[go: up one dir, main page]

CN111139418A - 发动机缸体、缸套的制备方法 - Google Patents

发动机缸体、缸套的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111139418A
CN111139418A CN201911426055.8A CN201911426055A CN111139418A CN 111139418 A CN111139418 A CN 111139418A CN 201911426055 A CN201911426055 A CN 201911426055A CN 111139418 A CN111139418 A CN 111139418A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sleeve
zinc
assistant agent
aluminum
plating assistant
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911426055.8A
Other languages
English (en)
Inventor
王宇
夏建强
宋彬
高翰君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui Hengli Additive Manufacturing Technology Co ltd
Original Assignee
Anhui Hengli Additive Manufacturing Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui Hengli Additive Manufacturing Technology Co ltd filed Critical Anhui Hengli Additive Manufacturing Technology Co ltd
Priority to CN201911426055.8A priority Critical patent/CN111139418A/zh
Publication of CN111139418A publication Critical patent/CN111139418A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/04—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the coating material
    • C23C2/12—Aluminium or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0009—Cylinders, pistons
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/0081—Casting in, on, or around objects which form part of the product pretreatment of the insert, e.g. for enhancing the bonding between insert and surrounding cast metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D19/00—Casting in, on, or around objects which form part of the product
    • B22D19/16—Casting in, on, or around objects which form part of the product for making compound objects cast of two or more different metals, e.g. for making rolls for rolling mills
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/02—Pretreatment of the material to be coated, e.g. for coating on selected surface areas
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C2/00—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor
    • C23C2/34—Hot-dipping or immersion processes for applying the coating material in the molten state without affecting the shape; Apparatus therefor characterised by the shape of the material to be treated

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Coating With Molten Metal (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

本发明公开了发动机缸体、缸套的制备方法，所述的制备方法：包括以下工序：a)钢套打磨工序；b)清洗除油工序；c)碱洗除锈工序：d)浸助镀剂工序；e)浸锌液工序；f)浇注铝合金工序；g)清理工序；本发明与现有技术相比，通过在缸套表面涂覆助镀剂、浸锌，使缸体、缸套进行冶金结合，所制成的缸体、缸套可以进行机械的再次加工。

