CN1203133A - 抗磨损性高的引擎挺杆以及这种挺杆的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种表面上覆盖有烧结层的高抗磨损引擎挺杆。这个烧结层由包含50—100%的镍粉、0—45%的铬、0—35%的钼,0—10%的铝,0—25%的钴,约0—10%的铜和难免的杂质组成的结合剂组成和由碳化物、氮化物、硼化物及其混合物组合选出的硬质粉末制备。还提出了一种引擎挺杆,覆盖有合金粉组成,含有由44—88%重量比的碳化钨、约4—10%的钴、约15—50%的镍、5—20%的铬、约0.5—4%的硼、2—4%的铁、约0.5—4%的硅、最好约达1%重量的碳以及难免存在的混合杂质。

Description

抗磨损性高的引擎挺杆 以及这种挺杆的制造方法

本发明涉及一种抗磨损性强的引擎挺杆和它的制造方法。更具体地，本发明涉及一种涂于引擎挺杆表面的烧结层，它具有很好的耐摩性能和很高的硬度，但是对于凸轮的可溶性低。烧结层由碳化物、硼化物以及氮化物等类选出或者由高熔点高硬度但对于凸轮可溶性低的材料选出的结合剂或者混合物制备的。具有这种烧结层的挺杆可以用于跨头式大型柴油机。

参见图1所示启闭气缸气门1的气门分流系统。气门分流系统有摇臂3、推杆4和挺杆5。气门1装有气门弹簧2为气门1提供复位力。

连在挺杆4下边，挺杆5沿着凸轮的外周进行滑动。由于凸轮6的外周的起伏，挺杆5上下运动，使推相4作往返运动。

近些年作了许多努力以开发长寿命的汽门分流系统，而这种汽门分流系统的使用条件由于高功率高燃油效率无须保养引擎要求日益增加而变得恶劣。

这样的汽门分流系统上的任何缺陷都会引起不完全燃烧、导致废气和排烟增加。同时还可以使引擎发出噪音并过度震动，使整个汽车系统性能变坏。

由于在汽门分流系统中起重要作用的挺杆5在与凸轮6高速接触中产生滑动摩擦力，挺杆5的缺陷多来自滑动摩损、划伤以及剥蚀，剥蚀是表面疲劳造成的剥裂现象。

另外，由于挺杆5表面的划伤和剥蚀极大加重了磨损，汽门不能准时启闭并且造成了汽密性问题。从而燃料不完全燃烧、引起废气和噪音。

如果超出了允许界限的故障出现在挺杆5上或者说挺杆沿着凸轮6外周滑动时挺杆5上出现过度的磨损，挺杆就不能精确地与凸轮垂直接触，引起一种平行于凸轮轴方向的负荷，并造成凸轮飘移。

多数情况下，挺杆5和凸轮6由钢和铸铁制造。这些材料可以通过高频感应硬化、渗碳氮化等各种表面硬化工艺改善其表面硬度并且在其表面层形成压应力以增加其抗磨损力和抗疲劳力。

淬火铸铁的特征在于浇铸时快速冷却时，一次渗碳体(Te₃C)的沉淀析出。用冶金业术语来说，淬火铸铁由一种珠光体基体组成的，它是由奥氏体A相变而成的，具有针状渗碳体结构。

通过淬火和对淬火铸铁回火得到的淬火铸铁具有马氏体或者说是回火马氏体基体，还有一种渗碳体结构，以及一种由渗碳体分解来的软的石墨结构。

挺杆由主要采用此类物质的原因是渗碳体的硬度高并且耐磨损性好，而且这种基体可以防止塑性流动发生，因此可以使挺杆高度耐划伤和剥蚀。

但是，由于它们是铸造的，在几个方面存在问题，例如，淬火铸铁的生产过程要经过熔化、淬火、退火、淬火再回火这样的复杂工序。另外，如果化学成份、淬火速度以及热处理条件不恒定，渗碳体以及石墨就可能有数量波动，由于摩擦热和高表面活力也造成基体硬度波动，从而使挺杆抗磨损性和抗划伤性变差。

