CN111379642B - 一种活塞表面纳米涂层的返修工艺和经返修后的活塞 - Google Patents

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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C22/00—Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive liquid, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals

Abstract

本发明提供了一种用于活塞的表面纳米涂层返修的喷砂，包括5～10重量份的铁砂以及20～30重量份的白刚玉砂；所述铁砂的粒度小于等于1.18mm；所述白刚玉砂的粒度为50～100目。本发明还提供了一种活塞表面纳米涂层的返修工艺。本发明提供的用于表面复合的纳米涂层不合格的活塞的表面纳米涂层返修的喷砂以及相应的返修工艺，能够通过喷砂处理去除不合格的纳米涂层，但是不会破坏活塞头部表面的磷化层，而且也不会破坏裙部纳米涂层下面的硅烷层，从而使得喷砂后的活塞，重新印刷纳米涂层后，将已报废的活塞重新成为合格产品，有效地节约了生产成本。

Description

一种活塞表面纳米涂层的返修工艺和经返修后的活塞
技术领域
本发明属于活塞修复技术领域，涉及一种用于活塞表面纳米涂层返修的喷砂、活塞表面纳米涂层的返修工艺和经返修后的活塞，尤其涉及一种用于表面复合的纳米涂层不合格的活塞的表面纳米涂层返修的喷砂、表面复合的纳米涂层不合格的活塞的表面纳米涂层的返修工艺和经返修后的活塞。
背景技术
活塞是汽车发动机汽缸体中作往复运动的机件，其主要作用是承受汽缸中的燃烧压力，并将此力通过活塞销和连杆传给曲轴。此外，活塞还与汽缸盖、汽缸壁共同组成燃烧室。整个活塞主要可以分为顶部、头部和裙部3个部分。
活塞顶是燃烧室的组成部分，因而常制成不同的形状。活塞头部是活塞销座以上的部分，活塞头部安装活塞环，以防止高温、高压燃气窜入曲轴箱，同时阻止机油窜入燃烧室；活塞顶部所吸收的热量大部分也要通过活塞头部传给汽缸，进而通过冷却介质传走，活塞头部加工有数道安装活塞环的环槽，即活塞环槽。活塞环槽以下的所有部分称为活塞裙，其作用是引导活塞在汽缸中作往复运动并承受侧压力。当发动机工作时，因缸内气体压力的作用，活塞会产生弯曲变形，活塞受热后，由于活塞销处的金属多，因此其膨胀量大于其他各处。此外，活塞在侧压力作用下还会产生挤压变形等等。正是由于活塞长期处于高温、高压、高速、润滑不良的条件下，在工作时必须承受交变的机械负荷和热负荷，直接与高温气体接触，受到燃气的化学腐蚀作用。因此，必须要求活塞具有较高强度、较好的韧性、良好的导热性及抗腐蚀性，特别是活塞裙部。
随着内燃机爆发压力和升功率的提高，对发动机及其零配件提出了更高的要求，传统铝活塞已不能满足中重载柴油机的相关需求，锻钢活塞取代铝活塞应用于中重载柴油机已是活塞发展不可逆转的趋势。而且通过减低活塞压缩高，减小活塞裙部表面摩擦因子，从而降低油耗、提高燃油经济性已经成为内燃机最主要的技术发展方向之一。
所以，在制备工艺中通过在活塞裙部印刷纳米涂层，来提高裙部的性能，但是由于纳米涂层印刷工艺的稳定性较差，常会出现印刷的不合格产品，降低了成品率，而且将其报废，则抬高了整体制备工艺的生产成本。
因此，如何找到一种方法，对这些表面纳米涂层印刷不合格的活塞进行再利用，解决上述生产过程中存在的问题，已成为诸多活塞生产厂商亟待解决的问题之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于活塞表面纳米涂层返修的喷砂、活塞表面纳米涂层的返修工艺和经返修后的活塞，特别是一种表面复合的纳米涂层不合格的活塞的表面纳米涂层的返修工艺，本发明提供的喷砂和返修工艺，能够使已报废的活塞重新成为合格产品，具有与合格的活塞相同的结构和性能，有效地节约了生产成本，降低了废品损失。
本发明提供了一种用于活塞表面纳米涂层返修的喷砂，其特征在于，包括：
铁砂 5～10重量份；
白刚玉砂 20～30重量份；
所述铁砂的粒度小于等于1.18mm；
所述白刚玉砂的粒度为50～100目。
优选的，所述铁砂的形状为规则的棱角铁砂；
所述白刚玉砂的形状为球状；
所述铁砂的硬度为56～60HRC；
所述铁砂中，0.4～0.6mm粒度的铁砂占所述铁砂的质量百分比大于65％，0.6～0.8mm粒度的铁砂占所述铁砂的质量百分比小于25％，1.0～1.18mm粒度的铁砂占所述铁砂的质量百分比小于2％，0.63mm以下粒度的铁砂占所述铁砂的质量百分比小于8％。
优选的，所述铁砂的成分，按质量百分比计，包括：2.8％～3.2％的C、0.5％～1.5％的Si、0.3％～0.7％的Mn、≤0.2％的P、≤0.15％的S以及余量的Fe；
所述喷砂中还包括树脂球；
所述树脂球的比例为60～85重量份；
所述树脂球的粒径为0.5～1mm；
所述树脂包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚丙烯中的一种或多种；
所述树脂球的维氏硬度为20～30HV。
本发明提供了一种活塞表面纳米涂层的返修工艺，包括以下步骤：
1)采用上述技术方案任意一项所述的喷砂，对表面复合的纳米涂层不合格的活塞进行喷砂处理，然后进行清洗和烘干后，得到喷砂处理后的活塞；
2)将上述步骤得到的喷砂处理后的活塞的裙部再次复合纳米涂层，固化后得到返修后的活塞。
优选的，所述活塞包括钢质活塞；
所述喷砂处理的喷砂流量为0.1～1m3/min；
所述喷砂处理的压力为0.5～2.5MPa；
所述喷砂处理的时间为5～15min；
所述喷砂处理后，活塞裙部的表面粗糙度Rz为10～20μm；
所述清洗包括超声清洗、水清洗和热水清洗中的一步或多步。
优选的，所述热水清洗的温度为70～90℃；
所述热水清洗的时间为5～10min；
所述热水中还含有0.1％～1％的防锈剂；
所述烘干的温度为120～130℃；
所述烘干的时间为1.5～2小时。
