CN114000135A - 一种大功率柴油机缸套表面功能性磷化工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大功率柴油机缸套表面功能性磷化工艺，按照如下工艺进行：装挂‑碱性化学除油‑流动冷水洗‑酸洗‑流动冷水洗‑活化‑磷化‑回收‑流动冷水洗‑热水洗‑干燥‑验收，使得缸套表面生成磷化膜，本发明除利用磷化膜本身具有的耐蚀性外，使缸套与活塞环之间生成非金属的磷化膜层，减小分子之间的吸引力，减小摩擦系数，达到缩短磨合时间、降低拉缸事故的目的。同时在磷化膜被磨损后，利用缸套内壁工作面上规律分布的腐蚀小孔，保证润滑油膜厚度，继续发挥抗摩擦性能的作用，达到延长缸套使用寿命的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种大功率柴油机缸套表面功能性磷化工艺，属于大功率柴油机缸套表面润滑领域。
背景技术
大功率柴油机新机或大修后，在气缸套、活塞和活塞环等零件表面存在许多微观凹凸不平，使得润滑油膜较难形成，摩擦较大，如果未经磨合或磨合过程操作不当则极易产生拉缸事故，损失巨大。
现阶段常规操作是在保证良好润滑条件对新机或大修后的柴油机按照转速由低到高、负载有小到大的原则进行磨合操作，然后才能正式投入使用，但是这样不但增加了磨合时间和高油品的购买成本，而且在极其规范的操作过程中也非常容易产生拉缸现象。
现阶段常规操作的缺点：磨合试验周期长、风险大、操作规范要求严格，虽然能达磨合及成油膜目的，但是拉长了磨合时间，效率降低，并且需要高品质润滑油，制造成本增加。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种大功率柴油机缸套表面功能性磷化工艺，实现磷化膜“充当”润滑油膜的目的，操作简单，成本较低。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种大功率柴油机缸套表面功能性磷化工艺，包括如下步骤：
S1、装挂：将大功率柴油机缸套装挂在挂具上；
S2、碱性化学除油：将缸套在除油液中清洗，同时缸套进出除油槽时，挂具带动缸套在除油液中上下往复多次清洗；其中，除油液的pH值为12～14；
S3、流动冷水洗：将经过除油的缸套，采用流动冷水、多次浸入的方式反复清洗数次，直至洗净；
S4、酸洗：将缸套浸入酸洗液中除去缸套表面上的氧化膜，同时使缸套工作面上形成若干活化点，为工作面上生成针状小孔奠定基础；
S5、流动冷水洗：采用流动冷水、多次浸入的方式清洗缸套表面的残留酸洗液，直至洗净；
S6、活化：在浓度为2～4g/L的草酸溶液中进行活化，活化温度为30～40℃，除去缸套待磷化过程中所生成的薄层氧化膜，消除磷化后不均匀的表面膜层及磷化膜晶粒粗大现象；经活化后的缸套不经水洗，控净多余活化液后，直接进入下一工序；
S7、磷化：将缸套置于磷化液中磷化，同时缸套进出磷化槽时上下往复多次；
S8、回收：将缸套出槽时带走的磷化液收集在不流动的冷水槽中，返回至磷化槽中，同时向磷化槽中补充磷化溶液因蒸发而损失的水分和缸套出槽时所带出的溶液；
S9、流动冷水洗：采用多次浸入法清洗缸套表面的残留磷化溶液，直至洗净为止；
S10、热水洗：保持水的温度大于80℃，呈中性，浸泡1min～2min，此工序为不流动热水洗，应注意保持水的清洁度；使得缸套具有更好的防锈效果；
S11、干燥：将热水洗过的缸套用经油水分离的压缩空气吹干；
S12、验收：对磷化后的缸套进行自检，对自检合格后的缸套卸挂，按生产顺序摆放在脚踏板上。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S2中除油液的组成为：
本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤S4中酸洗液的组成和工艺规范：
本发明技术方案的进一步改进在于：酸洗时注意事项：增压缸套采用上限值，非增压缸套采用下限值；当酸洗液中铁离子含量大于60g/L时，需重新配制溶液。
本发明技术方案的进一步改进在于：所述磷化液的组成和工艺规范为：