高硬度的挺杆也通过渗碳使表面马氏体化的碳钢或合金钢制造。但是这些材料被证明抗磨损性能低于淬火铸铁，因为马氏体的热稳定性和硬度低于渗碳体。

在高效引擎中，凸轮和挺杆的接触面压力在不断增加，如果使用铸铁材料，就需要对生产、加工以及高度耐热性进行很强的技术管理。然而渗碳体的耐热性能不足以使它耐受300马力以上的大功率引擎所要求的高表面压力。

开发了一些方法以解决上述问题和相关问题。例如，安装挺直5时使之以倾斜角度与凸轮6接触，以解决所谓凸轮飘移问题。但是这个方法有减少了凸轮6与挺杆5间接触面从而产生加重磨损的负作用。为解决这一点，出现了一种技术，把挺杆的表面做成隆起的，使得在挺杆和凸轮间造成点接触和浅接触的结合，从而避免锐接触。

这种技术还是有问题，如果隆起的半径不大，在挺杆的表面上就会加有板动负荷(cocking loacl)从而在凸轮和挺杆间造成卡滞，产生表面不均匀或者逆向侧面。

在美国专利4,739,674中，康纳尔提出的在其上做滑动的挺杆表面为一个曲率半径至少为1,500M的曲面。然而很难使凸轮具有理论曲线。实际上，凸轮常常被弄弯，因此很难指望仅仅通过曲面的形状就可以延长挺杆的寿命。另外，如果隆起的半径太大，由于凸转和挺杆间的曲率差别出现偏心圆轨迹，严重磨损凸轮，因此，利用这种结构改变解决问题是有局限性的。

日本专利Nos.Sho 62-182407和Sho 62-185806提出解决上述问题和其它方法，公布了一种摇臂和一种挺杆，其表面可溶有镍粉和一种含碳化物、氮化物或硼化物的高温硬金属粉制成的烧结层。

但是上述专利只介绍了熔融这样一种烧结层的概念，及有提出生产技术或者方法的细节。而且，这种挺杆和摇臂在经济上也不合算，因为包括材料费在内的生产成本太高。

因此，本发明的目的之一在于克服在先技术的上述问题并且提出一种引擎挺杆，其抗磨损性能好、寿命长，同时提出生产这种引擎挺杆的方法。

本发明的另一个目的是提出一种可以使气门分流系统准时启闭的挺杆，从而防上不完全燃烧并且减少废气和排烟。

根据本发明的一个方面，提出了一种抗磨损性高的引擎挺杆，其表面覆有结合剂和硬质粉末的合成混合物制备的烧结层，所述结合剂含有约50-100％重量的镍粉，约0-45％重量的铬，约0-35％重量的钼，约0-10％重量的铝、约0-25％重量的钴、0-10％重量的铜和不可避免的混入杂质；所述硬质粉末选自含有碳化物、氮化物、硼化物及其混合物的组合。

根据本发明的另一个方面，提出了一种生产抗磨损性高的引擎挺杆的一种方法，包括以下工艺步骤：用压机模压由硬颗粒与结合剂构成的混合物，把模压出的压坯进行初次烧结；把烧结出的毛坯放在挺杆表面上作二次烧结，在挺杆上形成烧结层；然后在对烧结层加压的同时快速冷却烧结层，使烧结层表面具有很高的硬度。

根据本发明的又一个方面，提出了一种抗磨损性高的引擎挺杆，其表面复有合金粉组成，含有约44-88％重量的碳化钨、约4-10％重量的钴、约15-50％重量的镍、约5-20％重量的铬、约0.5-4％重量的硼、约2-4％重量的铁、约0.5-4％重量的硅、约达1.0％重量的碳和混入的不可避免的杂质。