优选的，所述再次复合的方式包括印刷和/或喷涂；
所述再次复合的温度为20～30℃；
所述再次复合的湿度小于50RH％；
所述固化的温度为190～210℃；
所述固化的时间为5～30min；
所述纳米涂层的厚度为9～21μm。
本发明提供了一种经返修后的活塞，包括活塞基体；
复合在所述活塞基体表面的硅烷层；
复合在所述活塞基体的顶部和头部表面的硅烷层上磷化层；
复合在所述活塞基体的裙部表面的硅烷层上纳米涂层。
优选的，所述经返修后的活塞为表面复合的纳米涂层不合格的活塞经纳米涂层返修后的活塞；
所述经返修后的活塞与所述表面复合的纳米涂层合格的活塞在活塞基体表面的层结构上相一致；
所述硅烷层的厚度为1～3μm；
所述磷化层的厚度为4～8μm；
所述纳米涂层的材质包括石墨、二硫化钼和纳米复合材料。
优选的，所述纳米涂层中，所述石墨的质量含量为5％～10％；
所述纳米涂层中，所述二硫化钼的质量含量为5％～10％；
所述纳米涂层中，所述纳米复合材料的质量含量为80％～90％；
所述纳米复合材料，按质量百分比计，包括5％～10％的TiO2纳米颗粒，5％～10％的石墨，40％～50％的粘结剂，余量为悬浮剂；
所述磷化层的结晶结构小于20μm；
所述磷化层粗糙度Rz为0.3～0.8μm；
所述磷化层的蚀刻厚度为1～3μm。
本发明提供了一种用于活塞的表面纳米涂层返修的喷砂，包括5～10重量份的铁砂以及20～30重量份的白刚玉砂；所述铁砂的粒度小于等于1.18mm；所述白刚玉砂的粒度为50～100目。与现有技术相比，本发明针对现有的钢质活塞裙部表层的纳米涂层制备过程中稳定性较差，常会出现印刷的不合格产品，降低了成品率，报废，则抬高了整体制备工艺的生产成本等缺陷。
本发明创造性的提供了一种用于表面复合的纳米涂层不合格的活塞的表面纳米涂层返修的喷砂以及相应的返修工艺，采用本发明提供的喷砂，能够通过喷砂处理去除不合格的纳米涂层，但是不会破坏活塞头部与裙部接界处的头部表面的磷化层，而且也不会破坏裙部纳米涂层下面的硅烷层，从而使得喷砂后的活塞，重新印刷纳米涂层后，由已报废的活塞重新成为合格产品，有效地节约了生产成本。
实验结果表明，纳米涂层不合格的活塞返修前后，硅烷层、磷化层厚度基本无变化，返修后纳米涂层厚度及结合强度均可以达到产品标准要求。
附图说明
图1为本发明提供的用于喷砂返修工艺的喷砂设备；
图2为本发明实施例2提供的返修前具有不合格的纳米涂层外观的钢质活塞的照片；
图3为本发明实施例2返修后的具有合格的纳米涂层外观的钢质活塞的照片；
图4为本发明实施例2返修前后的活塞表面磷化层厚度的高倍(1000倍)照片；
图5为本发明实施例2返修前后的活塞表面磷化层结晶结构的SEM扫描电镜图；
图6为本发明实施例2返修前后的活塞表面纳米涂层和硅烷层厚度的高倍(100倍)照片；
图7为本发明实施例2返修前后的活塞裙部纳米涂层经喷油检测后的外观照片。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所用原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选为工业纯或摩擦材料领域的常规纯度即可。
本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。
本发明所有工艺中，其简称均属于本领域的常规简称，每个简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据简称，能够理解其常规的工艺步骤。
本发明提供了一种用于活塞表面纳米涂层返修的喷砂，包括：
铁砂 5～10重量份；
白刚玉砂 20～30重量份；
所述铁砂的粒度小于等于1.18mm；
所述白刚玉砂的粒度为50～100目。
本发明原则上对所述活塞的选择没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及返修效果等因素进行选择，本发明为更好的保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述活塞优选包括钢质活塞。
本发明所述用于活塞表面纳米涂层返修的喷砂，更具体是指用于表面复合的纳米涂层不合格的活塞的表面纳米涂层返修的喷砂，更具体是指用于活塞裙部表面纳米涂层返修的喷砂。
本发明所述铁砂的用量为5～10重量份，优选为6～9重量份，更优选为7～8重量份。本发明原则上对所述铁砂的具体形状没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及返修效果等因素进行选择和调整，本发明为更好的保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述铁砂的形状优选为规则的棱角铁砂。
本发明为能够保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述铁砂的粒度要求小于等于1.18mm，优选小于等于1.15mm，更优选小于等于1.10mm，更优选小于等于1.05mm。本发明原则上对所述铁砂的具体粒度组成没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及返修效果等因素进行选择和调整，本发明为更好的保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述铁砂中，优选的，0.4～0.6mm粒度的铁砂占所述铁砂的质量百分比大于65％；其中，粒度更优选为0.42～0.58mm，更优选为0.45～0.55mm；占比更优选大于等于67％，更优选大于等于70％。优选的，0.6～0.8mm粒度的铁砂占所述铁砂的质量百分比小于25％；其中，粒度更优选为0.62～0.78mm，更优选为0.65～0.75mm；占比更优选小于等于23％，更优选小于等于20％。优选的，1.0～1.18mm粒度的铁砂占所述铁砂的质量百分比小于2％；其中，粒度更优选为1.03～1.15mm，更优选为1.05～1.13mm，更优选为1.08～1.10mm；占比更优选小于等于1.5％，更优选小于等于1％。优选的，0.63mm以下粒度的铁砂占所述铁砂的质量百分比小于8％；其中，粒度更优选小于等于0.58mm，更优选小于等于0.53mm，更优选小于等于0.5mm；占比更优选小于等于5％，更优选小于等于3％。
