專利名稱：活塞環(huán)的化學(xué)表面處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及活塞環(huán)的化學(xué)表面處理方法，經(jīng)此處理后的活塞環(huán)可以明顯地減小活塞環(huán)與汽缸壁之間的摩擦力以及活塞環(huán)與活塞環(huán)槽之間的摩擦力，從而明顯地提高汽缸的密封度和延長(zhǎng)活塞環(huán)、汽缸套和活塞的使用壽命。
為使氣體不泄漏，在活塞上開有活塞環(huán)槽，活塞環(huán)槽中有活塞環(huán)。該活塞環(huán)是一個(gè)帶有開口間隙的合金鑄鐵圓形環(huán)?；钊h(huán)的形成方法例如可以從一根具有預(yù)定外徑和內(nèi)徑的合金鑄鐵管子上按一定的厚度切下一個(gè)個(gè)的圓環(huán)，使其截面按要求成型，再在該圓環(huán)的任一處切出一個(gè)具有預(yù)定間隙的開口，再通過熱處理來向其賦予彈性，即為活塞環(huán)成品。活塞環(huán)的冷態(tài)開口間隙一般要求設(shè)計(jì)成氣缸直徑的0.3-0.5％。由于具有這一開口間隙，從而使活塞環(huán)具有沿徑向伸縮的彈性。這樣，當(dāng)活塞上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞環(huán)始終緊貼汽缸壁，從而避免高溫高壓氣體從活塞環(huán)與汽缸壁之間通過，起到密封的作用?；钊h(huán)有兩種，一種是氣環(huán)，起封氣和刮油的作用；另一種是油環(huán)，主要起封油和刮油的作用。
現(xiàn)有活塞環(huán)的設(shè)計(jì)存在如下缺陷活塞環(huán)受熱后要伸長(zhǎng)，使環(huán)在汽缸內(nèi)的開口間隙縮小，現(xiàn)有的設(shè)計(jì)理念是要避免活塞環(huán)開口間隙在熱態(tài)時(shí)消失，否則活塞環(huán)端口互相頂住就會(huì)對(duì)缸面造成過大的壓力，從而造成環(huán)與汽缸面的咬合損壞。如下所述，活塞環(huán)的冷態(tài)開口間隙一般要求為汽缸直徑的0.3-0.5％，此間隙造成1、活塞上行壓縮氣體時(shí)(內(nèi)燃機(jī)的壓縮行程)，有一部分氣體向下泄漏，減小了汽缸縮壓力，從而導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)性能下降；2、燃料燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體，推動(dòng)活塞向下運(yùn)動(dòng)(內(nèi)燃機(jī)的作功行程)，高溫高壓氣體向下泄漏，使汽缸壁面的油膜破壞，容易造成拉缸(活塞或活塞環(huán)與汽缸拉毛損壞)；3、向下泄漏的燃燒氣體竄入油底殼(內(nèi)存潤(rùn)滑油)，加速潤(rùn)滑油老化變質(zhì)，從而加快內(nèi)燃機(jī)運(yùn)動(dòng)零件的磨損并使換油期縮短；4、活塞上行時(shí)，形成潤(rùn)滑油向上竄入汽缸上部的通道，加大內(nèi)燃機(jī)潤(rùn)滑油消耗，造成尾氣中顆粒排放物的增加。
為了提高活塞環(huán)的耐磨性和抗咬合性能，現(xiàn)在一般采用活塞環(huán)表面磷化或氮化，與汽缸接觸部分進(jìn)行多孔鍍鉻或噴鉬。但這些措施并沒有改變活塞環(huán)與汽缸相對(duì)高速半干滑動(dòng)摩擦的實(shí)質(zhì)，做不到活塞環(huán)在汽缸中無隙或微隙運(yùn)動(dòng)，因而始終不能從根本上克服上述缺陷。
