[发明专利]铸铁镶圈活塞活化渗铝工艺及其活化处理设备

说明书

技术领域

本发明属于铸铁活化渗铝处理工艺，涉及铸铁镶圈活塞的活化渗铝工艺及其活化处理设备。

背景技术

活塞是汽车发动机中一个重要的部件，为提高活塞的机械性能，目前广泛的采用铝合金与高镍铸铁结合在一起制造活塞，也就是镶嵌耐磨圈活塞，这种活塞采用铸造生产，工艺要求镶圈与铝合金之间必须形成紧密的结合层，以提高镶圈与活塞的结合强度，在现行生产工艺中，采用镶圈热渗铝工艺，铸铁镶圈渗铝就是把铸铁镶圈放在熔融的铝液中渗泡一定的时间，使铸铁圈表面形成一层足够厚的中间化合物，然后立即转移到铸模型腔中进行浇注。借助渗铝层使活塞本体的铝合金与镶圈能够更加牢固地结合在一起。

镶圈在渗铝前经过机加工、运输、存放等环节，造成镶圈表面存在氧化、油污、灰尘等，因此需要经过前处理。由于渗铝前的处理工艺不同，造成镶圈铝活塞常见的铸造缺陷是在铝活塞镶圈周围存在氧化夹渣、气孔以及渗铝不均匀或者镶圈未渗铝而与活塞基体分离等。

根据国家标准JBT 9762-2011 《内燃机 镶耐磨圈铝活塞 技术条件》都对镶圈与活塞基体的粘结质量和粘结强度提出要求，耐磨镶圈与铝活塞本体的粘结面积率：非增压发动机应大于或等于85%，增压发动机应大于或等于93%。耐磨镶圈与铝活塞本体粘结界面单个缺陷长度：非增压发动机应小于或等于圆周长的10%，增压发动机应小于或等于圆周长的5%。但经过处理的镶圈在渗铝过程中，受到渗铝温度、渗铝液成分、渗铝时间和温度的影响，这些工艺参数都会影响渗铝层的厚度，实践证明，渗铝层过厚或过薄都影响镶圈与活塞基体的粘结质量和粘结强度。

因此，镶圈渗铝前的表面清洗是不可忽视的重要环节，在网上公开的论文“工艺因素对铸铁热浸渗铝的影响”（曾大新）一文中曾经公开阐述了表面清洗的水溶剂配方，其中水溶剂按KC1 ：LiCl：AlF₃ ：KF=3：1：3：2的比例配制；通过采用该水溶剂，浸铝温度在720°左右，时间为120s左右。该水溶剂配方没有明确浓度，而且氟离子的用量过高，按照该论文中的配方对钢铁进行清洗，钢铁表面会在无机盐离子作用下，采取电化学腐蚀，金属腐蚀速度过快，清洗完的零件存放时间短，在相同浓度条件下，清洗的零件在干燥过程中容易二次氧化，形成铁锈，影响渗铝效果。通过实验验证，采用该论文的清洗液配方对零件清洗后，12个小时之内，在自然存放条件下，零件表面开始出现铁锈现象。

鉴于上述，有必要对现有工艺进一步完善。

发明内容

本发明为了解决现有铸铁镶圈活塞渗铝前的表面清洗不善而影响渗铝层厚度以至于渗铝质量不佳的问题，提出一种铸铁镶圈活塞的活化渗铝工艺及其活化设备，通过镶圈表面清洗活化处理及优化渗铝工艺，以期改善渗铝质量。

本发明是通过以下方案实现的：

上述的铸铁镶圈活塞的活化渗铝工艺，包括表面渗铝和表面渗铝前的活化处理，该活化处理是针对铸铁镶圈的表面清理，在弱碱性的活化处理液中浸泡一定时间后，清水冲洗风干；然后在730~740℃的温度条件下进行热渗铝3-4分钟。

所述的铸铁镶圈活塞的活化渗铝工艺，其中：该活化处理液为含氯化钾、氯化锂、氟化铝和氟化钾无机盐且KC1 ：LiCl：AlF₃ ：KF=3：1：2：2的比例配制的水溶剂，浓度为5g/l。该活化处理液为弱碱性，PH值接近7。

所述的铸铁镶圈活塞的活化渗铝工艺，其中：所述表面渗铝的渗铝液化学成分质量百分比为：Si10~13%，Cu≤0.3%，Mg≤0.2%，Ni≤0.2%，Mn≤0.2%，Ti≤0.2%，Fe≤0.35%，Zn≤0.2%，Al余量。

所述的铸铁镶圈活塞的活化渗铝工艺，其具体步骤为：

1)、在室温条件下配置弱碱性活化处理液，浓度为5g/l；

2)、铸铁镶圈在浓度为5g/L的活化液中浸泡10~15秒，然后用清水冲洗，采用风干方式干燥，干燥温度控制在50℃以下；

3)、将活化处理风干的镶圈，浸泡在740±10℃的渗铝液中3-4分钟，进行热渗铝；

4)、渗铝镶圈取出渗铝液后，移圈、装模、定位、浇注这几道工序延续时间保持在2分钟之内完成。