根据本发明的再一个方面，提出一种制造抗磨损性高的引擎挺杆的方法，含以下步骤：用热喷法在挺杆表面覆盖合金粉混合物，形成涂层；然后对涂层进行重量新熔化加工。

参照附图通过对下面的实施例说明可以使本发明的上述的及其它的目的和方面得到清楚的了解。

图1为跨头式凸轮(OHC)大型柴油机使用的气门分流系统截面示意图。

挺杆在与凸轮接触时，常常是滑动摩擦而不是滚动摩擦，造成反复的局部磨损，人而形成挺杆的划伤。为了避免这一点，人们一直试图引入滚动摩擦。然而，如果挺杆的硬度不高于HV800，即使采用滚动摩擦，对于抗剥蚀性也没有作用。因此首先要提高硬度。

过高的压力以及磨损形成的剥裂如果在一开始出现在挺杆表面上，会很快地漫延至邻近区域，使表面剥离。为了防止剥裂，接触面需要有很高的硬度。

由于互相滑动摩擦，凸轮和挺杆在它们相对处部分的表面上互相作用。如果在凸轮和挺杆之间有金属化学亲和力，在其间界面上就会出现微粘合。这时，凸轮和挺杆之间的滑动面的粘合会增加其间的摩擦系数。摩擦系数的增加反过来提高了接触面上的摩擦热，破坏了抗划伤性能。

如果在凸轮和挺杆的硬度和表面光洁度之间存在有差别，两者中的弱方就会破坏。经过加工硬化，磨损掉的微粒的硬度比它们在原来的状态下还高。

因此降低凸轮和挺杆间的磨损可以有以下两个途径：第一，降低摩擦系数，以减少接触面的摩擦热和采用高熔点材料(高熔点碳化物和氮化物)以提高抗划伤性；第二，采用对凸轮笥低的材料，以避免凸轮表面的损坏。

本发明采用这两种方法，提供抗磨损性能高的挺杆。

对于第一途径，本发明找到了一个在挺杆表面涂以烧结层的方法，烧结层由含有50-100％重量的镍粉，0-45％重量的铬、0-35％重量的钼、0-10％重量的铜和不可避免的混入杂质等成分的结合剂以及碳化物、氮化物、硼化物以及其混合物中选出的硬质粉末制备而成。

本发明采用两种途径，提供具有优异抗磨损性的挺杆。

在第一种方法中，本发明者发现了一种在挺杆表面形成烧结层的方法。此烧结层由结合剂和硬质颗粒制备而成。其中结合剂包括50-100wt％的镍粉，0-45wt％的铬粉，0-35wt％的钼粉，0-25wt％的钴粉，0-10wt％的铜粉及混入不可避免的杂质。硬质颗粒可以是碳化物、氮化物、硼化物及其混合物中的任意组合。

一般地，钴用作结合剂的基础材料，因为众所周知，钴有很好的化学物理特性。在本发明采用镍代替昂贵的钴作为结合剂，因为它价格低而且性能和钴一样好。

另外，镍在硬度和弹性上和钢一样，同时与构成挺杆体的钢有很强的亲和性，并且耐热及耐腐蚀，从而可以使合金用作在高温磨损工作条件下的挺杆表面材料。

镍基体可以通过单独地或者组合地添加45％重量以下的铬、35％重量的钼、10％重量的铝，25％重量钴和10％重量的铜等得到强化，结果使合金的熔点降低。因此可以容易地生产出与剥蚀和划伤有直接关系的抗压抗磨损性能强的烧结体。

最好镍占总的结合剂重量的50％或者更高。例如，如果镍为重量的50％，韧性就会降低。而且，因为所得合金与钢即挺杆体材料的热膨胀系数之间存在有很大差别，其间的结合强度就要降低。

如果添加的钴超过45％重量，在烧结后的凝固期间，钴与镍一起形成化合物，其中可存在δ相，对耐热性和耐腐蚀性是毁灭性的危害。

与其它添加成份与镍固化一起的钼，增加了耐磨损性。然而如果添加量高于35％重量，就会很贵而且不会增加效果。

在结合剂中，铝(Al)的量限制在10％重量以下；不然很可能在凝固过程中出现易脆的β相。

在合金中，钴可以和镍完全互熔在一起，同时与镍一起凝固，使结合剂的抗摩损性改善。但是钴昂贵，钴最好添加到25％重量或以下，因为添加到25％重量以下，没有显示出效果。