本发明原则上对所述铁砂的硬度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及返修效果等因素进行选择和调整，本发明为更好的保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述铁砂的硬度优选为56～60HRC，更优选为56.5～59.5HRC，更优选为57～59HRC，更优选为57.5～58.5HRC。
本发明原则上对所述铁砂的具体组成没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及返修效果等因素进行选择和调整，本发明为更好的保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述铁砂的成分，按质量百分比计，优选包括：2.8％～3.2％的C、0.5％～1.5％的Si、0.3％～0.7％的Mn、≤0.2％的P、≤0.15％的S以及余量的Fe。其中，C含量更优选为2.85％～3.15％，更优选为2.9％～3.1％，更优选为2.95％～3.05％。Si含量更优选为0.7％～1.3％，更优选为0.9％～1.1％。Mn含量更优选为0.3％～0.7％，更优选为0.35％～0.65％，更优选为0.4％～0.6％，更优选为0.45％～0.55％。P的含量可以小于等于0.15％，也可以小于等于0.1％。S的含量可以小于等于0.10％，也可以小于等于0.05％。
本发明所述白刚玉砂的用量为20～30重量份，优选为22～28重量份，更优选为24～26重量份。在本发明中，为保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述白刚玉砂的粒度特别选择为50～100目，更优选为60～90目，更优选为70～80目。
本发明原则上对所述白刚玉砂的具体形状没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及返修效果等因素进行选择和调整，本发明为保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述白刚玉砂的形状优选为球状。
本发明为更好的保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述喷砂中优选还包括树脂球。本发明所述树脂球的加入比例优选为60～85重量份，更优选为65～80重量份，更优选为70～75重量份。
本发明原则上对所述树脂球的具体粒径没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及返修效果等因素进行选择和调整，本发明为保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述树脂球的粒径优选为0.5～1mm，更优选为0.6～0.9mm，更优选为0.7～0.8mm。
本发明原则上对所述树脂球的具体材质没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及返修效果等因素进行选择和调整，本发明为保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述树脂优选包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚丙烯中的一种或多种，更优选为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯或聚丙烯。
本发明原则上对所述树脂球的其他参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及返修效果等因素进行选择和调整，本发明为保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述树脂球的维氏硬度优选为20～30HV，更优选为22～28HV，更优选为24～26HV。
本发明上述步骤提供了一种用于表面复合的纳米涂层不合格的活塞的表面纳米涂层返修的喷砂。本发明特别采用特定比例和参数的铁砂、白刚玉砂和树脂球的混合物进行喷砂处理，少量铁砂目的是在不合格纳米涂层表面形成微小缺口，白刚玉砂和树脂球的混合物是为了通过微小缺口进一步将不合格的纳米涂层去除干净，从而能够对表面不合格的纳米涂层进行去除，同时还不伤及内部层和裙部周边活塞头部的其他复合层。
本发明还提供了一种活塞表面纳米涂层的返修工艺，包括以下步骤：
1)采用上述技术方案任意一项所述的喷砂，对表面复合的纳米涂层不合格的活塞进行喷砂处理，然后进行清洗和烘干后，得到喷砂处理后的活塞；
2)将上述步骤得到的喷砂处理后的活塞的裙部再次复合纳米涂层，固化后得到返修后的活塞。
本发明上述活塞表面纳米涂层的返修工艺中，关于材料、比例以及其他参数的选择和优选原则与前述用于活塞的表面纳米涂层返修的喷砂中的原料、比例以及其他参数的选择和优选原则均一致，在此不再一一赘述。
本发明提供了一种活塞表面纳米涂层的返修工艺，是一种表面复合的纳米涂层不合格的活塞的表面纳米涂层的返修工艺，首先采用上述技术方案任意一项所述的喷砂，对表面复合的纳米涂层不合格的活塞进行喷砂处理，然后进行清洗和烘干后，得到喷砂处理后的活塞。
本发明原则上对所述喷砂处理的具体参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及返修效果等因素进行选择和调整，本发明为保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述喷砂处理的喷砂流量优选为0.1～1m3/min，更优选为0.3～0.8m3/min，更优选为0.5～0.6m3/min。所述喷砂处理的压力优选为0.5～2.5MPa，更优选为0.8～2.2MPa，更优选为1.0～2.0MPa，更优选为1.2～1.8MPa。所述喷砂处理的时间优选为5～15min，更优选为7～13min，更优选为9～11min。本发明所述喷砂处理后，活塞裙部的表面粗糙度Rz优选为10～20μm，更优选为12～18μm，更优选为14～16μm。
