CN1243133C - 铝合金缸体内表面微弧氧化处理工艺 - Google Patents

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Abstract

铝合金缸体内表面微弧氧化处理工艺采用微弧氧化设备对铝合金缸体内表面进行微弧氧化处理，碱性电解溶液从缸体的一端流入，从另一端流出，碱性电解溶液通过溶液循环冷却系统在缸体中循环流动；不锈钢管接电源负极，缸体外壁接电源正极；通过电源对缸体加压，在缸体内表面原位生长一层致密的Al2O3陶瓷层。由于陶瓷层表面均匀分布着微米级的盲性微孔，在减摩条件下，表面易形成一层均匀的连续分布的油膜，提高了缸体内表面的耐磨性。同时由于采用微弧氧化处理，只对缸体内表面的工作面进行陶瓷化处理，而缸体的外表面保持原状，因此，在发动机工作的过程中，由于内表面陶瓷层的绝热特性，提高了燃烧室热量的利用率，但外表面的散热性保持不变。

Description

铝合金缸体内表面微弧氧化处理工艺
技术领域
本发明属于铝合金缸体表面硬化处理工艺技术，特别涉及铝合金缸体内表面微弧氧化处理工艺。
技术背景
铝合金因其轻质及易成型等特性而成为汽(柴)油发动机的主耗材之一，但耐磨性、抗擦伤性能较差，限制了其在发动机缸体上作为摩擦副直接的应用，必须进行合适的内表面硬化处理或镶嵌耐磨缸套。
对于铝合金表面的硬化处理工艺，近年来已得到了极大的发展，如硬质阳极氧化、热喷涂等，在产业界已得到了广泛的应用，微弧氧化工艺是近年来发展起来的一种有色金属(如铝、镁、钛等)表面处理工艺，尤其是从二十世纪九十年代开始，该工艺已成为国内学术界的研究热点，并且逐渐得到产业界的认可。尤其铝合金的表面微弧氧化硬化处理，由于氧化铝陶瓷层的高硬度及表面均匀分布着大量盲性微孔的储油特性，所以只适用于在减摩条件下使用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以提高铝合金的散热性能及陶瓷层的绝热、耐磨性能的铝合金缸体内表面微弧氧化处理工艺。
实现铝合金缸体内表面微弧氧化处理工艺的解决方案是，将待处理的铝合金缸体作为阳极、内置不锈钢管作为阴极，以磷酸盐为主要成分的碱性电解溶液通过溶液循环冷却系统由内置不锈钢管进入缸体，碱性电解溶液从缸体另一端的溶液导流管流出，再返回溶液循环冷却系统。碱性电解溶液按重量与总体积比：由六偏磷酸钠10g/L-20g/L，硅酸钠5g/L-10g/L，钼酸钠10g/L-15g/L，碳酸钠5g/L-8g/L，钨酸钠2g/L-5g/L组成。碱性电解溶液的pH值范围：8～12。
将碱性电解溶液从缸体的一端输入到珩磨后的压铸铝合金缸体中，碱性电解溶液从缸体的另一端的溶液导流管流出，碱性电解溶液通过溶液循环冷却系统在缸体中循环流动。
将内置不锈钢管接电源的负极，缸体外壁接电源的正极，通过电源对缸体施加电压，电压值在600V-650V，时间是30～60min。所述电源采用直流脉冲电源。
本发明是将待处理的铝合金缸体作为阳极、内置不锈钢管作为阴极，应用以磷酸盐为主要成分的碱性电解溶液通过不锈钢管进入缸体，电解溶液从缸体的另一端流出，只对缸体内表面陶瓷化，外部保持原样，既提高了缸体内部燃烧室热量的利用率，对缸体本身的散热性又没有影响，提高了活塞环与缸体间的耐磨性。
附图说明
附图为本发明铝合金缸体内表面微弧氧化结构图。
具体实施方式
一种铝合金缸体内表面微弧氧化处理工艺，将待处理的铝合金缸体1作为阳极、内置不锈钢管4作为阴极，以磷酸盐为主要成分的碱性电解溶液通过通过溶液循环冷却系统6由内置不锈钢管4进入缸体1，碱性电解溶液从缸体1另一端的溶液导流管3流出，再返回溶液循环冷却系统6。其具体处理工艺按以下步骤进行：
1)配制碱性电解溶液：
碱性电解溶液为六偏磷酸盐系电解溶液，碱性电解溶液按重量与总体积比：
由六偏磷酸钠10g/L-20g/L，硅酸钠5g/L-10g/L，钼酸钠10g/L-15g/L，碳酸钠5g/L-8g/L，钨酸钠2g/L-5g/L组成。碱性电解溶液pH值范围：8～12。
2)将配制好的碱性电解溶液从缸体1的一端输入到珩磨后的压铸铝合金缸体1中，碱性电解溶液从缸体1的另一端的溶液导流管3流出，碱性电解溶液通过溶液循环冷却系统6在缸体1中循环流动；
3)将内置不锈钢管4接电源5的负极，缸体外壁接电源5的正极；通过电源5对缸体施加电压；加压600V-650V，时间30～60min就会在缸体内表面原位生长一层致密的Al2O3陶瓷层。电源5采用直流脉冲电源。
本发明具有以下优点：
(1)改变将待处理件放入溶液中的表面处理方式，由于溶液只接触到缸体内表面，而外表面不被氧化，减少了单位工件的处理面积，节约了能源。
(2)由于氧化反应只在缸体的内表面进行，因此在缸体内部生成具有绝热性和耐磨性的氧化铝陶瓷层，而外表面的散热性能不受影响，因此在提高热效率的同时，降低了铝合金缸体的热变形。
本发明只对铝合金缸体内表面陶瓷化，外部保持原样，既提高了缸体内部燃烧室热量的利用率，又对铝合金缸体本身的散热性没有影响。在直流脉冲电场作用下，使铝合金表面原位氧化成满足不同性能要求的氧化铝陶瓷层。
本发明的实施例一：碱性电解溶液为六偏磷酸盐系电解溶液，按重量与总体积比，取六偏磷酸钠15g/L，硅酸钠8g/L，钼酸钠13g/L，碳酸钠7g/L，钨酸钠3g/L配制碱性电解溶液。将配制好的碱性电解溶液pH值范围调在8-12之间，碱性电解溶液通过内置不锈钢管4进入缸体1，碱性电解溶液从缸体1的另一端的溶液导流管3流出。碱性电解溶液通过溶液循环冷却系统6在缸体1中循环流动；再将内置不锈钢管4接电源5的负极，缸体外壁接电源5的正极；通过电源5对缸体施加电压，加压600V-650V，时间45min，就会在缸体内表面原位生长一层致密的Al2O3陶瓷层。
本发明的实施例二：碱性电解溶液为六偏磷酸盐系电解溶液，按重量与总体积比，取六偏磷酸钠12g/L，硅酸钠6g/L，钼酸钠12g/L配制，碳酸钠6g/L，钨酸钠3g/L配制碱性电解溶液。将配制好的碱性电解溶液pH值范围调在8-12之间，通过内置不锈钢管4进入缸体1，碱性电解溶液从缸体1的另一端的溶液导流管3流出。碱性电解溶液通过溶液循环冷却系统6在缸体1中循环流动；将内置不锈钢管4接电源5的负极，缸体外壁接电源5的正极；通过电源5对缸体施加电压，加压600V-650V，时间55min，就会在缸体内表面原位生长一层致密的Al2O3陶瓷层。
本发明的实施例三：碱性电解溶液为六偏磷酸盐系电解溶液，按重量与总体积比，取六偏磷酸钠19g/L，硅酸钠9g/L，钼酸钠14g/L配制，碳酸钠8g/L，钨酸钠5g/L配制碱性电解溶液。将配制好的碱性电解溶液的pH值范围调在8-12之间，通过内置不锈钢管4进入缸体1，碱性电解溶液从缸体1的另一端的溶液导流管3流出，碱性电解溶液通过溶液循环冷却系统6在缸体1中循环流动；将内置不锈钢管4接电源5的负极，缸体外壁接电源5的正极；通过电源5对缸体施加电压，加压600V-650V，时间50min，就会在缸体内表面原位生长一层致密的Al2O3陶瓷层。