本發(fā)明人考慮到，現(xiàn)有技術(shù)做不到活塞環(huán)在汽缸中的無隙運(yùn)動(dòng)和活塞環(huán)在活塞環(huán)槽中的微隙運(yùn)動(dòng)的主要原因是活塞環(huán)與汽缸壁之間、活塞環(huán)與活塞環(huán)槽之間的摩擦力不能明顯減小的緣故。本發(fā)明人根據(jù)潤(rùn)滑理論得知，潤(rùn)滑油的潤(rùn)滑機(jī)理是在兩個(gè)相互摩擦的零件表面上形成一層油膜，從而使這兩個(gè)零件的摩擦由原來的金屬表面直接摩擦轉(zhuǎn)變成潤(rùn)滑油膜之間的滑動(dòng)摩擦。特別是目前在市場(chǎng)上作為商品銷售的潤(rùn)滑油，其中含有各種添加劑，其中起潤(rùn)滑作用的添加劑是一種鏈狀的烴類，在其一端具有一個(gè)極性基團(tuán)，該極性基團(tuán)能夠吸附在金屬的表面上而讓其沒有極性基團(tuán)的尾端向上豎起，因此能在金屬的表面上形成一層較厚的油膜，從而保證金屬零件表面的潤(rùn)滑作用。然而，即便是這種帶有極性基團(tuán)的潤(rùn)滑成分，它在光滑的金屬表面上的吸附也不是很牢固的，因此在兩個(gè)金屬零件相互摩擦?xí)r就會(huì)導(dǎo)致在金屬表面與潤(rùn)滑成分之間的吸附作用被破壞。為了彌補(bǔ)這一缺陷，在現(xiàn)有技術(shù)的汽缸產(chǎn)品中，在汽缸壁上珩磨出一些儲(chǔ)油網(wǎng)紋，以圖不斷地向汽缸壁補(bǔ)充潤(rùn)滑油。但是儲(chǔ)油網(wǎng)紋不能開得太多和太密，否則就會(huì)導(dǎo)致表面的凹凸不平。因此汽缸壁的絕大部分表面以及活塞環(huán)的表面都是光滑的，從而不能在汽缸的行程中保證油膜的完整。
根據(jù)這一認(rèn)識(shí)，本發(fā)明人產(chǎn)生如下構(gòu)思。也就是說，如果在發(fā)生相互摩擦的一對(duì)金屬零件的至少一方的表面上形成許多均勻密布的肉眼看不到的微觀小凹坑，這些小凹坑既能起儲(chǔ)存潤(rùn)滑油的作用，又能允許潤(rùn)滑添加劑分子端部的極性基團(tuán)鉆入微觀小凹坑中并牢固地吸附著，這樣便能保證在汽缸的全部行程中都具有完整的油膜。而且，由于這些小凹坑是十分細(xì)小的，它們不會(huì)影響金屬零件表面整體的平滑性，因此不會(huì)影響金屬零件的自由滑動(dòng)。對(duì)于作為活塞環(huán)材料的合金鑄鐵來說，只要找到一種相對(duì)較弱的并且是微觀非均勻性的腐蝕劑，就有可能在合金鑄鐵的表面上形成這種均勻密布的微小凹坑。另外，本發(fā)明人還產(chǎn)生一個(gè)如下的構(gòu)思。也就是說，如果能有一些吸油性強(qiáng)面且堅(jiān)硬的小顆粒存在于這些小凹坑中，由于這些小顆粒周圍都吸附有一層潤(rùn)滑油，因此勢(shì)必能在上述微觀小凹坑中自由滾動(dòng)，從而能起到一種滾動(dòng)摩擦的作用，這樣就有可能進(jìn)一步降低兩個(gè)金屬零件之間的摩擦力。據(jù)本發(fā)明人所知，本發(fā)明人的上述兩種構(gòu)思尚未有過報(bào)導(dǎo)，因此這是具有新穎性的構(gòu)思。本發(fā)明人根據(jù)上述構(gòu)思進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，終于找到了適合對(duì)活塞環(huán)的合金鑄鐵材料進(jìn)行化學(xué)表面微凹坑腐蝕處理的微觀非均勻性的弱腐蝕劑。并且本發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，含鈰的稀土氧化物粒子(一般的混合稀土皆含有鈰，其中的鈰含量接近50％)，特別是由含鈰金屬粉末通過爆炸式氧化反應(yīng)形成的氧化物粒子，具有一種既堅(jiān)硬又包含許多微孔的結(jié)構(gòu)，因此既能大量地吸油，又能在滾動(dòng)中不破碎，從而起到一種自由滾動(dòng)摩擦的作用，這樣就在極大程度上減輕了兩個(gè)金屬零件之間的摩擦力。由于上述兩個(gè)發(fā)現(xiàn)，從而完成了本發(fā)明。