本发明原则上对所述清洗的具体步骤和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及返修效果等因素进行选择和调整，本发明为保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述清洗优选包括超声清洗、水清洗和热水清洗中的一步或多步，更优选为依次进行清洗包括超声清洗、水清洗和热水清洗。
本发明特别含有热水清洗步骤，原则上对所述热水清洗的具体步骤和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及返修效果等因素进行选择和调整，本发明为保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述热水清洗的温度优选为70～90℃，更优选为72～88℃，更优选为75～85℃，更优选为77～83℃。所述热水清洗的时间优选为5～10min，更优选为6～9min，更优选为7～8min。本发明所述热水中优选还含有0.1％～1％的防锈剂，更优选为0.3％～0.8％的防锈剂，更优选为0.5％～0.6％的防锈剂。
为进一步完整和细化返修工艺，上述清洗步骤具体可以为：
对喷砂处理后的活塞进行超声波清洗，溶剂为脱脂剂，温度为60～70℃，时间为10～15min；所述的清洗过程中夹具同活塞一起转动，转动速度为5～10r/min。然后进行自来水冲洗，温度为室温，时间为1～3分钟；再进行热纯水洗，温度为65～85℃，时间为5～15min；再进行烘干处理，温度为70～80℃，时间为3～5min。
本发明原则上对所述烘干的具体参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及返修效果等因素进行选择和调整，本发明为保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述烘干的温度优选为120～130℃，更优选为122～128℃，更优选为124～126℃。所述烘干的时间优选为1.5～2小时，更优选为1.6～1.9小时，更优选为1.7～1.8小时。
本发明最后将上述步骤得到的喷砂处理后的活塞的裙部再次复合纳米涂层，固化后得到返修后的活塞。
本发明原则上对所述再次复合的具体方式和参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及返修效果等因素进行选择和调整，本发明为保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述再次复合的方式优选包括印刷和/或喷涂，更优选为印刷。所述再次复合的温度优选为20～30℃，更优选为22～28℃，更优选为24～26℃。所述再次复合的湿度优选小于50RH％，更优选小于等于40RH％，更优选小于等于30RH％。
本发明原则上对所述固化的具体参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及返修效果等因素进行选择和调整，本发明为保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述固化的温度优选为190～210℃，更优选为193～208℃，更优选为195～205℃，更优选为198～203℃。所述固化的时间优选为5～30min，更优选为10～25min，更优选为15～20min。
本发明经过上述步骤后，得到了返修后的活塞。所述活塞裙部的纳米涂层的厚度优选为9～21μm，更优选为12～18μm，更优选为14～16μm。
参见图1，图1为本发明提供的用于喷砂返修工艺的喷砂设备。
本发明还提供了一种经返修后的活塞，包括活塞基体；
复合在所述活塞基体表面的硅烷层；
复合在所述活塞基体的顶部和头部表面的硅烷层上磷化层；
复合在所述活塞基体的裙部表面的硅烷层上纳米涂层。
本发明原则上对上述经返修后的活塞的结构和性能没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及技术效果等因素进行选择和调整，本发明的返修工艺了保证活塞表面的纳米涂层的返修效果，同时不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述经返修后的活塞与所述表面复合的纳米涂层合格的活塞在活塞基体表面的层结构上相一致。即本发明返修后的活塞等同于同结构的合格的活塞。
本发明对所述复合的具体方式没有特别限制，以本领域技术人员熟知的此类材料的常规复合方式即可，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及技术效果等因素进行选择和调整，本发明所述复合优选为喷涂、印刷、沉积、抹刷和镀层中的一种或多种。
本发明原则上对所述硅烷层的具体厚度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及技术效果等因素进行选择和调整，本发明为达到活塞表面的纳米涂层的正常返修效果，保证不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述硅烷层的厚度优选为1～3μm，更优选为1.2～2.8μm，更优选为1.5～2.5μm。
本发明原则上对所述磷化层的具体厚度没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及技术效果等因素进行选择和调整，本发明为达到活塞表面的纳米涂层的正常返修效果，保证不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述磷化层的厚度优选为4～8μm，更优选为4.5～7.5μm，更优选为5～7μm，更优选为5.5～6.5μm。
