[发明专利]一种铝合金发动机铸铁缸套处理工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝合金发动机铸铁缸套处理工艺，属于金属材料制备技术领域。

背景技术

发动机轻量化作为汽车轻量化的重要组成部分，使铝合金发动机得到越来越广泛的应用。为了满足铝合金发动机性能及成本要求，其普遍采用铝合金缸体复合铸铁缸套形式。而提高铝合金缸体和铸铁缸套间的结合强度及其热传导系数可以进一步提高发动机性能，因此它一直是国内外研究人员关注的焦点。目前，普遍采用发动机缸体缸套装配方式有：过盈机械配合、铝包容缸套镶铸等。这里铝合金缸体缸套间仅通过物理结合方式结合，结合强度低，导热性能差，且使用寿命有限。

美国专利(US2012/0048106A1)提出通过对铝包容铸铁缸套外表面沉积一层热喷涂涂层，该缸套带有蘑菇状凸起，热喷涂涂层由含铁材料组成，以此来提高缸体缸套间的结合强度和导热性能。

中国专利(CN201620959U)通过对铝合金缸套外表面沿轴向设置连续的弧形螺旋凹槽处理来提高汽缸套的结合性能，以增加汽缸套与汽缸体之间的接触面来改善其散热性能。中国专利(CN202884001U)设计一种铝包容汽缸套，该汽缸套的外表面具Ω状凸刺形颗粒，通过此外形提高汽缸套及其外铝套之间的咬合力。中国专利(CN102534451A)通过热浸镀铝合金对铸铁缸套进行表面处理后复合铸造工艺使其与铝合金缸体间形成冶金结合，有效地提高了结合强度，但其铝合金熔体处理时间较短则不能形成有效地冶金结合，而延长处理时间，则易导致铸铁缸套本身的耐磨性及强度受损。

发明内容

为弥补现有工艺和材料的不足，本发明提供一种铝合金发动机铸铁缸套处理工艺。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种铝合金发动机铸铁缸套处理工艺，包括步骤如下：

(1)用HT250铸铁做缸套，将HT250铸铁缸套外表面先经脱脂、打磨表面处理；

(2)将经表面处理的HT250铸铁缸套浸入温度为60-70℃的助镀剂中使表面在其中助镀处理6-10分钟，然后烘干；

(3)将助镀处理的HT250铸铁缸套置于用中频感应加热炉熔炼的锌铝合金熔体中热浸，热浸温度在450～500℃，热浸时间10-20分钟，然后停止加热，将铸铁缸套取出，冷却；

(4)将热浸镀锌铝合金后的缸套表面打磨除氧化层，然后置于用中频感应加热炉熔炼的铝合金熔体中热浸，热浸温度为680-750℃，热浸时间5-10s；

(5)将浸镀铝合金后的HT250铸铁缸套取出，并迅速固定在预热到400-450℃的金属型浇铸模具的型腔中，用中频感应加热炉熔炼出新鲜的铝合金，倒入型腔中，完成整个浇铸过程；

(6)冷却，开型取出铝合金发动机缸体复合材料。

所述的助镀剂为下列重量份比的盐的水溶液：氯化锌ZnCl₂35-45份、氟化钾KF20-25份、氯化钾KCl15-20份、硝酸钠NaNO₃1-5份、亚硝酸钠NaNO₂1-3份、磷酸二氢亚铁Fe(H₂PO₄)₂1-5份、表面活性剂CH₃(CH₂)₁₁SO₃Na0.1-0.6份。助镀剂溶质浓度为100-200g/L。

步骤(2)所述的烘干为在100-200℃烘干，时间为30-60分钟。

所述的锌铝合金含2-5wt％铝Al、0.1-0.3wt％硅Si、0.1-0.5wt％锰Mn、余量为锌。

所述的铝合金优选ZL101A铝合金。

本发明的优势在于：

(1)本发明采用两步热浸镀，先在锌铝合金浸镀，再在铝合金中浸镀。选用锌铝合金作为浸镀熔体，其熔点较低，热浸过程不会对铸铁缸套产生负面影响，其添加的铝元素及硅元素可以抑制锌和铁反应以及减少铁在锌熔体中的溶解量，有利于浇铸的ZL101A铝合金与铸铁缸套形成冶金结合；而且，本发明的锌铝合金中添加一定含量的锰元素，能有效地改善结合界面，提高结合强度。第二步热浸ZL101A铝合金可以有效地提高铸铁缸套和铝合金缸体间的冶金结合率，并防止第一步浸镀的锌合金层对铝合金缸体其他部分产生负面影响。