[发明专利]耐高温、耐磨损的活塞环及其制备方法

权利要求书

1.耐高温、耐磨损的活塞环及其制备方法，其特征在于，所述活塞环主要是由铁(Fe)、碳(C)、锌(Zn)、硅(Si)、磷(P)、铜(Cu)、镁(Mg)、钠(Na)、钛(Ti)、钴(Co)、钙(Ca)、铌(Nd)、铅(Pb)和氧化铝(Ag2O3)，并且在打磨后的活塞环表面涂抹一层ZS-811。

2.根据权利要求1所述的耐高温、耐磨损的活塞环及其制备方法，其特征在于，所述活塞环内，各成分质量百分比如下：C：2.48-2.75；Zn：2.15-2.55；Si：1.55-1.58；P：0.052-0.058；Cu：1.25-1.57；Mg：0.85-1.26；Na：1.15-1.32；Ti：0.76-0.88；Co：0.58-0.68；Ca：1.15-1.25；Nd：0.018-0.025；Pb：0.51-0.65；Ag2O3：2.51-2.68；余量铁。

3.根据权利要求2所述的耐高温、耐磨损的活塞环及其制备方法，其特征在于，所述活塞环的加工步骤具体如下：

步骤一：制胚

先利用电子秤，按照C：2.48-2.75；Zn：2.15-2.55；Si：1.55-1.58；P：0.052-0.058；Cu：1.25-1.57；Mg：0.85-1.26；Na：1.15-1.32；Ti：0.76-0.88；Co：0.58-0.68；Ca：1.15-1.25；Nd：0.018-0.025；Pb：0.51-0.65；Ag2O3：2.51-2.68；余量铁的比例，称取各成分，在将称取后的材料逐一加入到熔炼炉内，在1000℃-1500℃之间，锻件成型；

步骤二：冷却处理

对活塞环分别进行真空高压气冷淬火处理、盐浴淬火池处理，真空高压气冷淬火处理是先将铸态毛坯真空高压气冷淬火炉加热到650-700℃，在3×105Pa压力下连续用高纯氮气冷却，然后进行盐浴淬火，盐浴处理温度为120-130℃，盐浴处理保温时间为1.5-2h，熔盐组成成分重量比：亚硝酸钾15-20份、纯碱20-23份、碳酸铜10-12份、硫酸钾7-10份；

步骤三：磷化处理

磷化处理活塞环，首先用10-12％氢氧化铝溶液洗涤进行脱脂处理，温度控制在50-55℃之间，时间为11-13分钟，然后水洗；再用45-55％NaHSO4溶液洗涤进行酸洗处理，温度控制在18-20℃，时间为5-8分钟，然后水洗；采用体积比分别为2：2：1：1：45的浓度为56％的HCl、200ml/l的氧化锌、4～6g/l、1.3～1.5g/l硝酸钠、1.6～2g/l双氧水和水配制的表面活性剂溶液中，温度控制在55-62℃，浸入时间为12-15分钟；

步骤四：表面喷砂处理

对活塞环外圆活化的步骤，采用吸入式干喷砂进行喷涂前外圆的活化，砂粒种类：氧化铝，20～30目；喷射压力：0.3±0.05MPa，压缩空气须冷凝干燥；喷射距离：35±10mm，喷砂循环次数：2～3次；

具体如下：

工作气体：主气：高纯氮气N2，纯度98％，出口压力0.5±0.05MPa，流量2000～2200L/H；

辅气(Ⅰ)：气奥Og，纯度99.99％，出口压力0.5±0.05MPa，流量500～800L/H；

辅气(Ⅱ)：高纯氢气H2，纯度99.99％，出口压力0.5±0.05MPa，流量150～200L/H；

电源参数：电流：420～440A；电压：55～60V；

喷嘴几何参数：压缩比：3～3.5，压缩角：45°；

送粉方式：内送粉，送粉角度：90°，送粉孔距离：9mm，送粉量20～25g/min；

进气方式：切向进气；

工作距离：阴阳极最近距离：1～1.5mm；喷涂距离：65～75mm；

喷涂速度：喷枪移动速度：350mm/min，工件转速150～250rpm；

冷却方式：采用压缩空气强制冷却；

步骤五：活塞环外圆切削

将喷涂后环的外圆磨削至固定尺寸并拆夹，则这轴环解体成三组每组长度≤50mm，在每环组中每片环由于外圆涂层的粘连而相互粘结在一起，用CBN金刚滚轮将砂轮成型修正成为金刚滚轮的反轮廓形状；

步骤六：发黑处理

采用氧化性气体对螺栓进行发黑处理，控制温度400℃-450℃，时间15-20分钟，再进行清洗、风干；

步骤七：表面喷涂处理

在温度25℃-35℃之间，将步骤六得到的活塞环放置到ZS-811溶液中，浸染超过10分钟，再取出，风干，祛除表面粘附的杂质，既得最终产品。

4.根据权利要求3所述的一种耐高温、耐磨损的活塞环及其制备方法，其特征在于，所述活塞环各成分还可以有如下组合:C：2.48-2.75；Zn：2.15-2.55；Si：1.55-1.58；P：0.052-0.058；Cu：1.25-1.57；Mg：0.85-1.26；Na：1.15-1.32；Te：0.61-0.68；Co：0.58-0.68；Ca：1.15-1.25；Mo：0.025-0.035；Pb：0.51-0.65；Ag2O3：2.51-2.68；余量铁。