本发明技术方案的进一步改进在于：磷化液配制后，需要对磷化溶液的游离酸度和总酸度进行分析调整。
本发明技术方案的进一步改进在于：缸套表面生成的磷化膜呈黑色或灰黑色，结晶均匀、致密、完整，不允许有空白处、锈迹和严重沉淀物；
由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术进步是：
1、本发明经研究攻关，获得了一种成本低廉、操作简单、快速有效的功能性磷化方法，把金属基体缸套放入含有锰、铁、锌的磷酸盐溶液中进行化学处理，使金属表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜，利用磷化膜层微孔结构，与基体结合牢固，具有良好的吸附性、润滑性、耐蚀性、不粘附熔融金属性及较高的电绝缘性等特性，可在启动瞬间“充当”润滑油膜，使缸套与活塞、活塞环之间摩擦系数显著下降，降低拉缸事故发生概率。
2、本发明除利用磷化膜本身具有的耐蚀性外，使缸套与活塞环之间生成非金属的磷化膜层，减小分子之间的吸引力，减小摩擦系数，达到缩短磨合时间、降低拉缸事故的目的。同时在磷化膜被磨损后，利用缸套内壁工作面上规律分布的腐蚀小孔，保证润滑油膜厚度，继续发挥抗摩擦性能的作用，达到延长缸套使用寿命的作用。
3、本发明工艺方法简单易操作，减少工序加工成本，同时在相关溶液的配置过程中减少了常规硫酸、硫脲、硝酸锰、亚硝酸钠的使用，避免人身伤害。
附图说明
图1是本发明工作流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：
如图1所示，一种大功率柴油机缸套表面功能性磷化工艺，包括如下步骤(可随钢铁基体材质情况调整相关参数)：
S1、装挂
将大功率柴油机缸套装挂在挂具上。
S2、碱性化学除油
除油液组成和工艺规范：
缸套进出除油槽时，挂具带动缸套在除油液中上下往复多次，一般为4～5次。
S3、流动冷水洗
将经过除油的缸套，用多次浸入的方法反复清洗数次，直至洗净为止。缸套的除油效果视浸润缸套表面的均匀程度而定。要根据实际情况控制水的流量，保持水的清洁，并且定时地清理水槽壁上的油污和污垢。
S4、酸洗
4.1酸洗液应具备下列条件：
a)酸洗既能除尽缸套表面上的氧化膜，又能保证缸径的轮廓尺寸；
b)经酸洗后缸套工作面应该没有腐蚀残渣沉积；
c)在酸洗过程中，缸套工作面上形成若干活化点，为在工作面上生成针状小孔奠定基础。
4.2溶液组成和工艺规范
4.3酸洗溶液注意事项
a)一般情况下，增压缸套采用上限值，非增压缸套采用下限值；
b)配制好的酸洗溶液应进行分析调整，正常生产时每季度进行分析调整一次；
c)酸洗槽槽壁上和液面上的污物要及时清理；
d)当酸洗溶液中铁离子含量大于60g/L时，需重新配制溶液。
S5、流动冷水洗
采用多次浸入法清洗缸套表面的残留酸洗溶液，直至洗净为止。(注意：控制水的流量，保持水的清洁。)
S6、活化
在浓度为2～4g/L的草酸(H2C2O4)溶液中进行活化，活化温度为30～40℃，除去缸套待磷化过程中所生成的薄层氧化膜，消除磷化后不均匀的表面膜层及磷化膜晶粒粗大现象。经活化后的缸套不经水洗，控净多余活化液后，直接进入磷化工序。
S7、磷化
7.1溶液组成和工艺规范
7.2磷化溶液注意事项
a)随时控制磷化溶液的温度，为使缸套进入磷化液后受热均匀，反应一致，缸套进入磷化槽时需上下往复4～5次；
b)磷化槽液配制后，首先对磷化溶液的游离酸度和总酸度进行分析调整；
c)当磷化溶液功能减退或有害杂质严重时，需重新配制磷化溶液。
S8、回收
为了控制重金属超标排放，造成环境污染，以及溶液中的有效成分回收再利用，将缸套出槽时带走的磷化液收集在不流动的冷水槽中，返回至磷化槽中，同时向磷化槽中补充磷化溶液因蒸发而损失的水分和缸套出槽时所带出的溶液；该收集冷水槽中进行，按需要进行不定期清理。
S9、流动冷水洗
采用多次浸入法清洗缸套表面的残留磷化溶液，直至洗净为止。(注意：控制水的流量，保持水的清洁。)
S10、热水洗
采用热水洗的目的是为了使缸套具有更好的防锈效果。保持水的温度大于80℃，呈中性，浸泡1min～2min，此工序为不流动热水洗，应注意保持水的清洁度，根据实际情况随时更换。
