[00122538]铬基陶瓷复合镀层的活塞环

1. 课题来源于背景 随着发动机向高压缩比、高输出功率、低排放、长寿命方向发展,增压中冷、电控高压喷射等技术的使用越来越广泛,作为发动机心脏部件的活塞环,尤其是第一道环,其所承受的热负荷及机械负荷越来越大。以目前使用最广泛的外圆镀铬活塞环为例,在热负荷以及机械负荷超过铬层所能正常承受极限的情况下,尤其是活塞环与缸壁间油膜达到临界状态下,会导致磨损恶化,活塞环使用寿命达不到要求,严重的还会产生熔着磨损,出现“拉缸”甚至铬层脱落。 2. 技术原理与性能指标 本发明可使活塞环能够承受较大的热负荷和机械负荷,即使在活塞环与缸壁油膜处于边界状态下,也不会发生“拉缸”;同时由于嵌入了高硬度的陶瓷微粒,耐磨性能也得到极大提高,能够满足现代发动机高性能要求,达到长寿命、低排放、高性能。1、采用特殊工艺,使铬层中陶瓷微粒含量高达5 ～ 6％,且陶瓷微粒分布于铬层网纹及孔隙中,不会增加铬层脆性,保证加工性能。2、可改善镀层性能,如耐磨性、耐蚀性等。3、具有优良的综合性能,成本增加少。4、从性能上比较：初期磨合性能达到特种珩磨,而在整个工作过程中储油性均达到松孔镀铬活塞环水平,而松孔镀铬活塞环仅在使用初期起作用;抗拉缸性能强于喷钼活塞环;承受高热负荷、机械负荷能力更是喷钼、镀铬活塞环所不能相比的;耐磨性较喷钼、镀铬活塞环提高明显。 3. 技术创造性与先进性 第一道气环的外圆面镀有铬基陶瓷复合镀层,具体步骤如下：取￠93mm 活塞环,在900 升镀铬液中,其中铬酐200 克/ 升,硫酸2 克/ 升,三价铬2.5 克/ 升,催化剂AFC 5 克/ 升,电流密度80A/ 平方分米,电镀时间12 分钟,先镀一层20微米硬铬;物化法加工铬层网纹,密度100 条/ 毫米,宽2 微米,深10 微米,将三氧化二铝陶瓷微粒嵌入网格中固定;在900 升镀铬液中（ 组份同上）,电流密度80A/ 平方分米,电镀时间5 分钟,进行封闭;再从头开始重复20 次,铬基陶瓷复合镀层厚度为300 微米。第一道气环经加工成品后,铬基陶瓷复合镀层厚度为160 微米,由多层单元复合层组成,层状结构：陶瓷微粒含量工作面5.3％,断面5.8％,分布在铬层的微裂纹及其交叉形成的空隙中。 4. 技术的成熟程度 本技术从强化原理论证,并通过加工工艺分析验证,同时通过发动机台架耐久试验验证。 5. 应用情况及存在的问题。 本发明已成熟应用于多款量产发动机,并通过市场考验。 并发表论文《通过CAE解决活塞开裂问题》,《超声滚压强化7075铝合金工件表面性能的研究》。