專(zhuān)利名稱(chēng)：鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)壁鎳陶(Ni－Sic)復(fù)合電鍍工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種電鍍工藝，尤其是一種鋁合金氣缸內(nèi)壁鎳陶(Ni-SiC)復(fù)合電鍍工藝，屬于冶金化學(xué)中的電鍍類(lèi)領(lǐng)域。
現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)表面的鍍覆工藝有對(duì)缸筒的鍍鉻，這種方法因工效低、環(huán)境污染嚴(yán)重、油膜保護(hù)性能較差而使應(yīng)用受限；對(duì)缸筒內(nèi)壁鍍覆鎳陶(Ni-SiC)工藝在部分文獻(xiàn)已報(bào)道，如已公告終止的中國(guó)專(zhuān)利91107925.4，其申請(qǐng)文件稱(chēng)利用常規(guī)的鍍鎳溶液中加入碳化硅，在氣缸內(nèi)壁通過(guò)電沉積，得到鎳-碳化硅(Ni-SiC)復(fù)合鍍層，以此得到硬度高和耐磨性好的性能。該申請(qǐng)文件所表達(dá)的這項(xiàng)技術(shù)存在以下不足與缺陷由于碳化硅不能直接與鋁合金電鍍，必須使用鎳作為中間連接物，才能在鋁合金基體上復(fù)合電鍍碳化硅，所以根據(jù)這項(xiàng)現(xiàn)有技術(shù)在氣缸內(nèi)壁的鍍層中，碳化硅含量越高，則鍍層與鋁合金基體間結(jié)合的牢固度就越低，碳化硅含量越低，則鍍層表面達(dá)不到硬度要求；為了提高氣缸內(nèi)壁的硬度，該技術(shù)不得不犧牲結(jié)合牢固度來(lái)采用提高碳化硅含量，或降低硫酸鎳的含量來(lái)提高鍍層表面碳化硅的密度，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體處于頻繁的熱漲冷縮狀態(tài)下，由于鎳-碳化硅(Ni-SiC)鍍層與鋁合金基體，兩者的膨脹系數(shù)差異極大，促使鋁合金基體與鎳-碳化硅(Ni-SiC)鍍層間的結(jié)合圓柱面上形成了相當(dāng)集中的切向、軸向剪切應(yīng)力，同時(shí)在鎳-碳化硅(Ni-SiC)鍍層的徑向剪切應(yīng)力(由活塞高速?zèng)_力分解所致)的作用下，使鍍層在徑向產(chǎn)生裂紋。這樣，在切向、軸向剪切應(yīng)力和徑向剪切應(yīng)力的同時(shí)作用下，鎳-碳化硅復(fù)合電鍍氣缸，經(jīng)一定時(shí)間使用后，其鍍層就會(huì)脫落，該技術(shù)所表述的鍍層配方成份既不全面，又不合理，如沒(méi)有考慮內(nèi)應(yīng)力的消除問(wèn)題、所選用的十二烷基硫酸鈉在分散作用、界面活性及濕潤(rùn)等方面作用均較差。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和缺陷，提供一種使氣缸內(nèi)壁碳化硅(硬質(zhì)點(diǎn))均勻分布狀態(tài)得到有效控制，使氣缸內(nèi)壁品質(zhì)穩(wěn)定的，鋁合金氣缸體鎳-碳化硅(Ni-SiC)復(fù)合電鍍工藝。
本發(fā)明的技術(shù)主方案主要在于利用帶正電荷或負(fù)電荷的陶瓷(即碳化硅)粉粒，在被鍍金屬鎳表面形成吸附，再由電鍍過(guò)程中金屬鎳原子在陰極的析出，將陶瓷粉粒埋藏其中，而形成復(fù)合鍍層；其工藝流程為氣缸內(nèi)壁表面經(jīng)脫脂→水洗→微蝕→水洗→表面活化→水洗→化成皮膜→水洗→噴霧、上夾具→鍍鎳、下夾具→鎳→碳化硅(Ni-SiC)復(fù)合電鍍→水洗→漂白→干燥→成品。當(dāng)鋁合金氣缸體經(jīng)各項(xiàng)表面處理后，在其氣缸內(nèi)壁鍍鎳的基礎(chǔ)上，再實(shí)施鎳-碳化硅(Ni-SiC)復(fù)合電鍍之工藝，其電鍍液的成份為硫酸鎳(NiSO4-7H2O) 410-500g/L氯化鎳(NiCl2) 5-9g/L硼 酸(H3BO3)41-60g/L碳化硅(SiC)50-100g/L應(yīng)力消除劑(Saccharin) 1-3g/L分散劑(Sodium Lauyl Sulfate) 0.1-0.3g/L其工藝規(guī)范主要為PH值3.5-5溫度61-75℃電流密度2-50A/dm2本發(fā)明具有實(shí)質(zhì)性的特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步，產(chǎn)生了良好的效果，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明適當(dāng)增加了鎳離子成份及降低了碳化硅成份，在保證表面硬度條件下，明顯地增強(qiáng)了鍍層與鋁合金基體間的結(jié)合附著力；同時(shí)本發(fā)明增添了應(yīng)力添加劑Saccharin，起到消除應(yīng)力及平整的作用；本發(fā)明又增添了分散劑SodiumLauyl Sulfate，更換目前的發(fā)明所采用的十二烷基硫酸鈉，進(jìn)一步增強(qiáng)了分散作用和界面活性及濕潤(rùn)作用，以使碳化硅均勻?qū)脲儗觾?nèi)。
