CN1081742A - 活塞与活塞环稀土元素表面处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种活塞与活塞环稀土元素表面处 理工艺。将活塞与活塞环浸入装满机油的箱式油浴 炉内，按本发明工艺的升温速率升温，在温度200℃ 时加入稀土元素浆料，而后再升温240～270℃，冷却 至200℃再次加浆料，再次升温至240～270℃停炉 降温，加入的浆料含铈、镧、锆、重铬酸盐、硅酸钠、十 八酸锡、正癸醇、亚硝酸盐等化合物用机油调配成浆 料，经过此处理后使活塞、活塞环表面附着稀土元素， 从而提高其强度和硬度，延长发动机使用寿命，由一 般行驶4.5～5万km，延长到10万km，开始三保作 业，节约油耗显著。

Description

本发明涉及活塞与活塞环稀土元素表面处理工艺。

汽车发动机活塞与缸孔装配均留有一定的配合间隙即所谓滑动配合。按交通部技术管理规定，配合间隙为0.08～0.10mm。近几年生产的国产发动机如东风140、解放141配合间隙为0.03～0.06mm，BJ130、212汽车均为492Q发动机，配合间隙为0.018～0.05mm，它是湿式缸套组合配套，一般不用镗缸加工，但寿命没有140、141寿命长，与进口汽车发动机相比也有很大差距，进口汽车发动机平均能行驶20～30万km，一般不进行大修，而国产汽车发动机从结构与布局上与进口车比较均相差不多，但是发动机行驶几万km后，发动机就出现漏油，冒黑烟，这不仅浪费燃油同时也污染环境，究其原因是设备部件性能和加工精度不好。一般汽车配件厂生产的活塞，出厂前都是成批量的进行表面处理和淬火处理，在处理过程由于活塞所处位置不同，它们各自承受的温度条件不一样，因此出现同一批处理的活塞表面强度和硬度就不尽相同，装配出来的发动机使用寿命也就不一样，由此可以看出活塞与活塞环配件的质量对于延长发动机寿命是一个非常至关重要的课题。

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种活塞与活塞环稀土元素表面处理工艺，以提高其表面强度和硬度延长发动机的使用寿命，本发明另一目的，在于提高活塞与活塞环耐高温、耐摩擦、耐摩蚀性能，使发动机达到“无隙或过盈装配”技术。

实现本发明的技术方案是：

一、表面处理工艺

a、活塞表面处理与升温曲线

将铝合金活塞上下两层交错排列安放在支架上，浸入盛有机械油的箱式油浴炉内，采用电加热以2小时速率升温至100℃，再以25小时速率继续升温至200℃，然后均匀全方向投放已配好的稀土元素浆料3～5分钟后投完，再以20小时速率继续升温至240℃，停止加热，待自然降温至200℃时，再次全方向投放已配好的稀土元素浆料，再以20小时速率升温至240℃，停炉，随炉温冷却至室温为止。

b、活塞环表面处理与升温曲线

将铸铁活塞环上下两层交错排列安放在支架上，浸入盛有机械油的箱式油浴炉内，以1小时速率升温至100℃，再以20小时速率升温至200℃，然后均匀全方向投放已配好的稀土元素浆料，3～5分钟后投完，再以25小时速率继续升温至240℃和以2小时速率升温至270℃，停止加热，待温度降至200℃时，再次全方向投放已配好的稀土元素浆料，再以25小时速率升温至240℃和以2小时速率升温至270℃停炉，而后随炉温冷却至室温为止。

二、稀土元素浆料组成

a、铝合金活塞稀土元素浆料组成（W%）为：

十八酸锡  0.1～0.3  亚硝酸盐  0.1～0.3

正癸醇  0.01～0.15  硝酸镧  0.15～0.4

硫酸氧锆  0.05～0.3  二氰二胺  0.05～0.25

重铬酸盐  0.1～0.4  氢氧化钠  0.1～0.3

硅酸钠  0.15～0.3  铈  1.1～2.0

镧  1.5～2.7  硼氟化钾  0.1～0.25

上述组成混合后，用32＃～40＃机械油调配成浆体。

b、铸铁活塞环稀土元素浆料组成（W%）为：

磷酸二氢锰  0.1～0.5  亚硝酸盐  0.15～0.4

亚磷酸三丁酯  0.05～0.25  重铬酸盐  0.45～0.7

磷酸铁锰(酸式)  0.3～0.7  二乙胺  0.05～0.2

氢氧化钠  0.03～0.2  硅酸钠  0.25～0.5

铈  1.0～1.5  镧  1.15～2.0

上述组成混合后，用32＃～40＃机械油调配成浆体。

箱式油浴炉内的机械油，经过3～5次表面处理后，油的粘度增稠需更换新的机械油，更换下来的机械油易挥发分被除去，粘度大且含稀土元素，用它装配发动机具有耐高温，润滑性能好的特点，可使缸壁始终有一层油膜存在，无半干摩擦和干摩擦的情况。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