对于铜来说，它可以提高结合剂的抗腐蚀性和抗粘滞性。铜最好添加得不超过10％重量，因为再增加铜的含量会对烧结层的强度有破坏作用。

本发明的烧结层中，结合剂最好占有30％至60％的体积。例如，结合剂的体积低于30％就不能满足挺杆的韧性和抗裂要求。另一方面如果结合剂体积超过了60％，硬质颗粒的量就要相对少，这样使得挺杆的抗压性变差。

如前所述，组成本发明烧结层的硬度颗粒是由氧化物、碳化物、硼化物及其混合物的组合中选出的。其中，WC提供高硬度、例如硬度达HV2400，以及高强度，例如弹性模数70×104Mpa。

本发明的实际数据使发明者了解了，当平均直径不小于10μm时，硬质粉末使凸轮出现划伤并对挺杆造成约不平度数6至8的剥蚀磨损。这个实验还表明，如果使用的硬质粉末平均直径在5μm或或者以下时，制蚀可以得到满意的改善、不平度数可以达9或更高，如果，硬质粉末保持在平均直径在2μm以下时，可以得到更加满意的抗磨损结果，不平度数达到10或更高，这样就不会表现出划伤磨损。

本发明还提出一种方法，包括在结合面上覆盖分离的钎接材料以增强烧结层和挺杆体之间的结合强度。镍及其合金，如镍-钴合金可以用作钎接材料。

下面是上述材料在挺杆表面上的烧结工艺。开始，结合剂和硬质粉末结合在一起，模制成预定的形状，然后烧结成金属陶瓷，在初烧结后，把金属陶瓷安放在挺杆表面上，然后在高温下再次烧结。这里，可以预先把钎接材料覆盖在挺杆表面上，然后再把金属陶瓷放在挺杆上。

一般地，由液相烧结得到金属陶瓷，这要在1,200-1500℃高温下烧结1至2个小时。工艺有效地增加了金属陶瓷的密度，因为它减少了金属陶瓷的孔隙度。然而在长时间加热到这么高的温度，硬质粉末就要从原来的园球形变形为方形。这种方形硬质粉末在韧性、抗磨损性和抗疲劳性上比园球形要差得多。

另一个方面，低温加热可以防止硬质粉末畸变为方形但是不能除去硬质粉末中的微孔。

根据本发明，金属陶瓷材料模压成形，然后在450°-550℃温度下进行预烧结，然后再以1,200℃或更高的温度烧结到挺杆体上，但是最好2分钟，因此可以防止烧结体中的硬质粉末变形成方形。

可以采用高频感应法、火焰加热、等离子加热、激光加热或其它适于快速加热的工艺实现迅速加热。

本发明的特征还在于，在快速加热在挺杆表面形成烧结层后，烧结层在加压条件下迅速冷却。在此情况下，压应力保留在烧结层表面中，增强了它的抗压性。例如，使高温加热后凝固过程中的烧结层表面在加压的同时与平的致冷板接触。致冷板在其中装有冷却水管，或者采用热传导性能优越的材料，并在它的表面上覆盖粘性差的材料，如陶瓷、石墨、氮化物、氧化物、碳化物、硼化物等难熔材料，金属陶瓷或化学气相沉积(CVD)镍-磷材料得到的物理气相沉积(PDD)、非电镀镀层或喷层，以防止冷却板粘接在烧结层上。

或者，可以采用烧结时加热的螺旋管进行快速冷却，而不用另外的致冷板。这种情况下需要在加热螺旋管中进行冷却水循环，防止螺旋管本身加热到高温。例如，在完成加热功能后，在整体上成为平板形的螺管上切断了电源使之不再对挺杆继续加热，由循环冷却水冷却，然后压在烧结层上快速冷却。