Description

发动机缸体、缸套的制备方法
技术领域
本发明属于发动机缸体、缸套的制备方法，特别属于钢铝复合材料的发动机缸体、缸套的制备方法。
背景技术
为减轻发动机质量，满足柴油发动机轻量化、高燃爆的需求，采用铝合金为作柴油发动机的机体材料，另外采用合金钢套作为气缸套来制备柴油发动机。传统的发动机缸体缸套通过沟槽、粗糙表面达到机械结合，但机械结合的缸体缸套无法进行打孔、切削的机械再次加工操作。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以进行机械的再次加工的一种发动机缸体、缸套的制备方法。
本发明解决技术问题的技术方案为：发动机缸体、缸套的制备方法，包括以下工序：a)钢套打磨工序；b)清洗除油工序；c)碱洗除锈工序：d)浸助镀剂工序；e)浸锌液工序；f)浇注铝合金工序；g)清理工序；
所述的e)浸锌液工序为将涂好助镀剂的钢套浸入温度为 450±10℃铝锌合金中，保温5-20分钟。
所述的铝锌合金中锌的含量为25-55％(wt)。
所述的d)浸助镀剂工序为将c)碱洗除锈工序除锈好的钢套浸在助镀剂中，再于40-80℃烘干至恒重；
所述的助镀剂为4-6％KCl、4-6％KF、3-5％NaCl，其余为水。
所述的a)钢套打磨工序中，钢套的材质为38CrMoAl。
所述的f)浇注铝合金工序中，铝合金的材质为ZL702A。
本发明与现有技术相比，通过在缸套表面涂覆助镀剂、浸铝锌合金，使缸体、缸套进行冶金结合，所制成的缸体、缸套可以进行机械的再次加工。
附图说明
图1为实施例1所制缸体缸套的铝铁界面的EDS点分布图。
图2为实施例1所制缸体缸套的铝铁界面放大后SEM图。
图3为实施例4不同浸铝时间的热浸铝界面金相图。图中(a) 3min(b)5min(c)10min(d)15min(e)20min。
图4为实施例4所制缸体缸套的热浸镀5min硬度曲线图。
图5为实施例4所制缸体缸套的热浸镀10min硬度曲线图。
图6为实施例4所制缸体缸套的热浸镀15min硬度曲线图。
图7为实施例4所制缸体缸套的热浸镀20min硬度曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细的说明。
本发明采用ZL702A作柴油发动机缸体，38CrMoAl作发动机缸套。
表1 ZL702A合金成分
Figure RE-GDA0002412025540000031
表2 38CrMoAl合金成分
C Si Mn Cr Mo Al Fe
0.35～0.42 0.2～0.45 0.3～0.6 1.35～1.65 0.15～0.25 0.7～1.1 余量
实施例1：
一种发动机缸体、缸套的制备方法，包括以下工序：a)钢套打磨工序；b)清洗除油工序；c)碱洗除锈工序：d)浸助镀剂工序；e)浸锌液工序；f)浇注铝合金工序；g)清理工序；
所述的e)浸锌液工序为将涂好助镀剂的钢套浸入温度为450℃铝锌合金中，保温5分钟。
所述的铝锌合金中锌的含量为25％(wt)。
所述的d)浸助镀剂工序为将c)碱洗除锈工序除锈好的钢套浸在助镀剂中，再于40℃烘干至恒重；
所述的助镀剂为4％KCl、4％KF、3％NaCl，其余为水。
所述的a)钢套打磨工序中，钢套的材质为38CrMoAl。
所述的f)浇注铝合金工序中，铝合金的材质为ZL702A。
图2中EDS线扫描分析的数据如表3所示：
表3
Figure RE-GDA0002412025540000032
Figure RE-GDA0002412025540000041
如图1、2、表3所示，本发明中热浸熔体为铝锌合金时，Zn/Fe 界面区形成了连续的Fe2A15Znx相和弥散的FeA13Znx相，此热浸过程中的界面组织形成过程是：首先，锌熔体中大量的铝原子聚集在液固界面附件，并有部分铝原子扩散到钢基体内，诱导了液固界面发生化学反应：
2Fe+5[A1]Zn→Fe2A15Znx
液固界合金面的化学反应使连续的Fe2A15Znx相层在界面处迅速形成并生长，这就抑制了Fe-Zn相的形成。根据图1中的界面形貌可以判断，铝原子从锌熔体合金往钢基体内扩散是沿着钢基体的晶界向内扩散并形成Fe2A15Znx相。随着Fe2A15Znx相的生长，钢基体的晶粒从基体上脱落并溶入锌熔体中。同时，锌熔体中铝原子聚集在脱落的铁颗粒周围，向颗粒内扩散。根据450℃时Al-Fe-Zn等温截面相图，可以分析A13FeZnx相的形成反应：
2Fe+5[Al]Zn→Fe2A15Znx
[A1]Zn+xZn+Fe2A15Znx→2FeA13Znx
这里部分锌原子固溶在FeA13中形成固溶体，最终在凝固过程中，铝锌合金层中形成了大量弥散的FeA13Znx相。没有观察到三元 Al-Fe-Zn相，这是由于铝和锌无限互溶，不会产生铝锌间化合物。这些金属间化合物相的生长主要是由铝原子和铁原子的扩散控制的。随着热浸时间的增加，扩散层的厚度随之增加。
由于钢基体与锌合金熔体间产生一层致密的Fe2A15Znx相层，Fe 元素与铝元素结合需穿过Fe2A15Znx相层，少量的Fe与过量的Al元素结合，产生弥散的FeA13Znx相。
实施例2：
一种发动机缸体、缸套的制备方法，包括以下工序：a)钢套打磨工序；b)清洗除油工序；c)碱洗除锈工序：d)浸助镀剂工序；e)浸锌液工序；f)浇注铝合金工序；g)清理工序；
所述的e)浸锌液工序为将涂好助镀剂的钢套浸入温度为460℃铝锌合金中，保温10分钟。
所述的铝锌合金中锌的含量为45％(wt)。
所述的d)浸助镀剂工序为将c)碱洗除锈工序除锈好的钢套浸在助镀剂中，再于60℃烘干至恒重；
所述的助镀剂为5％KCl、5％KF、4％NaCl，其余为水。
所述的a)钢套打磨工序中，钢套的材质为38CrMoAl。
所述的f)浇注铝合金工序中，铝合金的材质为ZL702A。
实施例3
一种发动机缸体、缸套的制备方法，包括以下工序：a)钢套打磨工序；b)清洗除油工序；c)碱洗除锈工序：d)浸助镀剂工序；e)浸锌液工序；f)浇注铝合金工序；g)清理工序；
所述的e)浸锌液工序为将涂好助镀剂的钢套浸入温度为460℃铝锌合金中，保温20分钟。
所述的铝锌合金中锌的含量为55％(wt)。
所述的d)浸助镀剂工序为将c)碱洗除锈工序除锈好的钢套浸在助镀剂中，再于80℃烘干至恒重；
所述的助镀剂为6％KCl、6％KF、5％NaCl，其余为水。
所述的a)钢套打磨工序中，钢套的材质为38CrMoAl。
所述的f)浇注铝合金工序中，铝合金的材质为ZL702A。
实施例4：
除浸铝时间分别为3、5、10、15、20分钟外，其余与实施例1 相同。
用显微硬度计沿着钢/铝复合材料复合层相垂自的方向进行显微硬度梯度测量，如图4、5、6、7所示，过渡区明显变宽，分别可达 100-200μm，过渡区依次由FeAl3Znx、Fe2Al5Znx几种相构成，说明 Zn元素明显增强了Fe,Al原子的扩散能力，除过渡区变宽之外，同样发现了Fe原子的长程扩散，在Al区域内发现了Fe-AI-Zn三元相析出。显微硬度测试结果显示过渡区硬度明显高于铁和铝，致密层硬度在520-540HV，弥散层硬度为280-485HV，Fe2Al5是硬脆相，由于 Zn的加入，降低了Fe2Al5的硬度，FeA13Znx相缓解了硬度差，有个平缓的过渡，减少了脆性断裂，结合性能良好。
加入Zn进行热浸镀后，扩散最为充分，过渡区最宽，过渡区硬度减小，且Fe和A1能形成弥散分布的球状和块状金属间化合物，增强基体。

