CN103016196A - 适用于重油的活塞 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种适用于重油的活塞。包括活塞本体和覆盖在活塞本体头部区域的加强层，活塞本体为铝合金材料，所述加强层为25～32μm厚的微弧氧化层。所述微弧氧化层是在微弧氧化溶液中以活塞本体作为阳极通过弧光放电使活塞本体头部的铝合金材料表面原位形成的包括有三氧化二铝成分的耐腐蚀、耐磨并且与普通加强层相比具有较高的显微硬度和绝缘电阻的陶瓷层。微弧氧化溶液的组分中配比如下：氢氧化钠1～5g/l、硅酸钠6～15g/l、钨酸钠1～4g/l、EDTA1～4g/l和添加剂0.5～1g/l。本发明的活塞能够满足烧重油的要求，抗腐蚀能力是阳极氧化处理活塞的300倍，是未处理活塞的3600倍。
Description
技术领域
本发明涉及一种活塞，尤其是一种适用于烧重油发动机的活塞。
背景技术
重油是原油提取汽油\柴油后剩余重质油，特点是分子大，黏度高，重油的比重在0.82～0.95之间，比热在10,000～11,111cal/kg，其成分主要有碳水化合物、硫磺、无机物。在过去的200年里，随着世界工业化发展，传统石油采储量2466亿吨，近45%已被开采，而天燃气每年产量3.4亿吨，仍不能满足要求，中型船舶特别是东南沿海地区渔船都在使用价格较低的重油(重油存储量8630亿吨)，重油除了黏度高，其硫含量、金属含量、酸含量和氮含量也较高。加上渔船海上作业，使用时对内燃机腐蚀较大，腐蚀较重的是气门和活塞，作为活塞一般使用寿命为三个月。
活塞被称为发动机的心脏，它是发动机中最重要的零件之一。其功用是承受气体压力，并通过活塞销传给连杆驱使曲轴旋转，在发动机工作时，活塞直接与瞬时温度达2200℃的高温气体接触，其顶部温度达300℃~400℃，且温度分布不均匀；在做功行程时活塞顶部承受着很大的气体压力，要求活塞热传导性好、热膨胀系数小；并具有足够的高温强度、耐磨和耐蚀性能。 行业上普遍对活塞头部进行阳极表面复合材料等处理, 但目前的处理方法所制得的活塞的抗腐蚀作用甚微。
随着汽车行业的发展，要求发动机具备大功率、高扭矩、高输出，高温度和高爆发压力，普通的阳极氧化处理已经渐渐不能满足需求，主要表现在氧化层硬度低、耐磨性差、摩擦系数大对活塞环磨损较快；所以亟待采用一种新的活塞表面处理技术综合解决上述耐腐蚀问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种能够使活塞满足烧重油的要求，具有抗腐蚀能力的活塞。
为实现上述技术目的，本发明是采用以下技术方案实现的：一种适用于重油的活塞，包括活塞本体和覆盖在活塞本体上部区域的加强层，所述活塞本体为铝合金材料，所述加强层为微弧氧化层。
进一步的，所述微弧氧化层是在微弧氧化溶液中以活塞本体（1）作为阳极通过弧光放电使活塞本体头部的铝合金材料表面原位形成的包括有三氧化二铝成分的耐腐蚀、耐磨并且与普通加强层相比具有较高的显微硬度和绝缘电阻的陶瓷层。
进一步的，所述微弧氧化溶液的组分包括氢氧化钠、硅酸钠、钨酸钠、EDTA和添加剂。添加剂为硼酸或柠檬酸的其中一种或两种的混合。
优选的，所述微弧氧化溶液的组分中配比如下，氢氧化钠1g/l～5g/l、硅酸钠6 g/l ~15g/l、钨酸钠1g/l ~4g/l、EDTA1g/l~4g/l、添加剂0.5g/l ~1g/l。
优选的，所述弧光放电的参数是：电流密度15～20A/dm2，正向电压650~700V，负向电压50~80V，时间25~35min。
进一步的，所述微弧氧化层膜层厚度是25-32μm。