在前述的第二途径中，本发明发现了一种在挺杆表面上覆盖合金材料的方法，合金粉材料含有约44-80％重量的WC、约4-10％重量的钴，约15-50％重量的镍、约5-20％的铬、约0.5-4％重量的硼，约2-4％重量的铁，约0.5-4％重量的硅，约达1.0％重量的碳，和不可避免的杂质。

一般地说，要求抗磨损的构件或零件，需要在两个特性上良好，抗腐蚀和抗划伤，以满足需要。尽管在具体使用的环境不同，在这两方面的要求会有些小区别。

因此为了得到所要求的抗划伤特性，在金属中采用维氏硬度达1,300的碳化钨，可以加强耐磨性，为了加强抗制蚀性，要在金属中采用钴和镍成分，二者都可以在高负荷的滚动摩擦条件下提供优良的韧性。

涂层粉末中大部分为增强相和基体相。

碳化钨作为增强相合金，与钴按88∶12的比例混合。因为碳化钨在涂层工艺中容易受到氧化，在悬浮时被氧化，从而碳化钨的颗粒可以松散或者从稳定的碳化钨相转移到准稳定的相，W₂C₉，η，或者ε。为了避免这种情况，需要在与钴混合后的烧结过程并形成适当的尺寸的团块。这样的碳化物块在大小上说高达几个微米至几百个微米，但是在结成团块前的碳化物本应该平均大小在1至5μm之间，允许的最大尺寸为5-7μm，如果碳化物的尺寸太大，形成的涂层可以由于摩擦磨损相对应部件的接触表面，从而对其上的造成强的划伤。

最好使碳化钨在重量上占全部涂层材料重量的44-80％。如果碳化钨的含量低于44％重量，涂层抗滑动摩擦性状降低，而达不到大功率引擎挺杆所要求的抗摩损性，硬度也差，使挺杆的抗剥蚀性也差。另一方面如果碳化钨用得过多，不仅不能指望碳化钨起结合剂作用而且涂层的密度也很低并表现脆性，在高压条件下出现脆性。

依据碳化钨含量的不同，钴可以在4-10％重量范围内添加。钴与镍在一起形成完全融合的合金并与镍及其它添加成份固化，起增加抗磨损性作用，钴起到上述的保护碳化钨相的作用。

根据本发明的第二方面，基体合金含有约15-50％重量的镍、约5-20％的铬、约0.5-4％重量的硼、约2-4％重量的铁、0.5-4％重量的硅，达1％重量的碳以及微量的杂质。如果愿意的话，铜与/或钼可以含1％左右或更少。

除了硬度和弹性近乎于钢，镍与钢有很大的亲和性。而且，镍的耐热性和耐腐蚀性如此之好，适于作高温磨损条件下工作的挺杆覆盖材料。镍最好占约15-50％重量比。如果镍含量低于15％重量比，不足以使镍起结合其它合金成份的母合金作用。另一方面，如果基体合金成分含的镍高于50％可以在熔化后的固化过程中出现易脆相。

铬可以与镍一起固溶并形成合金，旨在提供抗腐蚀性和耐热性并具有优良的强度。如果铬含量低于5％重量，合金就不具有钴可以提供的效果。另一方面如果铬含量超过了20％重量比，在重熔化处理中在合金结构里会形成碳化物，包括各向异性体和氧化物。

硼和硅两者可以与镍与/或铬进行共晶反应。在硼和硅各自含量少于0.5％重量时，这种共晶反应效果不大。另一方面，如果含量超过20％的话，效果又不会进一步加强，因为它们在晶界沉淀。

