0.35％、Ce：0.7％、Nd：0.65％、Y：0.22％，余量为Fe及不可避免的杂质；陶瓷粉末由WC、TiC和BN按重量比为1.5:3.4:1.8组成；
S4、将物料C经14min升温至135℃，保温1.2h，然后经9min升温至200℃，保温1.2h，再升温至300℃，保温35min，然后以5℃/min的速度降至室温，静置7h。
实施例4
本发明提出的一种提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法，包括以下步骤：
S1、将气门置于活化液中浸泡，然后水洗至中性，打磨，再水洗，干燥，得到物料A；其中，活化液由盐酸、柠檬酸、次氯酸中的一种或两种以上组成；
S2、将物料A进行喷砂处理，得到物料B；其中，喷砂处理的工艺参数为：喷砂气体压力为0.7MPa，喷砂距离为10cm，喷砂角度为90°；
S3、将物料B进行等离子熔覆处理，得到物料C；其中，等离子熔覆处理过程中的工艺参数具体如下：采用同步送粉，离子气体流量为4L/min，保护气体为氩气且氩气流量为8L/min，转移弧电压为40V，转移电流为100A，喷距为3cm，功率为2.5KW，扫描速度为8mm/s，等离子弧光斑直径为2.2mm，等离子熔覆层厚度为1.5mm；等离子熔覆处理过程中，采用由合金粉末与陶瓷粉末按重量比为120:1.5组成的混合粉末，且混合粉末的粒度为250目；合金粉末按质量分数包括以下组分：Cr：20％、C：0.4％、B：0.3％、Si：0.5％、Mn：0.6％、Cu：0.5％、Ni：3％、Zn：0.1％、Sn：0.2％、Nb：0.2％、Sr：0.16％、La：0.2％、Ce：1％、Nd：0.5％、Y：0.3％，余量为Fe及不可避免的杂质；陶瓷粉末由WC、TiC和BN按重量比为2:4:2组成；
S4、将物料C经15min升温至150℃，保温1h，然后经10min升温至220℃，保温1h，再升温至320℃，保温30min，然后以6℃/min的速度降至室温，静置8h。
实施例5
本发明提出的一种提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法，包括以下步骤：
S1、将气门置于活化液中浸泡，然后水洗至中性，打磨，再水洗，干燥，得到物料A；其中，活化液由盐酸、柠檬酸、次氯酸中的一种或两种以上组成；
S2、将物料A进行喷砂处理，得到物料B；其中，喷砂处理的工艺参数为：喷砂气体压力为0.7MPa，喷砂距离为4cm，喷砂角度为45°；
S3、将物料B进行等离子熔覆处理，得到物料C；其中，等离子熔覆处理过程中的工艺参数具体如下：采用同步送粉，离子气体流量为2.5L/min，保护气体为氩气且氩气流量为6L/min，转移弧电压为40V，转移电流为80A，喷距为1.5cm，功率为2KW，扫描速度为8mm/s，等离子弧光斑直径为1.5mm，等离子熔覆层厚度为1.2mm；等离子熔覆处理过程中，采用由合金粉末与陶瓷粉末按重量比为120:0.8组成的混合粉末，且混合粉末的粒度为240目；合金粉末按质量分数包括以下组分：Cr：16.5％、C：0.45％、B：0.15％、Si：0.6％、Mn：0.45％、Cu：0.6％、Ni：2％、Zn：0.15％、Sn：0.12％、Nb：0.23％、Sr：0.12％、La：0.25％、Ce：0.7％、Nd：0.65％、Y：0.15％，余量为Fe及不可避免的杂质；陶瓷粉末由WC、TiC和BN按重量比为1.2:3.5:1.6组成；
S4、将物料C经14min升温至140℃，保温1.2h，然后经9min升温至200℃，保温1.2h，再升温至290℃，保温36min，然后以4.5℃/min的速度降至室温，静置6.8h。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将气门置于活化液中浸泡，然后水洗至中性，打磨，再水洗，干燥，得到物料A；
S2、将物料A进行喷砂处理，得到物料B；
S3、将物料B进行等离子熔覆处理，得到物料C；
S4、将物料C进行热处理。
2.根据权利要求1所述提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法，其特征在于，S1中，活化液由盐酸、柠檬酸、次氯酸中的一种或两种以上组成。
3.根据权利要求2所述提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法，其特征在于，S2中，喷砂处理的工艺参数为：喷砂气体压力为0.6-0.7MPa，喷砂距离为4-10cm，喷砂角度为30°-90°。
4.根据权利要求1所述提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法，其特征在于，S3中，等离子熔覆处理过程中的工艺参数具体如下：采用同步送粉，离子气体流量为2-4L/min，保护气体为氩气且氩气流量为5-8L/min，转移弧电压为36-40V，转移电流为80-100A，喷距为1.5-3cm，功率为2-2.5KW，扫描速度为5-8mm/s，等离子弧光斑直径为1.2-2.2mm，等离子熔覆层厚度为0.8-1.5mm。
5.根据权利要求4所述提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法，其特征在于，等离子熔覆处理过程中，采用由合金粉末与陶瓷粉末按重量比为100-120:0.8-1.5组成的混合粉末，且混合粉末的粒度为220-250目。
6.根据权利要求5所述提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法，其特征在于，合金粉末按质量分数包括以下组分：Cr：15-20％、C：0.4-0.65％、B：0.1-0.3％、Si：0.5-0.8％、Mn：0.4-0.6％、Cu：0.5-0.8％、Ni：1.5-3％、Zn：0.1-0.25％、Sn：0.1-0.2％、Nb：0.2-0.3％、Sr：0.1-0.16％、La：0.2-0.5％、Ce：0.65-1％、Nd：0.5-0.8％、Y：0.1-0.3％，余量为Fe及不可避免的杂质。
7.根据权利要求5所述提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法，其特征在于，陶瓷粉末由WC、TiC和BN按重量比为1-2:3-4:1.5-2组成。
8.根据权利要求1所述提高气门耐磨耐腐蚀的加工方法，其特征在于，S4中，热处理工艺如下：将物料C经12-15min升温至120-150℃，保温1-1.5h，然后经8-10min升温至180-220℃，保温1-1.5h，再升温至280-320℃，保温30-40min，然后以4-6℃/min的速度降至室温，静置6-8h。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20171124 |