本發(fā)明的技術(shù)方案為一種活塞環(huán)的化學(xué)表面處理方法，用于減小活塞環(huán)的表面摩擦力，該方法包含下述步驟將活塞環(huán)置于一個(gè)容器中，倒入機(jī)械油至將活塞環(huán)完全淹沒，然后在不會(huì)導(dǎo)致濺油的條件下逐漸升溫至220-250℃(優(yōu)選230-240℃)，向其中均勻撒入堿金屬碳酸鹽(優(yōu)選碳酸鈉)、堿金屬亞硝酸鹽(優(yōu)選亞硝酸鈉)、堿金屬氯化物(優(yōu)選氯化鈉)、堿金屬硝酸鹽(優(yōu)選硝酸鉀)、酸式磷酸錳和含鈰稀土金屬粉末(優(yōu)選金屬鈰粉末)組成的混合物，其中各成分和機(jī)械油的加入量應(yīng)符合下列重量百分比成分重量％堿金屬碳酸鹽(優(yōu)選碳酸鈉) 0.15-0.50％堿金屬亞硝酸鹽(優(yōu)選亞硝酸鈉) 0.15-0.50％堿金屬氯化物(優(yōu)選氯化鈉) 0.10-0.30％堿金屬硝酸鹽(優(yōu)選硝酸鉀) 0.50-1.2％酸式磷酸錳0.40-1.1％含鈰稀土金屬粉末(優(yōu)選金屬鈰粉末) 0.30-0.90％機(jī)械油余量接著在上述溫度下保持10-24小時(shí)(優(yōu)選13-16小時(shí))，停止加熱以使油浴自然冷卻，待油溫冷卻至50℃以下后取出活塞環(huán)，即為成品。
下面詳細(xì)地解釋本發(fā)明在本發(fā)明的方法中，對(duì)機(jī)械油的種類沒有特別限制，只要它在220-250℃的溫度下不明顯揮發(fā)即可。對(duì)升溫速度沒有特別限制，只是不能升溫太快，以免由于機(jī)械油中的水分或雜質(zhì)的揮發(fā)而造成濺油。如果發(fā)現(xiàn)機(jī)械油減少，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充至原來的刻度，以保證機(jī)械油能將工件全部淹沒并保持機(jī)械油與各成分的比例。由此可以看出，升溫時(shí)間隨油浴量的增加而延長(zhǎng)，所以不能具體限定升溫時(shí)間。
堿金屬碳酸鹽(例如碳酸鈉或鉀)、堿金屬亞硝酸鹽(例如亞硝酸鈉或鉀)、堿金屬氯化物(例如氯化鈉或鉀)、堿金屬硝酸鹽(例如硝酸鉀或鈉)都是具有弱腐蝕性的物質(zhì)。但它們的分子是強(qiáng)極性的，而機(jī)械油的分子是非極性的，所以這些添加劑不能溶解于機(jī)械油中，不過它們能以一種細(xì)分散的狀態(tài)均勻地懸浮于機(jī)械油浴中，于是形成了一種微觀非均勻性的弱腐蝕劑。這就是本發(fā)明人之所以選擇機(jī)械油而不是選擇水性介質(zhì)作為微凹坑腐蝕載體介質(zhì)的主要理由。由于這些弱腐蝕劑的協(xié)同作用而在活塞環(huán)的合金鑄鐵表面上形成許多均勻密布的微觀小凹坑。但是如果它們?cè)跈C(jī)械油中的比例過小，就可能達(dá)不能微凹坑腐蝕的最低要求。相反，如果它們?cè)跈C(jī)械油中的比例過大，就可能形成過大的小凹坑，從而可能影響活塞環(huán)表面的整體平滑性。
另外，酸式磷酸錳是一種磷化劑，它能對(duì)活塞環(huán)的合金鑄鐵表面起一種磷化作用，生成一種磷化物保護(hù)膜，從而提高合金鑄鐵表面的耐磨性。另一方面，酸或磷酸錳在熱的油浴中會(huì)有部分分解而生成二氧化錳。這種二氧化錳能夠較牢固地吸附在合金鑄鐵的表面上，并且二氧化錳能夠吸附大量的潤(rùn)滑油，因此能夠在活塞環(huán)的表面上形成更厚的潤(rùn)滑油膜。酸式磷酸錳的用量如果不足0.40重量％，則可能達(dá)不到起碼的磷化效果。相反，如果其用量超過1.1重量％，則會(huì)由于在反應(yīng)時(shí)生成的二氧化錳過多而影響對(duì)活塞環(huán)表面的微凹坑腐蝕反應(yīng)，因此將酸式磷酸錳的含量限定為0.40-1.1重量％。
另外，稀土金屬都是活潑的金屬，它們?nèi)菀着c空氣中的氧發(fā)生反應(yīng)而變成稀土氧化物。其中，二氧化鈰是一種堅(jiān)硬的顆拉狀物，它可以作為拋光磨料使用。而由金屬鈰粉末通過爆炸式氧化反應(yīng)形成的二氧化鈰具有一種多孔而堅(jiān)硬的結(jié)構(gòu)，所以它能吸附大量的潤(rùn)滑油并陷在活塞環(huán)表面的微觀凹坑中自由滾動(dòng)。而通過在水溶液中沉淀而生的二氧化鈰則不能具有這種多孔的結(jié)構(gòu)。這就是本發(fā)明人之所以選擇含鈰稀土金屬(優(yōu)選鈰金屬)而不直接選擇二氧化鈰作為反應(yīng)添加物的主要理由。