本发明原则上对所述磷化层的其他参数没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及技术效果等因素进行选择和调整，本发明为达到活塞表面的纳米涂层的正常返修效果，保证不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述磷化层的结晶结构优选小于20μm，更优选小于等于15μm，更优选小于等于10μm。所述磷化层粗糙度Rz优选为0.3～0.8μm，更优选为0.4～0.7μm，更优选为0.5～0.6μm。所述磷化层的蚀刻厚度优选为1～3μm，更优选为1.2～2.8μm，更优选为1.5～2.5μm。在本发明中，磷化时，磷化液首先对工件表面有一个腐蚀，形成蚀刻层，然后才会形成磷酸锰铁盐的磷化层，所述蚀刻厚度是指过程中形成的蚀刻层的厚度。
本发明原则上对所述纳米涂层的具体组成没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及技术效果等因素进行选择和调整，本发明为达到活塞表面的纳米涂层的正常返修效果，保证不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述纳米涂层的材质优选包括石墨、二硫化钼和纳米复合材料。本发明所述纳米涂层在形成过程中没有化学变化，印刷涂层后进行固化处理，使涂层材料中的悬浮剂等助剂蒸发，达到涂层硬度、强度变高的目的。
本发明所述纳米涂层中，所述石墨的质量含量优选为5％～10％，更优选为6％～9％，更优选为7％～8％。所述纳米涂层中，所述二硫化钼的质量含量优选为5％～10％，更优选为6％～9％，更优选为7％～8％。所述纳米涂层中，所述纳米复合材料的质量含量优选为80％～90％，更优选为82％～88％，更优选为84％～86％。
本发明原则上对所述纳米复合材料的具体组成没有特别限制，本领域技术人员可以根据实际生产情况、产品要求以及技术效果等因素进行选择和调整，本发明为达到活塞表面的纳米涂层的正常返修效果，保证不影响周围和纳米涂层下的涂层，所述纳米复合材料，按质量百分比计，优选包括5％～10％的TiO2纳米颗粒，5％～10％的石墨，40％～50％的粘结剂，余量为悬浮剂。其中所述TiO2纳米颗粒更优选为6％～9％，更优选为7％～8％。所述石墨更优选为6％～9％，更优选为7％～8％。所述粘结剂更优选为42％～48％，更优选为44％～46％。
本发明对所述表面复合的纳米涂层合格的活塞的制备过程没有特别限制，为完整和细化整体制备工艺，所述具有上述层结构的活塞的制备方法具体可以为：
活塞表面处理工艺，用于精加工后的活塞，包括步骤：
在所述活塞的基体表面形成一层硅烷层，获得强化后的活塞；
在强化后的所述活塞的裙部形成一层由石墨、二硫化钼和纳米复合材料组成的减磨层，获得具有裙部减磨层的活塞；(减磨层即为纳米涂层)
对具有裙部减磨层的所述活塞进行整体磷化处理，获得成品活塞。(在本发明中，减磨层表面不能覆盖磷化层，所以即使对活塞整体进行磷化处理，裙部表面最外层仍是磷化层)
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述硅烷层的厚度为1～3μm。
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述硅烷层的硅烷处理温度为50～60℃，硅烷处理时间为15～30min。
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述裙部减磨层喷涂或印刷后形成于强化后所述活塞的裙部。
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述纳米复合材料的成分为5％～10％的TiO2纳米颗粒，5％～10％的石墨，40％～50％的粘结剂，余量为悬浮剂。
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述裙部减磨层筛网印刷于所述活塞的裙部，印刷温度为20～30℃，印刷湿度小于50RH％。
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述印刷湿度小于35RH％。
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述筛网印刷过程包括预冷处理、涂层印刷、固化处理。
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述固化处理的固化温度为190～210℃，所述固化处理的固化时间为5～30min。
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述裙部减磨层的厚度9～21微米。
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述磷化处理的磷化处理温度为85～95℃，磷化处理时间为5～15min。
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述磷化处理的磷化层厚度为4～8μm，磷化层结晶结构小于20μm，磷化层粗糙度为0.3～0.8μm，蚀刻厚度为1～3μm。
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述磷化处理的过程包括脱脂工序、第一次水洗、酸洗除锈工序、活化/表调工序、磷化工序、第二次水洗、烘干工序。
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述脱脂工序的脱脂溶剂为脱脂剂，脱脂温度为60～70℃，脱脂时间为3～5min。
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述第一次水洗和所述第二次水洗的水洗温度均为室温，水洗时间为3～5min。
