PL113268B1 - Method of producing of anti-corrosion coating on completed exhaust systems of internal combustion engines or respective components - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarza¬ nia powloki antykorozyjnej na gotowych ukladach wydechowych silników spalinowych lub jego ele¬ mentach skladowych, zwlaszcza na tlumikach i ru¬ rach wydechowych przeznaczonych dla pojazdów napedzanych silnikami spalinowymi, które sa eksploatowane w warunkach wzmozonej korozji bedacej wynikiem zjawisk atmosferycznych oraz niesprzyjajacych warunków drogowych.Znany jest sposób wytwarzania powlok anty¬ korozyjnych na ukladach wydechowych silników spalinowych polegajacy na pokryciu ich powie¬ rzchni zewnetrznej po uprzednim przygotowaniu powloka lakiernicza lub warstwa tworzywa sili¬ konowego.Znany jest równiez sposób podwyzszania od¬ pornosci na dzialanie korozji ukladów wyde¬ chowych polegajacy na pokryciu blach i rur prze¬ znaczonych na te uklady w sposób ciagly obu¬ stronnie dyfuzyjna powloka aluminiowo-krzemo- wa. Stosowana kapiel zawiera do 10% krzemu, obnizajac znacznie odpornosc na korozje powloki.Znane sposoby wykazuja szereg niedogodnosci.Powierzchnia ukladu wydechowego pokryta po¬ wlokami lakierniczymi wzglednie warstwa two¬ rzywa silikonowego ulega szybkiemu uszkodzeniu oraz zniszczeniu wskutek urazów mechanicznych', wywolanych uderzeniami zwiru i tlucznia, grudek lodu oraz zmarznietego sniegu, pochodzacego z po¬ wierzchni szosy w trakcie ruchu pojazdu. Efekt 2 ten jest spotegowany naprezeniami powloki, spo¬ wodowanymi gwaltownymi zmianami temperatury zewnetrznej powierzchni elementów ukladu wyde¬ chowego, zwlaszcza w czasie eksploatacji w se- 5 zonie jesiennymi i zimowym. Powloki ulegaja równiez przyspieszonemu zuzyciu wskutek zbyt¬ niego nagrzania elementów ukladu wydechowego.Dotyczy to szczególnie kolektorów wydechowych, odprowadzajayeh przegrzane spaliny bezposrednio io z otworami wydechowymi z glowicy silnika, któ¬ rych temperatura/ osiaga zakres 600—750°C. Sto¬ sowane powloki lakiernicze oraz z tworzyw sili¬ konowych wykazuja krótkotrwala odpornosc do zakresu temperatur rzedu 400—450°C wskutek 15 czego nie stanowia one wystarczajacego zabez¬ pieczenia silnie nagrzewanych elementów ukladu wydechowego.Istotna niedogodnoscia znanego sposobu jest po¬ krywanie powlokami lakierniczymi lub tworzy- 20 wami silikonowymi wylacznie zewnetrznej po¬ wierzchni elementów ukladu wydechowego, co nie chroni przed zuzyciem powierzchni wewnetrznej tych elementów.Szczególnie intensywny przebieg korozji we- 25 wnetrznej ukladów wydechowych ma miejsce w silnikach, w których wadliwie przebiega proces spalania mieszanki paliwowej. Blacha aluminiowa pokryta obustronnie dyfuzyjna powloka aluminio¬ wa podczas zabiegu wycinania z niej poszczegól- 30 nych elementów ukladów wydechowych wykazuje 113 2683 113 268 4 przeciecia powloki na krawedziach, natomiast za¬ biegi glebokiego tloczenia powoduja znaczne prze¬ wezenie powloki a niejednokrotnie przerwanie jej ciaglosci. Powstanie przewezen, mikropekniec oraz przerw ciaglosci powloki, powoduje utworzenie pomiedzy podlozem ze stopów Fe a powloka Al mikroogniw korozji których potencjal moze osia¬ gnac do 1,22 V. Równiez niekorzystnym jest sto¬ sowanie blach aluminiowanych metoda ciagla z uwagi na niska odpornosc na dzialanie korozji, która jest spowodowana duza zawartoscia krzemu, dochodzaca do 10% Si w kapieli stopu z alumi¬ nium. Tak wysoka zawartosc Si, który w war¬ stwie zewnetrznej powloki aluminiowej tworzy fazy typu Al—Fe—Si powoduje znaczne zwieksze¬ nie korozji elektrochemicznej powloki, wskutek róznicy potencjalów pomiedzy krystalitami Al— Fe—Si a otaczajaca je, bogata w aluminium eu- tektyka, z których to skladników strukturalnych zbudowana jest warstwa zewnetrzna.Sposób wedlug wynalazku polega na tym, ze elementy skladowe ukladów wydechowych lub go¬ towe uklady narazone na dzialanie korozji i wy¬ sokich temperatur po uprzednim przygotowaniu ich powierzchni zanurza sie do kapieli stopu alu¬ minium zawierajacego 0,2—2% Cr, 0,5—1% Fe i 0,05—0,2% Ti o temperaturze 700—760°C na okres 60—240 sekund. Kapiel do aluminiowania nie moze zawierac innych skladników, szczególnie krzemu, co ma miejsce w znanych procesach alu¬ miniowania/ ciaglego.Poaluminiowane obustronnie elementy skladowe laczy sie trwale w uklad wydechowy poprzez ich spawanie, zgrzewanie lub zaginanie bez usuwania w obszarach laczenia powloki aluminiowej.Gotowe uklady zanurza sie do stopu aluminium zawierajacego Cr, Fe i Ti po zmontowaniu z nie¬ zabezpieczonych powierzchniowo