[发明专利]一种渗铝液以及用其制备镶圈的渗铝方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种渗铝液和一种渗铝工艺。

背景技术

共晶Al-Si活塞合金平均磨损速度为0.03-0.08mm/1000h，随着排放要求越来越高，内燃机的强化进一步加强，活塞环槽的耐磨性已经不能满足要求。为了提高铝活塞环槽的耐磨性，目前普遍采用活塞第一道环槽采用高镍奥氏体铸铁耐磨镶圈结构，这种结构不但保持铝活塞重量轻的特点，而且具有铸铁活塞环槽耐磨的性质，大大提高了环槽的使用寿命。为了保证高镍奥氏体铸铁耐磨镶圈与活塞铝基体之间达到冶金结合，目前普遍采用Al-Fin法生产，所谓Al-Fin法就是将表面质量合格的高镍奥氏体铸铁耐磨镶圈在一定温度一定成分的渗铝液中浸渍一薄层铝，然后放入铸型再浇注铝合金液获得Al-Fe双金属铸件产品的过程。在高镍奥氏体铸铁耐磨镶圈镶铸过程中伴随液固两种金属材料的扩散反应，在高镍奥氏体铸铁耐磨镶圈上形成一定厚度的合金扩散层，使高镍奥氏体铸铁耐磨镶圈与基体之间的结合区具有良好的导热性和足够的粘结强度。

由于嵌入的高镍奥氏体铸铁耐磨镶圈与铝合金本体是两种完全不同的材料，各项性能相差悬殊，加上活塞在铸造过程中镶圈表层易被氧化、渗铝不透彻等因素影响，造成铁铝粘结层非常脆弱、存在应力以及不具备延展等缺陷，这些缺陷在活塞使用过程中将导致镶圈松动或开裂，造成活塞环密封不良，使油耗增加，发动机效率降低，甚至由于导热性差，造成局部过热甚至熔顶。如何将高镍奥氏体铸铁耐磨镶圈镶嵌到铝合金活塞本体中，让铁、铝接合面牢固地粘合，且能够在恶劣的环境下工作不至于脱层而失效，是镶圈活塞制造的一个技术难题，因此，如何提高铝铁层粘结质量成为活塞制造行业关注的重点。

在镶圈活塞制备过程中，为了增强高镍奥氏体铸铁耐磨镶圈与铝基体的结合性能，特对高镍奥氏体铸铁耐磨镶圈在浇注铝合金液之前设定一定温度一定时间的渗铝环节。高镍奥氏体铸铁耐磨镶圈渗入渗铝液中就被高温渗铝液所包围，其表层即刻发生铁-铝原子相互扩散反应，反应扩散速度与生成的合金扩散层厚度成反比。由于渗铝液含有多种元素，各元素对扩散层长大速度的影响不一样，因此，可通过控制渗铝液中各元素的含量来达到控制扩散层的组织结构和厚度的目的。

发明内容

鉴于此，本发明目的在于提供一种制备高粘结质量的镶圈铝合金活塞的渗铝液和使用该渗铝液的渗铝方法。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是，提供一种渗铝液，按重量百分比计，其配比为：稀土La：0.1-2.0%，Si：6.0~13%，Fe：￡0.7%，余量为Al。

优选地，按重量百分比计，其配比为：稀土La：1.0%，Si：12.05%，Fe：0.32%，余量为Al。

优选地，按重量百分比计，其配比为：稀土La：1.95%，Si：12.88%，Fe：0.65%，余量为Al。

优选地，按重量百分比计，其配比为：稀土La：0.15%，Si：6.24%，Fe：0.3%，余量为Al。

本发明还提供了一种利用上述渗铝液制备镶圈的方法，将洁净的镶圈浸入上述渗铝液中，所述渗铝液的温度控制在710-750℃；使镶圈在渗铝液中做不规则的往复运动，到预设时间后取出镶圈，并迅速地将其转送到定位支块上。

优选地，所述预设时间为240~480s。

优选地，将洁净的镶圈挂在耐热金属丝上并将镶圈浸入上述渗铝液中，该渗铝液的温度为720℃，把耐热金属丝挂在偏心轮旋转装置上，使镶圈在渗铝液中做不规则的往复运动，渗铝时间达到325s时用夹钳取出镶圈，并迅速将镶圈地转送到铸型的定位支块上。

优选地，将洁净的镶圈挂在耐热金属丝上并将镶圈浸入上述渗铝液中，该渗铝液的温度为745℃，把耐热金属丝挂在偏心轮旋转装置上，使镶圈在渗铝液中做不规则的往复运动，渗铝时间达到470s时用夹钳取出镶圈，并迅速将镶圈地转送到铸型的定位支块上。

优选地，将洁净的镶圈挂在耐热金属丝上并将镶圈浸入上述渗铝液中，该渗铝液的温度为713℃，把耐热金属丝挂在偏心轮旋转装置上，使镶圈在渗铝液中做不规则的往复运动，渗铝时间达到245s时用夹钳取出镶圈，并迅速将镶圈地转送到铸型的定位支块上。

与现有技术相比，本发明在渗铝液中加入适量的稀土元素镧可改善渗铝液金属与基体的粘着性，改善铝液的流动性，浸润性，具有催渗作用，增强铝原子向镶圈的扩散，使扩散层更加完整；稀土改善合金渗层组织均匀性、致密性和塑性。