本发明具有以下有益效果：试验证明，在相同环境下，在以下多种不同的活塞上滴上酸腐蚀液后，未经任何处理的普通活塞20秒后腐蚀，阳极氧化处理的活塞20分钟腐蚀，微弧氧化处理的活塞80小时后逐渐腐蚀，微弧氧化处理的活塞抗腐蚀能力提高到阳极氧化处理的300倍，是未处理活塞的3600倍，这样就能够使活塞满足烧重油的要求，具有较强的抗腐蚀能力。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明活塞整体结构示意图；
图中，1、活塞本体，2、加强层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细描述。但本发明不限于下述具体实施方式。
参看附图1，一种适用于重油的活塞，包括活塞本体1和覆盖在活塞本体上部区域（即活塞头部）外表面的加强层2，所述活塞本体为铝合金材料，所述加强层2为铝合金的微弧氧化层。所述微弧氧化层是在配置好的微弧氧化溶液中，采用阳极氧化方法，以活塞本体1作为阳极，利用弧光放电增强并激活在阳极上的阳极氧化反应，从而在活塞本体头部的铝合金材料表面原位形成的陶瓷层，此陶瓷层中主要包括有三氧化二铝成分，此陶瓷层耐腐蚀、耐磨，并且与普通加强层相比具有更高的显微硬度和绝缘电阻。
上述的微弧氧化溶液的组分包括氢氧化钠、硅酸钠、钨酸钠、EDTA和添加剂。本实施例所述的微弧氧化溶液的组分中配比为：氢氧化钠3g/l、硅酸钠10g/l、钨酸钠2.5g/l、EDTA 2.5g/l、硼酸0.5g/l和柠檬酸0.5g/l。
在本实施例中，所述弧光放电的参数是：电流密度18A/dm2，正向电压680V，负向电压65V，时间30min。所述微弧氧化层膜层厚度是30μm。
在相同环境下，将上述活塞滴上酸腐蚀液后，与其它种活塞做耐蚀的对比试验，其结果为：
未经任何处理的普通活塞20秒后腐蚀，阳极氧化处理的活塞20分钟腐蚀，微弧氧化处理的活塞80小时后逐渐腐蚀。
试验证明：微弧氧化处理的活塞抗腐蚀能力提高到阳极氧化处理的300倍，是未处理活塞的3600倍。并且本发明的活塞热传导性好、热膨胀系数小；并具有足够的高温强度、耐磨和耐蚀性能。
下表中是本发明的另外的几种实施例，经下列实施例处理的活塞的耐蚀性能指标均达到上述实验范围。
Claims (7)
1.一种适用于重油的活塞，包括活塞本体（1）和覆盖在活塞本体头部区域的加强层（2），其特征在于：所述活塞本体为铝合金材料，所述加强层（2）为微弧氧化层。
2.根据权利要求1所述的适用于重油的活塞，其特征在于：所述微弧氧化层是在微弧氧化溶液中以活塞本体（1）作为阳极通过弧光放电使活塞本体头部的铝合金材料表面原位形成的包括有三氧化二铝成分的耐腐蚀、耐磨并且与普通加强层相比具有较高的显微硬度和绝缘电阻的陶瓷层。
3.根据权利要求2所述的适用于重油的活塞，其特征在于：所述微弧氧化溶液的组分包括氢氧化钠、硅酸钠、钨酸钠、EDTA和添加剂。
4.根据权利要求3所述的适用于重油的活塞，其特征在于所述添加剂为硼酸或柠檬酸的其中一种或两种的混合。
5.根据权利要求4所述的适用于重油的活塞，其特征在于所述微弧氧化溶液的组分中配比如下：氢氧化钠1～5g/l、硅酸钠6～15g/l、钨酸钠1～4g/l、EDTA 1～4g/l、添加剂0.5～1g/l。
6.根据权利要求5所述的适用于重油的活塞，其特征在于所述弧光放电的参数是：电流密度15～20A/dm2，正向电压650～700V，负向电压50～80V，时间25～35min。
7.根据权利要求1～6任一项所述的适用于重油的活塞，其特征在于所述微弧氧化层厚度为25～32μm。
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