在元素合金成份中，碳可改善基体的固溶性，并且在快速冷却时分散成细小碳化物而增加基体的强度。碳最好用到1％重量，因为过多的碳残留为不溶的、易脆的石墨。

合成的合金具有低于同样组成范围的合金的熔点，因为它在硼与硅和镍及铬一起构成的共晶组份范围内。

组成基体合金的镍如铝，在物理特性上彼此差不多，可以互换。因此，钴可以代替镍用作为基体成份。

铜可以增加基体的抗腐蚀性能，但是降低基体的强度，如果添加量超过1％重量比。钼有强化基体的作用。另一方面，钼的含量如超过1％重量比，其效果不会进一步加强。

涂层可以用热喷涂法，如火焰喷涂。喷涂过程中可能存在的喷涂缺陷可以借助于外热源重新熔化消除。例如，仅把涂层加热到其熔点之上而不毁坏或熔化增强相和覆盖的基面，从而得到无孔的涂层并得到母材和涂层之间的金属结合。

但是如果对涂层抗划伤、抗剥蚀性要求很高，最好采用高速氧燃料火焰喷涂，在重新熔化工序后可以保证得到优良的质量。

即可通过再熔化工艺消降喷涂缺陷，但最好质量的产品可通过复合使高速氧燃油火焰喷涂工艺和重熔化工艺来实现。

进行普通火焰喷涂时颗粒的飞行速度是300m/s而高速氧燃料喷涂时的微粒速度增加到1,400-2，20m/s。因此在高速氧燃料火焰喷涂时，微粒以如此高速撞击表面而该动能转变为高的热能。得至于此，在涂层内很少有内部缺陷。

如果产品有圆面或涂层用转动方式进行，在中心和边缘就会出现覆盖率的差别。因此要准备防止这种差别的控制手段。

为了重熔化碳化钨分布的涂层，采用氧-炔、及氧-丙烷之类的加热源。需要有一种具有相互间隔10-25mm火焰孔的特殊喷枪。这里，火焰的强度要略比普通喷枪的火焰强度弱些。

在重熔化时要注意不要把局部加热至高温，因为涂层经历快速膨胀会导致剥裂，例如，产品在100-130mm的距离预热到330-550℃，然后把喷枪嘴移到离产品30-40mm处，随后加热停止在这样的一点，即产品表面由红热转向液状，这时液性急剧地改变。如果过热或者加热时间过长，表面会熔掉或者被氧化。理想地，重熔化过程在1050-1100℃进行数秒至1分钟。产品用适当的媒介慢慢冷却。

因为冷铸的挺杆形态使它不对称或不均匀地从表面吸收热量，不可能得到完善的挺杆质量。

因此本发明中，挺杆固定在车床或者转台上进行重熔化。这种情况下，垂直于转动轴进行预热，不仅在前面而且在慢加热和冷却中心部。结果挺杆可以在均匀的温度上重熔化，尽管边缘和中心的厚度不同。

热处理炉、高频炉以及喷灯都可以用作重熔化的加热手段。如果温度和热量都适当地控制，就可以得到好的质量。

通过以下例子可以更好地理解本发明，但以下例子只用作说明，而不能构成本发明的局限。

结合剂组成如表1所示，平均颗粒尺寸对于镍是4μm，对于其它添加合金是4-10μm，具有表列平均粒度的碳化钨与结合剂以这样的方式混合，使结合剂占的体积范围为35％至55％，然后混合物模压成型，在500℃温度下进行预烧结。然后用含有7％重量的铬、3％重量的铁、3.2％重量的铜，4.5％重量的硅和其余成分作为镍的钎接镍合金把烧结体联结到挺杆上。挺杆在转动中，在1,20-1,350℃的温度下进行烧结，如表中所列，烧结时间为2分钟，采用200KHZ、1500KW的高频电感加热器，其后，用一个具有非电镀涂层的、内有冷却水管线的铜板作冷却板。在烧结完成后，利用冷却板中心安装的油压缸把挺杆压在冷却板上进行快速冷却。

然后对挺杆上形成的烧结层进行抛光，使之厚度为0.7mm。

用一个单冲缸挺杆一凸轮试验器进行磨损试验，对制成的挺杆进行的抗剥蚀试验条件如下：速度1000rpm；静态弹簧负载174.5kg，试验107个循环，润滑油温度为75-85℃。