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述酸洗除锈工序的酸洗溶液为酸洗剂，酸洗温度为室温，酸洗时间为1～3min。
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述活化/表调工序的表调溶液为表调剂，表调温度为室温，表调时间为1～3min。
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述磷化工序的磷化溶液为磷化液，磷化温度为85～95℃，磷化时间为5～15min。
优选地，在上述活塞表面处理工艺中，所述烘干工序的烘干温度为70～80℃，烘干时间为3～5min。
本发明上述步骤提供的活塞表面处理工艺，是用于精加工后的活塞，包括步骤在活塞的基体表面形成一层硅烷层，获得强化后的活塞；在强化后的活塞的裙部形成一层由石墨、二硫化钼和纳米复合材料组成的减磨层，获得具有裙部减磨层的活塞；对具有裙部减磨层的活塞进行整体磷化处理，获得成品活塞。精加工后的活塞进行表面处理，处理过程先在活塞的表面形成硅烷层和减磨层，最后再对活塞进行磷化处理，通过对活塞表面工艺顺序的调整，避免减磨层形成过程的固化高温对磷化层的外观影响，从而获得具有较好外观质量的活塞，同时保证了活塞的抗磨性能。
本发明公开的活塞表面处理工艺，满足活塞表面性能的同时，提高了美观度。
本实施例提供了一种活塞表面处理工艺，用于精加工后的活塞，包括步骤：
S01：在活塞基体表面形成硅烷层
在活塞的基体表面形成一层硅烷层，获得强化后的活塞。通过硅烷层，提高后续裙部减磨层或磷化层与基体的结合强度。
S02：在硅烷层表面形成减磨层
在强化后的活塞的裙部形成一层由石墨、二硫化钼和纳米复合材料组成的减磨层，获得具有裙部减磨层的活塞；
S03：在裙部外硅烷层表面形成磷化层
对具有裙部减磨层的活塞进行整体磷化处理，获得成品活塞。活塞的裙部表面形成有减磨层，因此对活塞整体磷化处理，由于减磨层表面不会形成磷化层，磷化层形成于活塞裙部以外的区域，通过硅烷层的结构设计，同时保证了磷化层和减磨层与活塞基体的结合强度。
精加工后的活塞进行表面处理，处理过程先在活塞的表面形成硅烷层和裙部减磨层，最后再对活塞进行整体磷化处理，通过对活塞表面工艺顺序的调整，避免减磨层形成过程的固化高温对磷化层的外观影响，从而获得具有较好外观质量的活塞，同时保证了活塞的抗磨性能。
在本案一具体实施例中，硅烷层的厚度为1～3μm。硅烷层的硅烷处理温度为50～60℃，硅烷处理时间为15～30min。
在本案一具体实施例中，裙部减磨层喷涂或印刷形成于强化后活塞的裙部。裙部减磨层可采用喷涂或印刷的方式形成于活塞的裙部，喷涂或印刷目的在活塞裙部表面形成均匀的裙部减磨层，以保证活塞各个位置抗磨一致性。
在本案一具体实施例中，纳米复合材料的成分为5％～10％的TiO2纳米颗粒，5％～10％的石墨，40％～50％的粘结剂，余量为悬浮剂。
优选地，裙部减磨层筛网印刷于活塞的裙部，印刷温度为20～30℃，印刷湿度小于50RH％。裙部减磨层印刷过程需要对印刷湿度进行控制，避免湿度过大影响减磨层的形成效果，优选地，印刷湿度小于35RH％。
裙部减磨层采用筛网印刷形成于活塞的裙部上时，筛网印刷过程包括预冷处理、涂层印刷、固化处理。预冷处理温度为20～30℃，涂层印刷的厚度为19～21μm。
在本实施例中，裙部减磨层需要高温固化，以保证裙部减磨层的抗磨能力，并使裙部减磨层和活塞裙部表面具有足够高的结合强度，优选地，固化处理的固化温度为190～210℃，固化处理的固化时间为5～30min。
在本案一具体实施例中，裙部减磨层的厚度9～21微米。
在本案一具体实施例中，磷化处理的磷化处理温度为85～95℃，磷化处理时间为5～15min。
磷化处理的磷化层厚度为4～8μm，磷化层结晶结构小于20μm，磷化层粗糙度为0.3～0.8μm，蚀刻厚度为1～3μm。
在本案一具体实施例中，磷化处理的过程包括脱脂工序、第一次水洗、酸洗除锈工序、活化/表调工序、磷化工序、第二次水洗、烘干工序。
其中，脱脂工序的脱脂溶剂为脱脂剂，脱脂温度为60～70℃，脱脂时间为3～5min。
第一次水洗用于去除脱脂工序中，活塞表面携带的杂质，第二次水洗用于去除磷化工序中，活塞表面携带的磷化液，避免活塞在不同工序中携带的杂质对后续工序的影响，优选地，水洗温度均为室温，水洗时间为3～5min。
在本案一具体实施例中，酸洗除锈工序的酸洗溶液为酸洗剂，酸洗温度为室温，酸洗时间为1～3min。
在本案一具体实施例中，活化/表调工序的表调溶液为表调剂，表调温度为室温，表调时间为1～3min。表调是金属工件表面改变微观状态，在短时间及较低温度下胶体在工件表面吸附形成大量的结晶核磷化生长点，使工件表面活性均一化。
在本案一具体实施例中，磷化工序的磷化溶液为磷化液，磷化温度为85～95℃，磷化时间为5～15min。
在本案一具体实施例中，烘干工序的烘干温度为70～80℃，烘干时间为3～5min。
本发明上述步骤提供了一种用于表面复合的纳米涂层不合格的活塞的表面纳米涂层返修的喷砂、表面复合的纳米涂层不合格的活塞的表面纳米涂层的返修工艺和经返修后的活塞。本发明提供的喷砂，能够通过喷砂处理去除不合格的纳米涂层，但是不会破坏活塞头部与裙部接界处的活塞表面的磷化层，而且也不会破坏裙部纳米涂层下面的硅烷层，从而使得喷砂后的活塞，重新印刷纳米涂层后，将已报废的活塞重新成为合格产品，有效地节约了生产成本。
本发明对针对钢质活塞印刷纳米涂层后涂层不合格的活塞先进行特定参数的喷砂处理，然后进行超声波清洗，进行自来水冲洗，进行热纯水清洗，进行烘干处理，最后再重新进行裙部纳米涂层，通过返修方式重新形成合格的活塞群部减磨涂层；并通过高温固化使得涂层和活塞群部表面具有足够高的结合强度。本发明通过上述特别的返修工艺和步骤，结合相应的控制参数，通过返修，使已报废的活塞重新成为合格产品，有效地节约了生产成本。