本發(fā)明人將經(jīng)過本方法處理的活塞環(huán)切片置于500倍的顯微鏡下觀察，可以看到在活塞環(huán)表面上有一層厚約0.01mm的附著物。并且在2000倍的電子顯微鏡下能觀察到有些附著物能以球狀的形態(tài)滾動(dòng)。而從上述幾種添加成分的化學(xué)性質(zhì)判斷，這些滾動(dòng)的球狀顆粒只能是含鈰的稀土氧化物(尤其是二氧化鈰)。由于這些含鈰稀土氧化物顆粒在活塞環(huán)表面微觀凹坑中的自由滾動(dòng)，因此使活塞環(huán)在汽缸內(nèi)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)摩擦的實(shí)質(zhì)由現(xiàn)有技術(shù)中的滑動(dòng)摩擦模式轉(zhuǎn)變成本發(fā)明的滾動(dòng)摩擦模式，從而在極大程度上減小了金屬表面之間的摩擦力。由于同樣的道理，活塞環(huán)在活塞環(huán)槽中的摩擦力也會(huì)有同樣程度的減小。
當(dāng)然，如果對(duì)活塞也進(jìn)行類似的微凹坑腐蝕處理，還可以降低活塞(尤其是活塞裙部)與汽缸壁之間的摩擦力和進(jìn)一步降低活塞環(huán)與活塞環(huán)槽之間的摩擦力。但由于活塞的材質(zhì)是合金鋁而不是合金鑄鐵，所以它的微凹坑腐蝕處理配方不同于本發(fā)明的配方，故不屬于本發(fā)明的范疇。本發(fā)明人將以另一個(gè)發(fā)明提出專利申請(qǐng)。
另外，操作溫度如果低于220℃，則會(huì)導(dǎo)致微凹坑腐蝕的速度太慢，對(duì)生產(chǎn)率不利。相反，如果高于250℃，則會(huì)導(dǎo)致微凹坑腐蝕的速度過快，容易造成凹坑過大甚至可能影響金屬表面的整體平滑性。并且當(dāng)溫度超過250℃時(shí)有可能導(dǎo)致機(jī)械油的部分炭化，從而影響微凹坑腐蝕的均勻性。因此將微凹坑腐蝕的操作溫度限定為220℃-250℃，優(yōu)選230℃-240℃。
另外，操作溫度的保持時(shí)間如果少于10小時(shí)，則微觀凹坑的形成不夠充分。相反，如果多于24小時(shí)，則微觀凹坑的形成可能過度。因此將操作溫度的保持時(shí)間限定為10-24小時(shí)，優(yōu)選13-16小時(shí)。
與本領(lǐng)域的同類現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的方法可以獲得如下的有益效果一、在汽缸總體設(shè)計(jì)方面的效果1、可以縮小活塞環(huán)的開口間隙，此間隙可降低至汽缸直徑的0.10-0.25％，比常規(guī)設(shè)計(jì)小一半以上，在汽缸運(yùn)轉(zhuǎn)而使活塞環(huán)受熱伸長(zhǎng)后，此間隙消失，并且由于活塞環(huán)與汽缸壁的摩擦模式由常規(guī)的滑動(dòng)摩擦模式轉(zhuǎn)變成本發(fā)明的滾動(dòng)摩擦模式，因此即便在活塞環(huán)的開口間隙消失時(shí)也不會(huì)造成拉缸，從而能大大提高密封度和汽缸的工作效率；2、可使用無網(wǎng)紋或淺網(wǎng)紋汽缸，從而可以降低汽缸的生產(chǎn)成本。
二、應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)時(shí)的有益效果；1、汽缸壓縮力提高，縮短了柴油機(jī)的著火落后期，改善了柴油機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；2、潤(rùn)滑油消耗減小，降低了內(nèi)燃機(jī)尾氣中的顆粒排放物；3、汽缸整體壽命提高1-2倍；4、冷起動(dòng)性能改善；5、怠速穩(wěn)定性提高；6、運(yùn)轉(zhuǎn)噪音降低；7、不存在缸面油膜破壞現(xiàn)象，明顯減少拉缸傾向；8、潤(rùn)滑油不易老化，換油期延長(zhǎng)一倍以上。