elementów skla¬ dowych, po uprzednim zamknieciu otworów wlo¬ towych i wylotowych, oraz obciazeniu ukladu, a po wynurzeniu odwirowuje sie wzglednie otrzasa nadmiar cieklego stopu aluminium z aluminiowa¬ nej powierzchni.Powloka antykorozyjna uzyskana sposobem we¬ dlug wynalazku wykazuje podwyzszona odpornosc na dzialanie korozji, zwlaszcza w warunkach pra¬ cy ukladu wydechowego w temperaturach pod¬ wyzszonych, w srodowisku o duzej agresywnosci korozyjnej, a przede wszystkim w roztworach i kondensatach Nad. Proces aluminiowania musi równiez zapewnic zaroodpornosc tych elementów ukladu wydechowego, które pracuja w kontakcie ze spalinami przy strefie wylotowej, a wiec po¬ siadajacych najwyzsza temperature. Odnosi sie to w pierwszym rzedzie do kolektorów wylotowych spalin z glowicy silnika, które nagrzewaja sie do temperatury powyzej 4pO°C.Z powyzszych wzgledów parametry procesu alu¬ miniowania zanurzeniowego gotowego ukladu wy¬ dechowego lub jego elementów zostaly tak do¬ brane, aby zapewnic uzyskanie dwuwarstwowej dyfuzyjnej powloki aluminiowej na ich powie¬ rzchni, przy czym warstwa zewnetrza powinna po¬ siadac grubosc w zakresie 40—100 ^m, co gwa¬ rantuje jej odpowiednia odpornosc na dzialanie korozji zarówno w srodowisku temperatur oto¬ czenia jak i temperatur podwyzszonych, dzieki ciaglemu odtwarzaniu na powierzchni powloki ochronnej warstewki Al2Os. Dla zachowania stalej 5 koncentracji wzglednie ograniczonego spadku za¬ wartosci aluminium w warstawie wierzchniej alu¬ miniowanych gotowych ukladów wydechowych lub jego elementów skladowych, pracujacych w pod¬ wyzszonych temperaturach, nalezy stosowac po- 10 wloki z dodatkami stopowymi, które ograniczaja dyfuzje aluminium w podloze stopów Fe—C w trakcie eksploatacji ukladów.Zachowanie odpowiednio wysokiej koncentracji aluminium w warstwie wierzchniej gwarantuje 15 ciagle odradzanie sie ochronnej warstewki Al2Os na powierzchni powloki aluminium w trakcie eks¬ ploatacji. Najodpowiedniejszym skladnikiem sto¬ powym, który hamuje dyfuzje Al z powloki w podloze jest chrom. W wyniku procesu aluminio- ^ wania w kapieli stopu Al—Cr zawierajacego 0,2 do 2% Cr tworzy on roztwór wtórny z faza FeAl3.Przyklad I. Elementy skladowe ukladu wy¬ dechowego po uprzednim przygotowaniu ich po- 25 wierzchni zawieszono na wyciagnikaeh i nastepnie zanurzono je do kapieli stopów aluminium z szyb¬ koscia w zakresie 10 m/minute. Elementy pracujace w ko'nitakcie ze spalinami o temperaturze 500— 600°C, to ^znaczy kolektory wydechowe tlumika 30 wstepnego poddano aluminiowaniu w kapieli stopu Al zawierajacego 1% Cr, 0£% Fe i 0.,il% Ti o tem¬ peraturze w zakresde 740°C przez okres 1'50 sekund.Przyklad II. Elementy pracujace w kontak- 35 cie ze spalinami o temperaturze nizszej od 400°C, tj. czesci skladowe korpusu tlumika oraz króciec wylotowy aluminiowanego w kapieli stopu Al za¬ wierajacego do 0,1% Ti, 0,5% Fe i 0,2% Cr w tem¬ peraturze 710°C przez okres 180 sekund. 40 Szybkosc wynurzania wynosila 1 m/minute. Ele¬ menty skladowe metoda spawania, zgrzewania wzglednie zaginania polaczono w kompletny uklad wydechowy. 45 Przyklad III. Kompletny uklad wydechowy po zabiegach montazu przygotowano do procesu aluminiowania zanuzeniowego. Zaslepiono otwory wlotowe i wylotowe, obciazono dodatkowo celem pokonania sil wyporu, przygotowano jego powie- 50 rzchnie zewnetrzna i nastepnie zawieszono na wy¬ siegnikach. Tak przygotowane uklady wydechowe zanurzono z szybkoscia 10 m/minute do kapieli stopu aluminium zawierajacego 0,5% Ti, 0,5% Fe oraz 0,5% Cr o temperaturze 720°C.Po przetrzymaniu w kapieli stopu aluminium przez okres 200 sekund uklady wynurzono z szyb¬ koscia 1 m/minute. Nadmiar cieklego stopu alu¬ minium usunieto poprzez wibrowanie poaluminio- wanych ukladów nad kapiela aluminiowa.Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania powloki antykorozyjnej na eg gotowych ukladach wydechowych silników spali-5 113 268 6 nowych lub jego elementach skladowych metoda zawierajacego 0,2—2% Cr, 0,5—1% Fe, 0,05— aluminiowania zanurzeniowego, znamienny tym, ze 0,2% Ti, o temperaturze 700—760°C na okres 60— wyroby zanurza sie do kapieli stopu aluminium 240 sekund. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe Sposób wytwarzania powloki antykorozyjnej na eg gotowych ukladach wydechowych silników spali-5 113 268 6 nowych lub jego elementach skladowych metoda zawierajacego 0,2—2% Cr, 0,5—1% Fe, 0,05— aluminiowania zanurzeniowego, znamienny tym, ze 0,2% Ti, o temperaturze 700—760°C na okres 60— wyroby zanurza sie do kapieli stopu aluminium 240 sekund. PL