结果列在下面的表1中。

例1至例4的比较例。

使用了下面表1所例的结合剂成份，其中镍的平均粒度为4μm而其它添加合金的粒度为4-10μm。具有7.5μm平均粒度的碳化钨与结合剂以结合剂占35％至60％体积的方式进行了混合，然后把混合物压模成形。其它过程例I到IV全部相同，只是烧结温度为1,250℃到1,400℃，结果如图1。

                  对比例V

使用了下面表1所例的结合剂成份，其中镍的平均粒度为4μm而其它添加合金的粒度为4-10μm。具有3.0μm粒度的碳化钨与结合材料以结合剂与45％体积的比例混合，然后把混合物进行模压成形。其它过程与例1至例4全部相同，只是烧结温度为1200℃而且没有用冷却板，其结果见下面表1。

                       表1

     粘合剂                                                         磨损实验例子  体积    化学                     平均    WC烧结   硬度   抗划性    凸轮    冷却序号  分数    成分                     尺寸     温度                     适定性  平板

(vol％)  (wt％)                    (μm)    (oV)    (HV)  (Orob.No)1    35     85Ni，11Cr，4Mo            2.0     1,200    970     10        O      是2    40     75Ni，10Co，10Cr，4Mo，1Al 2.0     1,250    890     10        O      是3    45     100Ni                      5.0     1,200    930     9         O      是4    55     80Ni，10Cr，4Mo，2Al       5.0     1,350    870     9         O      是C.1  35     85Ni，16Cr，2Mo            7.5     1,400    930     9         X      是C.2  40     85Ni，5Co，11Cr，4Mo       7.5     1,250    980     9         X      是C.3  50     95Ni，2Cr，3Mo             7.5     1,400    940     7         X      是C.4  60     85Ni，10Cr，4Mo，1Cu       7.5     1,350    700     7         é            是C.5  45     75Ni，5Co，15Cr，2Mo，3Cu  3.0     1,200    800     7         O      否

                      例V

制备用碳化钨-钴合金作增强相、镍自生熔解合金作基体的合金粉末，混合成份含有61.6％重量的碳化钨、8.4％重量的钴、19.8％重量的镍，5.4％重量的铬、2.6％重量的硼，2.1％重量的铁，1.2％重量的硅，0.3％重量的碳和不可避免的杂质。碳化钨的平均粒度保持在3-4μm而在喷涂相的碳化钨-钻的平均粒度为15至45μm。

用高速氧燃料火焰喷射法在挺杆表面喷合金粉末层，挺杆固定在转台上预热到450℃，使用氧-炔火焰、距离为100mm加热，氧∶炔为3∶4。其后把喷枪嘴移至距挺杆表面30mm处，用1,050℃重熔化1分钟。

缓慢冷却后，所得产品有6μm厚的涂层，其层为HRA85。用光学显微镜观察在涂层结构上没有微孔，而在整个涂层上碳化钨分布均匀。

在单缸的挺杆一凸轮试验器上进行了磨损试验，在下列条件下进行所得挺杆的剥蚀试验：转速达1000rpm，静态弹簧负荷124.5kg，试验107循环，润滑油温度75-85℃。该挺杆与凸轮接触，不平度9级，与凸轮适配性好，没有剥蚀，也没有划伤。

如前所述，本发明的引擎挺杆抗剥蚀性和抗划伤性均优良。因此使用寿命长，避免了噪音和不完全燃烧。

阅读前面所公布内容之后具有一般技能的人员可以很清楚地了解本发明的特点、优点和实施。对此须说明，尽管非常详细地说明了具体的实方案，可以在不偏离本发明说明和要求保护的精神和范围对这些实方案作各种修改。

Claims (26)

1.一种抗磨损性强的引擎挺杆，它的表面覆盖有用结合剂和硬质粉末组成混合制备的烧结层，所述结合剂含约50-100％重量的镍粉、约0-45％的铬、约0-35％重量的钼、约0-10％重量的铝、约0-25％重量的钴，约0-10％重量的铜以及混入的不可避免的杂质，所述硬质粉末选自含有碳化物、氮化物、硼化物及其混合物的组合。