Claims (6)

1.发动机缸体、缸套的制备方法，其特征在于：包括以下工序：a)钢套打磨工序；b)清洗除油工序；c)碱洗除锈工序：d)浸助镀剂工序；e)浸锌液工序；f)浇注铝合金工序；g)清理工序；
所述的e)浸锌液工序为将涂好助镀剂的钢套浸入温度为450±10℃铝锌合金中，保温5-20分钟。
2.根据权利要求1所述的发动机缸体、缸套的制备方法，其特征在于：
所述的铝锌合金中锌的含量为25-55％(wt)。
3.根据权利要求1所述的发动机缸体、缸套的制备方法，其特征在于：
所述的d)浸助镀剂工序为将c)碱洗除锈工序除锈好的钢套浸在助镀剂中，再于40-80℃烘干至恒重。
4.根据权利要求3所述的发动机缸体、缸套的制备方法，其特征在于：所述的助镀剂为4-6％KCl、4-6％KF、3-5％NaCl，其余为水。
5.根据权利要求1所述的发动机缸体、缸套的制备方法，其特征在于：所述的a)钢套打磨工序中，钢套的材质为38CrMoAl。
6.根据权利要求1所述的发动机缸体、缸套的制备方法，其特征在于：所述的f)浇注铝合金工序中，铝合金的材质为ZL702A。
CN201911426055.8A 2019-12-31 2019-12-31 发动机缸体、缸套的制备方法 Pending CN111139418A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911426055.8A CN111139418A (zh) 2019-12-31 2019-12-31 发动机缸体、缸套的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911426055.8A CN111139418A (zh) 2019-12-31 2019-12-31 发动机缸体、缸套的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111139418A true CN111139418A (zh) 2020-05-12

Family

ID=70523204

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911426055.8A Pending CN111139418A (zh) 2019-12-31 2019-12-31 发动机缸体、缸套的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111139418A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112355283A (zh) * 2020-11-12 2021-02-12 中北大学 一种铝-钢双金属液固复合铸造用界面活性涂料
CN113528997A (zh) * 2021-07-16 2021-10-22 上海涟屹轴承科技有限公司 助镀剂、热浸镀工艺方法及厚壁铝基双金属轴承