1、采用本发明表面处理的活塞与活塞环经中国科技大学电子探针、X光谱仪检测证明其表面附着稀土元素，具有耐高温、耐摩擦、耐腐蚀的性能，因而降低摩擦系数，热稳定性好。

2、采用本发明表面处理的活塞与活塞环可实现“无隙或过盈装配技术”，提高密封精度，漏气量减少和不拉缸的特点，可节约燃油10%左右，润滑油50%。

3、采用本发明工艺装配的发动机，污气排放CO一般为2～3%，HO一般为500～800ppm，低于国际和国内标准。

4、经表面处理的活塞与活塞环，可延长发动机大修间隔里程，按交通部规定三级保养为4.5～5万km，本发明工艺为10万km左右开始三保作业。

5、经表面处理的活塞与活塞环，冷车起动容易减少冷车敲缸响。

6、使用本发明工艺处理的活塞与活塞环装配的汽车发动机，于86年经安徽省汽车研究所进行台架试验结果表明，压缩压力比设计指标10kgf/cm²，平均提高6.5%，最大功率比设计指标提高1.7%，最大扭矩比设计指标提高7.6%，最低燃油消耗量却比设计指标降低3.55%。

实施例1（活塞）

稀土浆料配制：称取十八酸锡0.03g，亚硝酸钠0.046g，正癸醇0.026g，硼氟化钾0.07g，硝酸镧0.08g，硫酸氧锆0.06g，二氰二胺0.046g，重铬酸钠0.12g，氢氧化钠0.03g，硅酸钠0.13g，铈0.35g，镧0.4g，将上述组成混合用32＃机油调配成浆状待用。将150kg32＃机油装入箱式油浴炉内，36个铝合金活塞上下两层交错排列安放在支架上，将其浸入油浴炉内，以2小时速率升温至100℃，再以25小时速率升温至200℃，然后将上述配好的浆料1/2用量投放到油浴炉内，再以20小时速率升温至240℃，停止加热，待冷却至200℃时，将乘下的1/2浆料再次投放到油浴炉内，再以20小时速率升温至240℃，停炉随炉温降至室温为止。

实施例2（活塞环）

稀土浆料配制：称取磷酸二氢锰0.058g、亚硝酸盐0.09g、亚磷酸三丁酯0.25g，磷酸铁锰（酸式）0.14g，二乙胺0.03g，重铬酸钠0.14g，硅酸钠0.09g，铈0.29g，镧0.32g，上述组分混合后用32＃机油调配成浆料待用。取150kg机油装入箱式油浴炉内，将36个活塞环（铸铁）上下两层交错放在支架上，然后浸入在油浴炉内，以1小时速率升温至100℃，再以20小时速率升温至200℃，然后把上述配好的浆料，用其一半投放到油浴炉内，再以25小时速率升温至240℃和以2小时速率升温至270℃，停止加热待温度降至200℃时，再次将乘下的浆料投放到油浴炉内，再以25小时速率升温至240℃和以2小时速率升温至270℃，停炉随炉温冷却至室温为止。

Claims (6)

1、一种活塞与活塞环稀土元素表面处理工艺，其特征在于将活塞浸入盛有机械油的箱式油浴炉内，以2小时速率升温至100℃，再以25小时速率继续升温至200℃，然后均匀全方向投入已配好的稀土元素浆料，再以20小时速率继续升温至240℃，停止加热，待自然降温至200℃时，再次加入已配好的稀土元素浆料，再以20小时速率升温至240℃，停炉，随炉温冷却至室温为止。

2、如权利要求1所述的处理工艺，其特征在于稀土元素浆料组成（W%）为：

十八酸锡  0.1～0.3  亚硝酸盐  0.1～0.3

正癸醇  0.01～0.15  硝酸镧  0.15～0.4

硫酸氧锆  0.05～0.3  二氰二胺  0.05～0.25

重铬酸盐  0.1～0.4  氢氧化钠  0.1～0.3

硅酸钠  0.15～0.3  铈  1.1～2.0

镧  1.5～2.7  硼氟化钾  0.1～0.25

上述组成混合后，用32＃～40＃机械油调配成浆体。

3、一种活塞与活塞环稀土元素表面处理工艺，其特征在于将活塞环浸入盛有机械油的箱式油浴炉内，以1小时速率升温至100℃，再以20小时速率升温至200℃，然后均匀全方向投入已配好的稀土元素浆料，再以25小时速率继续升温至240℃和以2小时速率升温至270℃，停止加热，待温度降至200℃时，再次全方向投入已配好的稀土元素浆料，再以25小时的速率升温至240℃和以2小时速率升温至270℃，停炉，而后随炉温冷却至室温为止。

4、如权利要求3所述的处理工艺，其特征在于所述稀土元素浆料组成（W%）为：

磷酸二氢锰  0.1～0.5  亚硝酸盐  0.15～0.4

亚磷酸三丁酯  0.05～0.25  重铬酸盐  0.45～0.7

磷酸铁锰(酸式)  0.3～0.7  二乙胺  0.05～0.2

氢氧化钠  0.03～0.2  硅酸钠  0.25～0.5

铈  1.0～1.5  镧  1.15～2

上述组成混合后，用32＃～40＃机械油调配成浆体。

5、如权利要求1、3所述的处理工艺，其特征在于所述的活塞与活塞环系市场销售的发动机配件，活塞材质为铝合金，活塞环材质为铸铁。

6、如权利要求1、3所述的处理工艺，其特征在于从箱式油浴炉内更换出的机械油，用于装配发动机。