2.如权利要求1所述的引擎挺杆，其特征是，结合剂在混合物中占体积的30-60％。

3.如权利要求1所述的引擎挺杆，其特征是，所述硬质粉末由碳化钨制成。

4.如权利要求1或3所述的引擎挺杆，其特征是，所述硬质粉末粒度为5μm或更小。

5.如权利要求1所述的引擎挺杆，其特征是，所述烧结层硬度为HV800或更高。

6.如权利要求1所述的引擎挺杆，其特征是，所述烧结层通过钎接材料与挺杆表面结合。

7.如权利要求6所述的引擎挺杆，其特征是，所述钎结材料为镍或者镍合金。

8.一种生产高抗磨损性引擎挺杆的方法，含以下工艺步骤：

用压机把含有结合剂和硬质粉末的混合物模压成形；

对压模成型的压坯进行预烧；

把烧结物体安放在挺杆表面进行二次烧结，从而在挺杆上形成一个烧结层，然后对烧结层加压的同时快速冷却烧结层，使烧结层表面具有高硬度。

9.如权利要求8所述的方法，其特征是，所述结合剂含约50-100％重量的镍粉、约0-45％的铬、约0-35％重量的钼、约0-10％重量的铝、约0-25％重量的钴，约0-10％重量的铜以及混入的不可避免的杂质，

10.如权利要求8或9所述的方法，其特征是，所述结合剂在组成混合物中占体积的30％到60％。

11.如权利要求8所述的方法，其特征是，所述硬质粉末由碳化钨制成。

12.如权利要求8或11所述的方法，其特征是，所述硬质粉末具有5μm或以下的平均粒度。

13.如权利要求8所述的方法，其特征是，所述烧结层硬度为HV800或者更硬。

14.如权利要求8述的方法，其特征是，所述预烧在约400-550℃温度下进行。

15.如权利要求8所述的方法，其特征是，所述二次烧结过程在1,200℃或更高的温度下进行2分钟或更短。

16.如权利要求8所述的方法，其特征是，进一步具有把钎接材料安放在挺杆表面的工艺步骤。

17.如权利要求16所述的方法，其特征是，所述钎接材料是镍或者镍合金。

18.如权利要求8所述的方法，其特征是，冷却工艺步骤借助于一个致冷板进行。

19.一种高抗磨损的引擎挺杆，其表面覆盖有合金粉混合物，含有约44-80％重量的碳化钨，约4-10重量的钴、约15-50％重量的镍，约5-20％重量的铬、约0.5-4重量的硼，约2-4％重量的铁，约0.5-4％重量的硅、最好约达1.0％重量的碳和不可避免的混入杂质。

20.如权利要求1所述的引擎挺杆，其特征是，所述碳化钨具有5μm或以下的粒度。

21.一种制造高抗磨损性的引擎挺杆的方法，含以下工艺步骤：

用以下组成的合金粉覆盖挺杆的表面，

合金粉混合物，含有约44-80％重量的碳化钨，约4-10重量的钴、约15-50％重量的镍，约5-20％重量的铬、约0.5-4重量的硼，约2-4％重量的铁，约0.5-4％重量的硅、最好约达1.0％重量的碳和不可避免的混入杂质；

采用热喷的方法对挺杆涂层；

并且对此涂层进行重熔化加工。

22.如权利要求21所述的方法，其特征是，所述碳化钨微粒具有5μm或以下的平均粒度。

23.如权利要求21所述的方法，其特征是，所述热喷采用火焰喷涂、等离子喷涂或高速氧燃料火焰喷涂。

24.如权利要求21所述的方法，其特征是，所述重熔化过程包括：在330-350℃温度下进行的涂层预热，在1,050-1,600℃温度下进行不超过1分钟的再加热。

25.如权利要求21所述的方法，其特征是，所述重熔化过程采用氧-乙炔加热源或者氧-丙烷加热源。

26.如权利要求21或25所述的方法，其特征是，所述重熔化过程可以用喷枪或者热处理炉或者高频感应加热方式进行。