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0427389A1 (en) * 1989-11-06 1991-05-15 Dana Corporation Method of treating a ferrous component for subsequent metallurgical bonding to cast aluminum
CN1438438A (zh) * 2003-02-14 2003-08-27 华中科技大学 一种提高发动机缸体、缸套内表面耐磨性的方法
KR20080060413A (ko) * 2006-12-27 2008-07-02 대림기업 주식회사 규소 및 뮤라이트 예비 성형제를 이용한 알루미늄 실린더블록의 제조방법
CN101253321A (zh) * 2005-09-01 2008-08-27 马勒国际公司 对汽缸衬筒外表面镀膜的方法
CN102773463A (zh) * 2012-08-01 2012-11-14 烟台路通精密铝业有限公司 一种双金属发动机气缸复合材料的制备工艺
CN103894586A (zh) * 2014-04-25 2014-07-02 烟台路通精密铝业有限公司 一种铝合金发动机铸铁缸套处理工艺

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0427389A1 (en) * 1989-11-06 1991-05-15 Dana Corporation Method of treating a ferrous component for subsequent metallurgical bonding to cast aluminum
CN1438438A (zh) * 2003-02-14 2003-08-27 华中科技大学 一种提高发动机缸体、缸套内表面耐磨性的方法
CN101253321A (zh) * 2005-09-01 2008-08-27 马勒国际公司 对汽缸衬筒外表面镀膜的方法
KR20080060413A (ko) * 2006-12-27 2008-07-02 대림기업 주식회사 규소 및 뮤라이트 예비 성형제를 이용한 알루미늄 실린더블록의 제조방법
CN102773463A (zh) * 2012-08-01 2012-11-14 烟台路通精密铝业有限公司 一种双金属发动机气缸复合材料的制备工艺
CN103894586A (zh) * 2014-04-25 2014-07-02 烟台路通精密铝业有限公司 一种铝合金发动机铸铁缸套处理工艺

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112355283A (zh) * 2020-11-12 2021-02-12 中北大学 一种铝-钢双金属液固复合铸造用界面活性涂料
CN113528997A (zh) * 2021-07-16 2021-10-22 上海涟屹轴承科技有限公司 助镀剂、热浸镀工艺方法及厚壁铝基双金属轴承

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0899354B1 (de) Beschichtung aus einer übereutektischen Aluminium/Silizium Legierung bzw. einem Aluminium/Silizium Verbundwerkstoff
US3961098A (en) Coated article and method and material of coating
CN106133179B (zh) 耐剥离性优异的hpf成型构件及其制造方法
DE69421078T2 (de) Beschichtungssystem aus in metall eingekapselten festschmierstoff
CN1149299C (zh) 轻金属合金滑动面的制作方法
US20060093736A1 (en) Aluminum articles with wear-resistant coatings and methods for applying the coatings onto the articles
US3957454A (en) Coated article
US7543557B2 (en) Scuff resistant aluminum piston and aluminum cylinder bore combination and method of making
JPH02107868A (ja) ピストン中の構成部品結合方法
JPH0788564B2 (ja) 超合金基体上への白金−ケイ素−添加拡散アルミニド被膜の形成法
CN111139418A (zh) 发动机缸体、缸套的制备方法
US10030298B2 (en) Method for altering metal surfaces
JPH09256132A (ja) 溶融Ａｌ−Ｚｎ合金めっき鋼板およびその製造方法
US3953193A (en) Coating powder mixture
JP3685901B2 (ja) Ａｌ基複合体の製造方法
JP7041407B2 (ja) 摺動部材
JP2005534871A (ja) オーバーレイ合金層を備える平軸受
CN111057983A (zh) 一种发动机缸体、缸套的制备方法
CN103276238B (zh) 一种铜基合金滑动轴承的制备方法
WO2024230845A1 (zh) 一种Ni3Al/碳化物复合材料粉末及其激光熔覆方法及应用
WO2020026628A1 (ja) 摺動部材及び内燃機関用部材
JP2003155549A (ja) 高耐食性を有し加工性に優れた亜鉛合金めっき鋼材とその製造方法
JPS59100263A (ja) 溶射ピストンリング
JP3389818B2 (ja) 摺動部材の製造方法
US3627503A (en) Sacrificial corrosion-resistant diffusion coatings

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Wang Yu

Inventor after: Xia Jianqiang

Inventor after: Song Bin

Inventor after: Gao Hanjun

Inventor before: Wang Yu

Inventor before: Xia Jianqiang

Inventor before: Song Bin

Inventor before: Gao Hanjun

CB03 Change of inventor or designer information
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200512

RJ01 Rejection of invention patent application after publication