[发明专利]一种头部涂层强化活塞及头部涂层制备方法

说明书

本发明公开了一种头部涂层强化活塞及头部涂层制备方法，包括以下步骤：（1）镀镍处理；（2）锰系磷化处理；（3）裙部减摩涂层处理；（4）热处理。本发明耐高温性能好，可长期在700℃以下工作；防护能力强，可对所有燃气影响区域进行防护；结合力好，不易脱落。

技术领域

本发明涉及活塞防腐技术领域，具体说是涉及一种头部涂层强化活塞及头部涂层制备方法。

背景技术

随着发动机的升级换代，钢活塞在国六发动机中的比重越来越大，活塞温度越来越高，资料显示甚至超过600℃，在这种环境中，钢活塞热腐蚀问题十分严重，活塞顶面物质氧化剥落，腐蚀裂纹十分明显，严重影响了发动机的性能及寿命。另外，在采用含硫较高的重油、天然气作为燃料的发动机中，由于燃烧产物呈酸性，对活塞（包括铝活塞）的腐蚀现象也十分严重。

发动机载荷和温度的提高，对活塞环槽的磨损性能也提出了要求，比如在大直径钢活塞领域，常采用激光淬火、高频淬火等方式提高环槽的耐磨性，在中小直径活塞则采用高镍奥氏体铸铁镶圈强化环槽技术。

CN 204591514 U公开了一种覆有抗氧化涂层的钢活塞，采用在活塞顶面局部化学镀镍磷合金的方法起到了一定的防护作用。从原理上将是可行的，但是仍存在如下问题，可能导致在实际装机运行中出现问题：

（1）涂层结合力问题，通过试验，如果仅按照CN 204591514 U的描述镀一层镍磷合金，不经过预镀和后处理，涂层结合力较差，经锯锉试验、划格试验会出现明显的涂层剥落现象；

（2）由于该专利中提到的镀层覆盖范围仅有活塞顶面或者部分顶面，仍有部分活塞本体暴露在燃气中，在使用过程中，保护区域的边缘会出现腐蚀度不同现象，由于镀层的耐腐蚀性能远高于活塞基材，腐蚀会沿涂层与活塞基材的结合面延伸，极易导致涂层剥落。

以上两种情况一旦发生，导致涂层脱落，这些硬质的涂层碎片极易导致发动机拉缸、环槽卡死的故障。

另外，由于活塞表面还有其他表面处理技术，如锰系磷化、裙部减磨涂层等，通过大量试验，其中的某些处理技术会严重破坏镀镍层的外观和耐腐蚀性，而上述专利中也未提及。

发明内容

为克服以上技术问题的不足，本发明提供了一种针对钢活塞的热腐蚀及重油、天然气活塞的化学腐蚀问题，同时也有明显的耐磨性能的头部涂层强化活塞及头部涂层的制备方法。

本发明是通过以下方式实现的：

一种头部涂层强化活塞的头部涂层方法，该活塞包括顶部、头部和裙部，其中，头部包括若干环槽和火力岸，活塞头部或部分头部、整个顶部覆有镀层，裙部覆有减摩涂层；镀层包含至少两层，分别为镍磷层和镍磷硼层；其特征在于：上述头部涂层强化活塞的头部涂层的制备方法如下：（1）镀镍处理；（2）锰系磷化处理；（3）裙部减摩涂层处理；（4）热处理；步骤（1）包括以下步骤：

S1：超声波脱脂，将活塞头部向下挂载在镀镍挂具上，然后将挂载后的活塞浸入50g/L的脱脂液中进行超声波脱脂，然后经2次自来水漂洗干净；

S2：化学脱脂，将S1中的活塞浸入50g/L的脱脂液中进行化学脱脂，然后经2次自来水漂洗；

S3：酸洗，将S2中的活塞浸入浓度为200-400 ml/L的盐酸溶液中除去活塞表面的氧化物和其它污物，然后经2次自来水漂洗，其中所述盐酸为浓度36%的盐酸；

S4：电解脱脂，将S3中的活塞浸入50g/L的脱脂液中进行化学脱脂，随后经2次自来水漂洗；

S5：酸活化，将S4中的活塞浸入浓度为100-300 ml/L硫酸溶液中硫酸活化1min，随后经2次纯水漂洗，其中所述硫酸为浓度98%的硫酸；

S6：预镀镍磷，将S5中的活塞浸入镍磷液中进行电镀，在活塞表面形成镍磷层，然后经2次纯水漂洗；