S11、干燥
将热水烫洗过的缸套，用经油水分离的压缩空气尽快吹干。
S12、验收
检验：
磷化后的缸套采用自检是提高产品质量的重要一环。因此，必须认真检查，外观不合格的磷化缸套决不允许转入下一道工序。(注意：自检时应戴上洁净的手套，不允许赤手接触缸套。)
卸挂：
将自检合格后的缸套卸挂，按生产顺序摆放在专用的脚踏板上。
本发明得到的磷化膜呈黑色或灰黑色，结晶均匀、致密、完整，不允许有空白处、锈迹和严重沉淀物。
本发明经研究攻关，获得了一种成本低廉、操作简单、快速有效的功能性磷化方法，把金属基体缸套放入含有锰、铁、锌的磷酸盐溶液中进行化学处理，使金属表面生成一层难溶于水的磷酸盐保护膜，利用磷化膜层微孔结构，与基体结合牢固，具有良好的吸附性、润滑性、耐蚀性、不粘附熔融金属性及较高的电绝缘性等特性，可在启动瞬间“充当”润滑油膜，使缸套与活塞、活塞环之间摩擦系数显著下降，降低拉缸事故发生概率。
本发明除利用磷化膜本身具有的耐蚀性外，使缸套与活塞环之间生成非金属的磷化膜层，减小分子之间的吸引力，减小摩擦系数，达到缩短磨合时间、降低拉缸事故的目的。同时在磷化膜被磨损后，利用缸套内壁工作面上规律分布的腐蚀小孔，保证润滑油膜厚度，继续发挥抗摩擦性能的作用，达到延长缸套使用寿命的作用。
本发明工艺方法简单易操作，减少工序加工成本，同时在相关溶液的配置过程中减少了常规硫酸、硫脲、硝酸锰、亚硝酸钠的使用，避免人身伤害。
Claims (7)
1.一种大功率柴油机缸套表面功能性磷化工艺，其特征在于：包括如下步骤：
S1、装挂：将大功率柴油机缸套装挂在挂具上；
S2、碱性化学除油：将缸套在除油液中清洗，同时缸套进出除油槽时，挂具带动缸套在除油液中上下往复多次清洗；其中，除油液的pH值为12～14；
S3、流动冷水洗：将经过除油的缸套，采用流动冷水、多次浸入的方式反复清洗数次，直至洗净；
S4、酸洗：将缸套浸入酸洗液中除去缸套表面上的氧化膜，同时使缸套工作面上形成若干活化点，为工作面上生成针状小孔奠定基础；
S5、流动冷水洗：采用流动冷水、多次浸入的方式清洗缸套表面的残留酸洗液，直至洗净；
S6、活化：在浓度为2～4g/L的草酸溶液中进行活化，活化温度为30～40℃，除去缸套待磷化过程中所生成的薄层氧化膜，消除磷化后不均匀的表面膜层及磷化膜晶粒粗大现象；经活化后的缸套不经水洗，控净多余活化液后，直接进入下一工序；
S7、磷化：将缸套置于磷化液中磷化，同时缸套进出磷化槽时上下往复多次；
S8、回收：将缸套出槽时带走的磷化液收集在不流动的冷水槽中，返回至磷化槽中，同时向磷化槽中补充磷化溶液因蒸发而损失的水分和缸套出槽时所带出的溶液；
S9、流动冷水洗：采用多次浸入法清洗缸套表面的残留磷化溶液，直至洗净为止；
S10、热水洗：保持水的温度大于80℃，呈中性，浸泡1min～2min，此工序为不流动热水洗，应注意保持水的清洁度；使得缸套具有更好的防锈效果；
S11、干燥：将热水洗过的缸套用经油水分离的压缩空气吹干；
S12、验收：对磷化后的缸套进行自检，对自检合格后的缸套卸挂，按生产顺序摆放在脚踏板上。
2.根据权利要求1所述的一种大功率柴油机缸套表面功能性磷化工艺，其特征在于：所述步骤S2中除油液的组成为：
3.根据权利要求1所述的一种大功率柴油机缸套表面功能性磷化工艺，其特征在于：所述步骤S4中酸洗液的组成和工艺规范：
4.根据权利要求3所述的一种大功率柴油机缸套表面功能性磷化工艺，其特征在于：酸洗时注意事项：增压缸套采用上限值，非增压缸套采用下限值；当酸洗液中铁离子含量大于60g/L时，需重新配制溶液。
5.根据权利要求1所述的一种大功率柴油机缸套表面功能性磷化工艺，其特征在于：所述磷化液的组成和工艺规范为：
6.根据权利要求5所述的一种大功率柴油机缸套表面功能性磷化工艺，其特征在于：磷化液配制后，需要对磷化溶液的游离酸度和总酸度进行分析调整。
7.根据权利要求1所述的一种大功率柴油机缸套表面功能性磷化工艺，其特征在于：缸套表面生成的磷化膜呈黑色或灰黑色，结晶均匀、致密、完整，不允许有空白处、锈迹和严重沉淀物；
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