[发明专利]一种保护涂层施工工艺

说明书

本发明涉及基体保护涂层加工技术领域，具体公开了一种保护涂层施工工艺，包括喷涂阶段：将金属粉末或者金属丝加热到半熔化或者熔化状态，通过气体加速至速度超过100m/s并喷射到待喷涂的基体表面，其末端速度达到至少50m/s，堆积到基体表面；其中基体待加工面与加速的金属材料运动方向的夹角为20‑90度。本发明能够降低基体的磨损。

技术领域

本发明涉及保护涂层加工领域。

背景技术

发动机缸体(汽缸体)可以包括容纳内燃发动机的活塞的一个或更多个汽缸孔。发动机缸体可以例如由铸铁或铝铸造而成。铝比铸铁轻，并且可以被选择以减轻车辆的重量并提高燃料经济性。铝制发动机缸体可以包括缸套，诸如铸铁衬套。如果没有缸套，则铝制发动机缸体可以在缸孔表面上包括涂层。铸铁缸套通常使缸体的重量增加，并且可能导致铝制缸体和铸铁缸套之间的热性能不匹配。无缸套的缸体可以接受涂层(例如，等离子体涂覆缸孔工艺)以减少磨损和/或摩擦。

发明内容

本发明的目的在于提供一种保护涂层施工工艺，以提升原零部件的耐磨性能。

为了达到上述目的，本发明的基础方案提供一种保护涂层施工工艺，包括喷涂阶段；

喷涂阶段：将粉末状或者丝状的涂层材料加热到半熔化或者熔化状态，通过气体加速至速度超过100m/s并喷射到待喷涂的基体表面，涂层材料末端速度达到至少50m/s，堆积到基体表面；其中基体待加工面与加速的金属材料运动方向的夹角为20-90度。

本基础方案的有益效果在于：

涂层孔隙上升会导致耐磨降低、涂层强度降低，因此通常行业内的认知为夹角在45度以上喷涂效果好，因为夹角在45度以上涂层材料粒子速度快，喷涂后的涂层结合力好，沉积效率高，涂层孔隙率低；45度以下涂层结合力、沉积效率效果损失较大，引发遮蔽效应，涂层孔隙率上升，行业所不采纳；但是经过我们对喷涂参数的创造性搭配后，本工艺对涂层孔隙率以及涂层结合力、沉积效率控制较好，搭配适当，既保障了涂层沉积效率、涂层结合力，又获得了恰当的涂层孔隙率，而涂层孔隙为无序分布的非贯穿微孔结构，能够用来储存润滑介质，当基体工作时基体、涂层温度升高，涂层实体部分膨胀从而将涂层孔隙里的润滑介质挤压出涂层表面，从而在涂层表面形成润滑膜，基体、涂层温度降低时，涂层实体部分收缩而使孔隙变大，进而吸储润滑介质，从而利于润滑性能的保持。此外，通过本工艺加工后的基体利用涂层替代缸套一类的普通的保护套，其优点在于：1、在工艺使用过程中，可以通过调整涂层材料的属性提高涂层耐高温性能，可以保护基体免受燃料燃烧产生的瞬间高温的直接作用，避免基体烧损；2、涂层远远薄于保护套，有利于快速将基体中产生的废热导出进而保证基体的正常工作温度、使用寿命，这在发动机缸体应用上效果突出。3、涂层可以修复基体表面磨损、划伤、砂眼、针孔、损伤，提高成品率。

进一步，喷涂阶段具体为将基体放入喷涂机器上进行喷涂，喷头与基体受涂面的夹角为20-90度，过程中对基体进行冷却，气体加速的方式为压强至少为0.3MPA的气体经过600度以上高温加热产生的气体剧烈膨胀。

进一步，喷涂前，对基体进行粗糙化。

进一步，所述基体材质为铸铁或轻金属或轻金属合金。

进一步，将基体粗糙化至表面粗糙度大于等于Ra=10um。在这个粗糙度以下，越细结合力越差，但是喷涂后涂层光洁度越好，在这个粗糙度以上，增加粗糙度对结合力影响较小。

进一步，喷涂阶段中保护涂层单层厚度不超过35um。一般工艺中的单层厚度超过25um，涂层结合力达不到使用要求，通过本工艺加工，单层厚度不超过35um时涂层结合力都可符合使用要求。

进一步，喷涂方式为高速喷涂。