三、應(yīng)用于活塞式空壓機(jī)時(shí)的有益效果1、吸氣直空度加大，汽缸密封性加強(qiáng)，打氣快；2、壓縮氣體中含油量少；3、汽缸、活塞的壽命延長(zhǎng)1-2倍。
將30個(gè)汽油機(jī)的活塞環(huán)放入一個(gè)金屬容器中，向其中倒入32號(hào)機(jī)械油4830g，這時(shí)機(jī)械油淹沒了全部活塞環(huán)。在不導(dǎo)致濺油的條件下用電加熱逐漸升溫至235℃，用小勺子分幾次于約15分鐘內(nèi)撒入由碳酸鈉15g、亞硝酸鈉15g、氯化鈉10g、硝酸鉀40g、酸式磷酸錳35g、金屬鈰粉末30g組成的混合物，這時(shí)各種成分在全部固體添加劑與機(jī)械油混合物中所占的重量百分比例分別為碳酸鈉0.30％、亞硝酸鈉0.30％、氯化鈉0.20％、硝酸鉀0.80％、酸式磷酸鹽0.70％、金屬鈰粉末0.60％、潤(rùn)滑油約97.1％。當(dāng)添加劑加完后，在約235℃下保溫14小時(shí)，然后斷電以使其自然冷卻，待油浴溫度降低至40℃時(shí)將活塞環(huán)取出，作為成品待用。
實(shí)施例2本實(shí)施例和各種工藝條件基本上與實(shí)施例1相同，所不同之處只是用含鈰的混合稀土金屬粉末(其中鈰含量約50重量％)代替實(shí)施例1中的金屬鈰粉末。
實(shí)施例3本實(shí)施例的各種工藝條件基本上與實(shí)施例1相同，所不同之處只是將處理對(duì)象由原來的汽油機(jī)活塞環(huán)改變?yōu)椴裼蜋C(jī)活塞環(huán)。
實(shí)施例4本實(shí)施例的各種工藝條件基本上與實(shí)施例1相同，所不同之處只是將處理對(duì)象由原來的汽油機(jī)活塞環(huán)改變?yōu)榭諌簷C(jī)活塞環(huán)。
實(shí)施例5本實(shí)施例的各種工藝條件基本上與實(shí)施例2相同，所不同之處只是將處理對(duì)象由原來的汽油機(jī)活塞環(huán)改變?yōu)椴裼蜋C(jī)活塞環(huán)。
實(shí)施例6本實(shí)施例的各種工藝條件基本上與實(shí)施例2相同，所不同之處只是將處理對(duì)象由原來的汽油機(jī)活塞環(huán)改變?yōu)榭諌簷C(jī)活塞環(huán)。
下面通過應(yīng)用例來說明本發(fā)明方法的有益效果；應(yīng)用例1單獨(dú)處理汽油機(jī)活塞環(huán)時(shí)的效果把在實(shí)施例1中獲得的經(jīng)處理的汽油機(jī)活塞環(huán)應(yīng)用于一汽發(fā)動(dòng)機(jī)廠出產(chǎn)的CA6102汽油機(jī)中以對(duì)公交車的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造。該汽油機(jī)的原設(shè)計(jì)為缸徑×行程＝101.6mm×114.3mm。活塞環(huán)開口間隙設(shè)計(jì)第一道氣環(huán)0.5-0.7mm，第二道氣環(huán)0.4-0.6mm，第三道氣環(huán)0.4-0.6mm，第四道油環(huán)0.3-0.5mm；配缸間隙0.02-0.06mm。改造后第一道環(huán)開口間隙0.12mm，第二和第三道環(huán)為0.10mm，第四道環(huán)為0.06mm。試驗(yàn)證明，發(fā)動(dòng)機(jī)吸氣真空度明顯加大，車輛動(dòng)力和經(jīng)濟(jì)性明顯改善。
應(yīng)用例2單獨(dú)處理柴油機(jī)活塞環(huán)時(shí)的效果把在實(shí)施例3中獲得的經(jīng)處理的柴油機(jī)活塞應(yīng)用于上海柴油機(jī)廠出產(chǎn)的D6114柴油機(jī)中以對(duì)公交車的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造。該柴油機(jī)的原設(shè)計(jì)為缸徑×行程＝114mm×135mm?；钊h(huán)開口間隙設(shè)計(jì)第一道氣環(huán)0.4-0.6mm，第二道氣環(huán)0.4-0.6mm，第三道油環(huán)0.3-0.5mm；配缸間隙0.17-0.23mm。