实验结果表明，纳米涂层不合格的活塞返修前后，硅烷层、磷化层厚度基本无变化，返修后纳米涂层厚度(合格要求为9～21微米)及结合强度(标准要求200MPa高压油冲击涂层无脱落)均可以达到产品标准要求。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种用于活塞表面纳米涂层返修的喷砂、活塞表面纳米涂层的返修工艺和经返修后的活塞进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
实施例1
合格的活塞制备工艺
步骤1)，对精加工后活塞进行硅烷处理，硅烷处理温度为50℃，硅烷处理时间为15分钟，在活塞表面形成一层1微米的硅烷层，以提高减磨层或磷化层和基体的结合强度。
步骤2)，在活塞群部形成群部减磨层。采用筛网印刷，将由石墨、二硫化钼和纳米复合材料组成的减磨层形成于活塞群部，其中，印刷环境温度20℃，印刷湿度25RH％；预冷处理温度25℃；涂层印刷厚度10微米；固化温度190℃，固化时间为12分钟。
步骤3)，对印刷纳米涂层后的活塞进行整体磷化处理。磷化处理的过程包括脱脂工序、第一次水洗、酸洗除锈工序、活化(表调)工序、磷化工序、第二次水洗、烘干工序等步骤。
脱脂工序采用脱脂剂，脱脂温度为60℃，脱脂时间为3分钟；两次水洗温度均为室温，水洗时间为3分钟；酸洗除锈工序采用酸洗溶液，具体为酸洗剂，酸洗温度为室温，酸洗时间为1分钟；表调溶液为表调剂，温度为室温，时间为1分钟；磷化温度为86℃，时间为6分钟；烘干温度为70℃，时间为3分钟。
经过磷化处理的活塞磷化层厚度为6.2微米，结晶结构小于13微米，表面粗糙度为3μm，蚀刻厚度1微米。
实施例2
对印刷纳米涂层不合格的活塞裙部使用铁砂、白刚玉砂和树脂球的混合物进行喷砂处理；
铁砂5～10％重量份；白刚玉砂20～30％重量份；余量为树脂球，少量铁砂目的是在不合格纳米涂层表面形成微小缺口，白刚玉砂和树脂球的混合物是为了通过微小缺口进一步将不合格的纳米涂层去除干净。
其中铁砂规格为：0.4～0.6mm粒度百分比75％，0.6～0.8mm粒度百分比小于25％，1.0～1.18mm粒度百分比小于2％，0.63mm以下粒度百分比小于8％，不允许有超过1.18mm的砂粒；白刚玉粒度为50～100目。
铁砂形状为规则棱角铁砂；硬度为56HRC，铁砂成分参见表1。
表1
牌号 C％ Si％ Mn％ P％ S％ Fe％
G25 2.8～3.2 0.5～1.5 0.3～0.7 ≤0.2 ≤0.15 其余
喷砂后活塞裙部表面粗糙度Rz为10～20μm。
对喷砂处理后的活塞进行超声波清洗，溶剂为脱脂剂，温度为60～70℃，时间为10～15分钟；所述的清洗过程中夹具同活塞一起转动，转动速度为5～10转/分钟。然后进行自来水冲洗，温度为室温，时间为1～3分钟；再进行热纯水洗，温度为65℃，时间为5～15分钟；再进行烘干处理，温度为70～80℃，时间为3～5分钟。
最后重新进行纳米涂层印刷，涂层厚度为15微米，结合强度通过喷油检测后涂层无脱落。
参见图2，图2为本发明实施例2提供的返修前具有不合格的纳米涂层外观的钢质活塞的照片。
参见图3，图3为本发明实施例2返修后的具有合格的纳米涂层外观的钢质活塞的照片。
对本发明实施例2返修后的具有合格的纳米涂层的钢质活塞进行性能测试，并与返修前的活塞进行比对。测试结果参见表2。
表2为本发明实施例2返修前的钢质活塞的性能测试数据。
表2
Figure GDA0003186581960000201
由表2可以看出，返修前后的活塞磷化层平均厚度没有变化，其差距在测量偏差内，在磷化层的结晶结构和综合性能上均满足合格的钢质活塞的相关要求。
参见图4，图4为本发明实施例2返修前后的活塞表面磷化层厚度的高倍(1000倍)照片。
由图4可知，返修前后的被喷砂喷过的活塞头部的表面磷化层厚度基本保持一致，不会被喷砂所影响。
参见图5，图5为本发明实施例2返修前后的活塞表面磷化层结晶结构的SEM扫描电镜图。
由图5可知，返修前后的被喷砂喷过的活塞头部的表面磷化层的结晶结构基本保持稳定。
参见图6，图6为本发明实施例2返修前后的活塞表面纳米涂层和硅烷层厚度的高倍(100倍)照片。
返修前的活塞的纳米涂层厚度超工艺要求，且印刷图形不合格需要返修。由图6可知，返修后的活塞的纳米涂层厚度满足工艺要求，可以作为合格的活塞。
参见图7，图7为本发明实施例2返修前后的活塞裙部纳米涂层经喷油检测后的外观照片。
由图7可知，返修前后的活塞裙部纳米涂层均符合相关标准的要求，活塞之所以返修是由于涂层厚度过厚，而返修后的涂层相比返修前的涂层虽然厚度下降，但是结合力并不会因为返修和厚度下降而降低。
实施例3
对印刷纳米涂层不合格的活塞裙部使用铁砂、白刚玉砂和树脂球的混合物进行喷砂处理；
铁砂5～10％重量份；白刚玉砂20～30％重量份；余量为树脂球，少量铁砂目的是在不合格纳米涂层表面形成微小缺口，白刚玉砂和树脂球的混合物是为了通过微小缺口进一步将不合格的纳米涂层去除干净。
其中铁砂规格为：0.4～0.6mm粒度百分比70％，0.6～0.8mm粒度百分比小于25％，1.0～1.18mm粒度百分比小于2％，0.63mm以下粒度百分比小于8％，不允许有超过1.18mm的砂粒；白刚玉粒度为50～100目。
铁砂形状为规则棱角铁砂；硬度为60HRC，铁砂成分参见表3。
表3
牌号 C％ Si％ Mn％ P％ S％ Fe％
G25 2.8-3.2 0.5-1.5 0.3-0.7 ≤0.2 ≤0.15 其余
喷砂后活塞裙部表面粗糙度Rz为10～20μm。
对喷砂处理后的活塞进行超声波清洗，溶剂为脱脂剂，温度为60～70℃，时间为10～15分钟；所述的清洗过程中夹具同活塞一起转动，转动速度为5-10转/分钟。然后进行自来水冲洗，温度为室温，时间为1～3分钟；再进行热纯水洗，温度为65～85℃，时间为5～15分钟；再进行烘干处理，温度为70～80℃，时间为3～5分钟。
最后重新进行纳米涂层印刷，涂层厚度为21微米，结合强度通过喷油检测后涂层无脱落。
对本发明实施例3返修后的具有合格的纳米涂层的钢质活塞进行性能测试，并与返修前的活塞进行比对。测试结果参见表4。
表4为本发明实施例3返修前的钢质活塞的性能测试数据。
表4
Figure GDA0003186581960000221
由表4可以看出，返修前后的活塞磷化层平均厚度没有变化，其差距在测量偏差内，在磷化层的结晶结构和综合性能上均满足合格的钢质活塞的相关要求。
