[发明专利]发动机挺柱及其制备方法

权利要求书

1.一种发动机挺柱，在其工作面具有耐磨涂层，其特征在于：所述耐磨涂层为WC致密陶瓷层。

2.如权利要求1所述的发动机挺柱，其特征在于：WC致密陶瓷层为准单晶相，所述准单晶相是指，介于多晶相与单晶相之间，相较于多晶相，晶向一致性高、晶界明显减少，并且原子排列比较有序的显微组织。

3.如权利要求1或2所述的发动机挺柱，其特征在于：沿WC致密陶瓷层纵向剖面，其厚度为50-180μm，优选为100-180μm；优选地，WC的体积分数大于80％，优选大于85％；WC致密陶瓷层粒径为10-50μm，优选为20-50μm。

4.一种发动机挺柱，在其挺柱内腔表面具有梯度复合涂层，其特征在于：所述梯度复合涂层为碳化物涂层，包括依次呈梯度分布的WC致密陶瓷层、微米WC陶瓷层、WC与基体的融合层。

5.如权利要求4所述的发动机挺柱，其特征在于：WC致密陶瓷层为准单晶相，所述准单晶相是指，介于多晶相与单晶相之间，相较于多晶相，晶向一致性高、晶界明显减少，并且原子排列比较有序的显微组织。

6.如权利要求4或5所述的发动机挺柱，其特征在于：沿WC致密陶瓷层纵向剖面，其厚度为50-180μm，优选为100-180μm；优选地，WC的体积分数大于80％，优选大于85％；WC致密陶瓷层粒径为10-50μm，优选为20-50μm。

7.如权利要求4-6之一所述的发动机挺柱，其特征在于：沿微米WC陶瓷层纵向剖面，其厚度为70-180μm，优选为130-180μm；优选的，WC的体积分数大于75％，优选大于80％；优选的，WC的粒径为5-30μm，优选为6-25μm。

8.如权利要求4-7之一所述的发动机挺柱，其特征在于：沿WC与基体的融合层的纵向剖面，其厚度为60μm-300μm，优选100-300μm；优选的，其中WC的体积分数为40％-80％，优选为60％-80％；该层中优选的，WC的粒径为1-20μm，优选为5-10μm。

9.如权利要求4-8之一所述的发动机挺柱，其特征在于：梯度复合层总厚度为180-660μm，优选在330-660μm。

10.如权利要求4-9之一所述的发动机挺柱，其特征在于：组织根据热处理不同为珠光体、马氏体、铁素体、贝氏体、奥氏体和索氏体中的一种或几种；优选地，该梯度复合涂层被施加于碳钢表面。

11.一种如权利要求1-3之一所述发动机挺柱制备方法，其特征在于内腔表面具有耐磨涂层，包括如下步骤：

1)先准备一钨板，优选的，其中钨的纯度应控制在99.7-99.99％，优选的，所述钨板先被加以表面处理；

2)按照发动机挺柱尺寸，用聚苯乙烯泡沫塑料制作发动机挺柱消失模；

3)按照发动机挺柱尺寸制作砂型，根据发动机挺柱的工作受力状况，其主要磨损的部位是发动机挺柱的内腔表面，据此在砂型内发动机挺柱芯模外壁表面固定石墨纸，然后将钨板卷绕并紧贴在奥氏体不锈钢发动机挺柱芯模的石墨纸上，使其与石墨纸紧密结合；优选地，用CO₂水玻璃硬化砂、覆膜砂、自硬树脂砂或潮模砂制作砂型；

4)将碳钢基材冶炼为钢液，优选地，温度控制在1610℃-1630℃；

5)将上述钢液浇入放置有石墨纸和钨板的发动机挺柱芯模的砂型内，待钢液冷却凝固后，取出铸件，清砂处理，获得发动机挺柱基体为碳钢，工作表面为与钨板的复合体；优选地，采用消失模真空吸铸工艺，将上述钢液浇入放置有石墨纸和钨板的发动机挺柱芯模的砂型内；优选地，浇注温度控制在1610℃-1630℃，浇注时间为40-50秒为宜，更优选地，一分钟后，在冒口补浇；进一步优选地，室温冷却；

6)将浇铸完得到的发动机挺柱复合体放入具有保护气氛的保温炉内保温，最后随炉冷却至室温，从而在挺柱内表面形成耐磨涂层，而挺柱基体仍为碳钢基体；

其中，耐磨涂层为WC致密陶瓷层。

12.如权利要求11所述的发动机挺柱内腔表面耐磨涂层的制备方法，其特征在于：WC致密陶瓷层为准单晶相，所述准单晶相是指，介于多晶相与单晶相之间，相较于多晶相，晶向一致性高、晶界明显减少，并且原子排列比较有序的显微组织；优选地，通过控制步骤6)中保温时间、保温温度获得该WC致密陶瓷层。