改造后第一道環(huán)開口0.15mm，第二道環(huán)0.19mm，第三道環(huán)0.07mm。經(jīng)2.5萬公里行駛，該輛公交車動(dòng)力性能良好，燃油消耗較改造前同期平均下降8.0％。潤(rùn)滑油消耗明顯減少，換油期延長(zhǎng)約1倍，自由加速煙度小于2度(國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為5度)，氣缸壓縮力提高約20％。拆機(jī)檢查結(jié)果極為良好，汽缸套幾乎無磨損，活塞環(huán)磨損量很小，又裝回重新使用。
應(yīng)用例3同時(shí)處理汽油機(jī)活塞環(huán)和活塞時(shí)的效果把在實(shí)施例1中獲得的經(jīng)處理的汽油機(jī)活塞環(huán)與按照類似的微凹坑腐蝕處理方法獲得的活塞配合應(yīng)用于一汽發(fā)動(dòng)機(jī)廠出產(chǎn)的CA6102汽油機(jī)中以對(duì)公交車的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造。所獲結(jié)果比應(yīng)用例1的結(jié)果還要好。例如，在改造后，第一道環(huán)的開口間隙可降至0.10mm，第四道環(huán)的開口間隙可降至0.05mm。這兩個(gè)開口間隙不但要比改造前的開口間隙小得多(只相當(dāng)于原開口間隙的10％-20％)。而且也明顯地小于單用本發(fā)明的活塞環(huán)與常規(guī)活塞配合時(shí)所能達(dá)到的最小間隙。原機(jī)鏜缸鑲缸套珩磨，使配缸間隙達(dá)到-0.02mm(過盈，即活塞裙部尺寸比氣缸內(nèi)徑大)-0(無隙)。在進(jìn)行公交車行駛試驗(yàn)時(shí)，所有結(jié)果比應(yīng)用例1的結(jié)果還要好。
應(yīng)用例4同時(shí)處理柴油機(jī)活塞環(huán)和活塞時(shí)的效果把在實(shí)施例3中獲得的經(jīng)處理的柴油機(jī)活塞環(huán)與按照類似的微凹坑腐蝕處理方法獲得的活塞配合應(yīng)用于上海柴油機(jī)廠出產(chǎn)的D6114柴油機(jī)中以對(duì)公交車的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行改造。所獲結(jié)果比應(yīng)用例2的結(jié)果還要好。例如，在改造后，第二道環(huán)的開口間隙可降低至0.18mm。如采用淺網(wǎng)紋小直徑缸套，可使其配缸間隙降到0.07mm。這兩個(gè)間隙不但要比改造前的開口間隙小得多，而且也明顯地小于單用本發(fā)明的活塞環(huán)與常規(guī)活塞配合時(shí)所能達(dá)到的最小間隙。在進(jìn)行公交車行駛試驗(yàn)時(shí)，所有結(jié)果比應(yīng)用例2的結(jié)果還要好。
應(yīng)用例5含鈰稀土金屬與金屬鈰的效果比較使用實(shí)施例2獲得的經(jīng)處理的汽油機(jī)活塞環(huán)，其結(jié)果與應(yīng)用例1的結(jié)果差不多。
應(yīng)用例6含鈰稀土金屬與金屬鈰的效果比較使用實(shí)施例5獲得的經(jīng)處理的柴油機(jī)活塞環(huán)，其結(jié)果與應(yīng)用例2的結(jié)果差不多。
由應(yīng)用例5和應(yīng)用例6的結(jié)果可以看出，使用含鈰混合稀土金屬(其中含鈰約50％)來進(jìn)行微凹坑腐蝕處理所獲得的效果與使用金屬鈰獲得的效果差別不大，但仍以通過金屬鈰粉末處理獲得的結(jié)果較好一些。
由以上的實(shí)施例和應(yīng)用例可以看出，本發(fā)明適用于對(duì)包括汽油機(jī)、柴油機(jī)等各種發(fā)動(dòng)機(jī)和空壓機(jī)在內(nèi)的各種汽缸活塞環(huán)的改造，可明顯地提高活塞和汽缸的工作效率和延長(zhǎng)活塞環(huán)和整個(gè)汽缸的壽命。并且既節(jié)約燃料用油和潤(rùn)滑油，又能減少汽車或空壓機(jī)類排氣的污染。因此在工業(yè)上具有很好的前景。