实施例4
对印刷纳米涂层不合格的活塞裙部使用铁砂、白刚玉砂和树脂球的混合物进行喷砂处理；
铁砂5～10％重量份；白刚玉砂20～30％重量份；余量为树脂球，少量铁砂目的是在不合格纳米涂层表面形成微小缺口，白刚玉砂和树脂球的混合物是为了通过微小缺口进一步将不合格的纳米涂层去除干净。
其中铁砂规格为：0.4～0.6mm粒度百分比大于65％，0.6～0.8mm粒度百分比小于25％，1.0～1.18mm粒度百分比小于2％,0.63mm以下粒度百分比小于8％，不允许有超过1.18mm的砂粒；白刚玉粒度为50～100目。
铁砂形状为规则棱角铁砂；硬度为58HRC，铁砂成分参见表5。
表5
牌号 C％ Si％ Mn％ P％ S％ Fe％
G25 2.8-3.2 0.5-1.5 0.3-0.7 ≤0.2 ≤0.15 其余
喷砂后活塞裙部表面粗糙度Rz为10～20μm。
对喷丸处理后的活塞进行超声波清洗，溶剂为脱脂剂，温度为60～70℃，时间为10～15分钟；所述的清洗过程中夹具同活塞一起转动，转动速度为5～10转/分钟。然后进行自来水冲洗，温度为室温，时间为1～3分钟；再进行热纯水洗，温度为65～85℃，时间为5～15分钟；再进行烘干处理，温度为70～80℃，时间为3～5分钟。
最后重新进行纳米涂层印刷，涂层厚度为19微米，结合强度通过喷油检测后涂层无脱落。
对本发明实施例4返修后的具有合格的纳米涂层的钢质活塞进行性能测试，并与返修前的活塞进行比对。测试结果参见表6。
表6为本发明实施例4返修前的钢质活塞的性能测试数据。
表6
Figure GDA0003186581960000241
由表6可以看出，返修前后的活塞磷化层平均厚度没有变化，其差距在测量偏差内，在磷化层的结晶结构和综合性能上均满足合格的钢质活塞的相关要求。
以上对本发明提供的一种用于表面复合的纳米涂层不合格的活塞的表面纳米涂层返修的喷砂、表面复合的纳米涂层不合格的活塞的表面纳米涂层的返修工艺和经返修后的活塞进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (9)

1.一种用于活塞表面纳米涂层返修的喷砂，其特征在于，包括：
铁砂 5～10重量份；
白刚玉砂 20～30重量份；
树脂球 60～85重量份；
其中，所述铁砂的粒度小于等于1.18mm；
所述铁砂的硬度为56～60HRC；
所述铁砂中，0.4～0.6mm粒度的铁砂占所述铁砂的质量百分比大于65％，0.6～0.8mm粒度的铁砂占所述铁砂的质量百分比小于25％，1.0～1.18mm粒度的铁砂占所述铁砂的质量百分比小于2％，0.63mm以下粒度的铁砂占所述铁砂的质量百分比小于8％；
所述铁砂的成分，按质量百分比计，包括：2.8％～3.2％的C、0.5％～1.5％的Si、0.3％～0.7％的Mn、≤0.2％的P、≤0.15％的S以及余量的Fe；
所述白刚玉砂的粒度为50～100目；
所述树脂球的粒径为0.5～1mm；
所述树脂球的维氏硬度为20～30HV；
所述树脂包括丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯和聚丙烯中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的喷砂，其特征在于，所述铁砂的形状为规则的棱角铁砂；
所述白刚玉砂的形状为球状。
3.一种活塞表面纳米涂层的返修工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)采用权利要求1～2任意一项所述的喷砂，对表面复合的纳米涂层不合格的活塞进行喷砂处理，然后进行清洗和烘干后，得到喷砂处理后的活塞；
2)将上述步骤得到的喷砂处理后的活塞的裙部再次复合纳米涂层，固化后得到返修后的活塞。
4.根据权利要求3所述的返修工艺，其特征在于，所述活塞包括钢质活塞；
所述喷砂处理的喷砂流量为0.1～1m3/min；
所述喷砂处理的压力为0.5～2.5MPa；
所述喷砂处理的时间为5～15min；
所述喷砂处理后，活塞裙部的表面粗糙度Rz为10～20μm；
所述清洗包括超声清洗、水清洗和热水清洗中的一步或多步。
5.根据权利要求4所述的返修工艺，其特征在于，所述热水清洗的温度为70～90℃；
所述热水清洗的时间为5～10min；
所述热水中还含有0.1％～1％的防锈剂；
所述烘干的温度为120～130℃；
所述烘干的时间为1.5～2小时。
6.根据权利要求3所述的返修工艺，其特征在于，所述再次复合的方式包括印刷和/或喷涂；
所述再次复合的温度为20～30℃；
所述再次复合的湿度小于50RH％；
所述固化的温度为190～210℃；
所述固化的时间为5～30min；
所述纳米涂层的厚度为9～21μm。
7.一种经返修后的活塞，其特征在于，包括活塞基体；
复合在所述活塞基体表面的硅烷层；
复合在所述活塞基体的顶部和头部表面的硅烷层上磷化层；
复合在所述活塞基体的裙部表面的硅烷层上纳米涂层；
所述返修包括权利要求3～6任意一项所述的返修工艺。
8.根据权利要求7所述的活塞，其特征在于，所述经返修后的活塞为表面复合的纳米涂层不合格的活塞经纳米涂层返修后的活塞；
所述经返修后的活塞与所述表面复合的纳米涂层合格的活塞在活塞基体表面的层结构上相一致；
所述硅烷层的厚度为1～3μm；
所述磷化层的厚度为4～8μm；
所述纳米涂层的材质包括石墨、二硫化钼和纳米复合材料。
9.根据权利要求8所述的活塞，其特征在于，所述纳米涂层中，所述石墨的质量含量为5％～10％；
所述纳米涂层中，所述二硫化钼的质量含量为5％～10％；
所述纳米涂层中，所述纳米复合材料的质量含量为80％～90％；
所述纳米复合材料，按质量百分比计，包括5％～10％的TiO2纳米颗粒，5％～10％的石墨，40％～50％的粘结剂，余量为悬浮剂；
所述磷化层的结晶结构小于20μm；
所述磷化层粗糙度Rz为0.3～0.8μm；
所述磷化层的蚀刻厚度为1～3μm。
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