Claims (5)

1、铝合金缸体内表面微弧氧化处理工艺，其特征在于：将待处理的铝合金缸体(1)作为阳极、内置不锈钢管(4)作为阴极，以碱性电解溶液通过溶液循环冷却系统(6)由内置不锈钢管(4)进入缸体(1)，碱性电解溶液从缸体(1)另一端的溶液导流管(3)流出，再返回溶液循环冷却系统(6)。
2、根据权利要求1所述的铝合金缸体内表面微弧氧化处理工艺，其特征在于，所说的碱性电解溶液按重量与总体积比：由六偏磷酸钠10g/L-20g/L，硅酸钠5g/L-10g/L，钼酸钠10g/L-15g/L，碳酸钠5g/L-8g/L，钨酸钠2g/L-5g/L组成。
3、根据权利要求1或2所述的铝合金缸体内表面微弧氧化处理工艺，其特征在于：所说的碱性电解溶液pH值范围为8～12。
4、根据权利要求1所述的铝合金缸体内表面微弧氧化处理工艺，其特征在于：将内置不锈钢管(4)接电源(5)的负极，缸体(1)外壁接电源(5)的正极，通过电源(5)对缸体(1)施加电压，电压值在600V-650V，时间是30-60min。
5、根据权利要求1或5所述的铝合金缸体内表面微弧氧化处理工艺，其特征在于：所述电源(5)采用直流脉冲电源。
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