本發(fā)明還利用了氣缸體內(nèi)孔表面均勻密布的碳化硅(硬質(zhì)點(diǎn))和它的連接物鎳(軟基)具有強(qiáng)結(jié)合力，通過(guò)特殊搪磨，在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞高速運(yùn)動(dòng)對(duì)氣缸體內(nèi)壁造成很大沖擊，之后，再取出氣缸體，對(duì)其內(nèi)孔表面進(jìn)行顯微分析發(fā)現(xiàn)均勻密布的鎳基組織，呈現(xiàn)微凹的網(wǎng)狀形態(tài)，證明其鍍覆層應(yīng)有十分良好的附著力和特優(yōu)的油膜保護(hù)性能。氣缸內(nèi)壁內(nèi)層是鋁合金基體，與其結(jié)合在一起的是金屬鎳鍍層，氣缸內(nèi)壁表面層為鎳陶(Ni-SiC)復(fù)合鍍層。從其材料結(jié)合處附著力及材料間的熱膨脹形態(tài)進(jìn)行綜合測(cè)試分析，證明各鍍層結(jié)合面上的切向和軸向之剪切應(yīng)力，不存在集中分布的現(xiàn)象。大大改善了截面上剪切應(yīng)力的分布狀態(tài)，大大降低了在鍍層結(jié)合面上被撕脫的可能性。
以下將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述本發(fā)明提供三項(xiàng)實(shí)施例，均采用同一工藝流程和工藝規(guī)范，即工藝流程為氣缸內(nèi)孔表面經(jīng)脫脂→水洗→微蝕→水洗→表面活化→水洗→化成皮膜→水洗→噴霧、上夾具→鍍鎳、下夾具→鎳陶(Ni-SiC)復(fù)合電鍍→水洗→漂白→干燥→成品。
工藝規(guī)范為PH值=3.5-5，溫度=61-75，電流密度=2-50A/dm2，三項(xiàng)實(shí)施例不同成份分別為實(shí)施例一硫酸鎳(NiSO4-7H2O) 410g/L氯化鎳(NiCl2) 5g/L硼酸(H3BO3) 41g/L碳化硅(SiC)50g/L應(yīng)力消除劑(Saccharin) 1g/L分散劑(Sodium Lauyl Sulfate) 0.1g/L
實(shí)施例二硫酸鎳(NiSO4-7H2O)455g/L氯化鎳(NiCl2) 7g/L硼酸(H3BO3) 50g/L碳化硅(SiC) 75g/L應(yīng)力消除劑(Saccharin) 2g/L分散劑(Sodium Lauyl Sulfate)0.2g/L實(shí)施例三硫酸鎳(NiSO4-7H2O)500g/L氯化鎳(NiCl2) 9g/L硼酸(H3BO3) 60g/L碳化硅(SiC) 100g/L應(yīng)力消除劑(Saccharin) 3g/L分散劑(Sodium Lauyl Sulfate)0.3g/L以上三實(shí)施例，經(jīng)本發(fā)明的工藝處理后，所組裝的K90=沖程發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)200小時(shí)高速運(yùn)轉(zhuǎn)6500-8000轉(zhuǎn)/分后測(cè)試，均達(dá)到以下性能1、發(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)需保養(yǎng)性磨合期仍具經(jīng)久耐用之特性；2、與國(guó)標(biāo)相比，廢氣排放量一氧化碳CO下降25.7％以上，碳?xì)浠衔顲H下降46.8％以上。
3、油耗率較行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(QC/T29117.7-9 3)476g/Kw·h下降23.32％；4、冷啟動(dòng)性能較國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)啟動(dòng)時(shí)t≤15s，實(shí)測(cè)t=2.25s比允許t=15s提高85％。
5、功率穩(wěn)定提升按時(shí)間段測(cè)功20h、60h、100h、150h、200h分析，功率在1.29％-2.99％范圍內(nèi)逐步穩(wěn)定提升。
6、氣缸磨損量為0.01mm。
權(quán)利要求
1.一種鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)壁鎳陶(Ni-SiC)復(fù)合電鍍工藝，其特征在于電鍍液的成份為硫酸鎳(NiSO4-7H2O) 410-500g/L氯化鎳(NiCl2) 5-9g/L硼 酸(H3BO3) 41-60g/L碳化硅(SiC) 50-100g/L應(yīng)力消除劑(Saccharin)1-3g/L分散劑(Sodium Lauyl Sulfate) 0.1-0.3g/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的這種鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)壁鎳陶(Ni-SiC)復(fù)合電鍍工藝，其特征還在于工藝流程為氣缸內(nèi)孔表面經(jīng)脫脂→水洗→微蝕→水洗→表面活化→水洗→化成皮膜→水洗→噴霧、上夾具→鍍鎳、下夾具→鎳-碳化硅復(fù)合電鍍→水洗→漂白→干燥→成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的這種鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)壁鎳陶(Ni-SiC)復(fù)合電鍍工藝，其特征還在于工藝規(guī)范為PH值3.5-5溫度61-75℃電流密度2-50A/dm2。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)壁鎳陶(Ni－Sic)復(fù)合電鍍工藝，電鍍液的成分為硫酸鎳(NiSO
文檔編號(hào)C25D15/00GK1227282SQ99113478
公開(kāi)日1999年9月1日 申請(qǐng)日期1999年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月12日
發(fā)明者廖永叢, 林景煥, 張木鍊 申請(qǐng)人:上?？颠m達(dá)輪圈有限公司, 廖永叢, 林景煥, 張木鍊