權(quán)利要求
1.一種活塞環(huán)的化學(xué)表面處理方法，用于減小活塞環(huán)的表面摩擦力，其特征在于該方法包含下述步驟將活塞置于一個(gè)容器中，倒入機(jī)械油至將活塞環(huán)完全淹沒，然后在不會(huì)導(dǎo)致濺油的條件下逐漸升溫至220-250℃，向其中均勻撒入由堿金屬碳酸鹽、堿金屬亞硝酸鹽、堿金屬氯化物、堿金屬硝酸鹽、酸式磷酸錳和含鈰稀土金屬粉末組成的混合物，其中各成分和機(jī)械油的加入量應(yīng)符合下列重量百分比成分 重量％堿金屬碳酸鹽 0.15-0.50％堿金屬亞硝酸鹽 0.15-0.50％堿金屬氯化物 0.10-0.30％堿金屬硝酸鹽 0.50-1.2％酸式磷酸錳 0.40-1.1％含鈰稀土金屬粉末 0.30-0.90％機(jī)械油 余量接著在上述溫度下保持10-24小時(shí)，停止加熱以使油浴自然冷卻，待油溫冷卻至50℃以下后取出活塞環(huán)，即為成品。
2.如權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)的化學(xué)表面處理方法，其特征在于其中所說的含鈰金屬粉末是金屬鈰的粉末。
3.如權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)的化學(xué)表面處理方法，其特征在于其中所說的堿金屬碳酸鹽是碳酸鈉。
4.如權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)的化學(xué)表面處理方法，其特征在于其中所說的堿金屬亞硝酸鹽是亞硝酸鈉。
5.如權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)的化學(xué)表面處理方法，其特征在于其中所說的堿金屬氯化物是氯化鈉。
6.如權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)的化學(xué)表面處理方法，其特征在于其中所說的堿金屬硝酸鹽是硝酸鉀。
7.如權(quán)利要求1所述的活塞環(huán)的化學(xué)表面處理方法，其特征在于其中所說的操作溫度為230-240℃。
8.如權(quán)利要求1或7所述的活塞環(huán)的化學(xué)表面處理方法，其特征在于其中所說的操作溫度的保持時(shí)間為13-16小時(shí)。
全文摘要
活塞環(huán)的化學(xué)表面處理方法,用于減小活塞環(huán)的表面摩擦力,該方法包括:將活塞環(huán)置于一個(gè)容器中,倒入機(jī)械油至將活塞環(huán)淹沒,升溫至220－250℃,向其中加入(以機(jī)械油和全部添加劑的重量為100%)碳金屬碳酸鹽0.15－0.50%、堿金屬亞硝酸鹽0.15－0.50%、堿金屬氯化物0.10－0.30%、堿金屬硝酸鹽0.50－1.2%、酸式磷酸錳0.40－1.1%、含鈰稀土金屬粉末0.30－0.90%,接著在上述溫度下保持10－24小時(shí),停止加熱以使油浴自然冷卻,待油溫冷卻至50℃后取出活塞。本發(fā)明適用于對(duì)汽油機(jī)、柴油機(jī)等各種發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞環(huán)和汽缸的改造,可明顯地提高汽缸的工作效率和延長(zhǎng)其壽命,并且既節(jié)油,又減少排氣污染,具有很好的工業(yè)前景。
文檔編號(hào)C10M125/00GK1386905SQ0211862
公開日2002年12月25日 申請(qǐng)日期2002年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月26日
發(fā)明者梁家祥 申請(qǐng)人:藍(lán)天環(huán)保技術(shù)(集團(tuán))有限公司