[发明专利]一种用于缸体内壁的改性结构

说明书

本发明涉及缸体强化技术领域，具体公开了一种用于缸体内壁的改性结构，包括设置在缸体内壁上的保护层。本发明的保护层的设置能够提升整个缸体内壁的耐磨性、强度以及润滑性，从而提高缸体内壁的工程性能以及使用寿命。

技术领域

本发明涉及耐磨涂层加工领域。

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用于缸体内壁的改性结构，以解决背景技术中提到的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案提供一种用于缸体内壁的改性结构，包括设置在缸体内壁上的保护层，缸体包括具有纵向轴线的至少一个缸体孔壁，保护层为沿着所述纵向轴线延伸，且厚度为5-50丝；保护层的热膨胀系数低于缸体，保护层孔隙率0.2%-5%。

本基础方案的有益效果在于：

保护层的设置能够提升整个缸体内壁的耐磨性、强度以及润滑性，从而提高缸体内壁的工程性能以及使用寿命，保护缸体免受磨损和/或摩擦。

本发明的保护层设置在缸体内壁也就是设置在孔结构中，这样设置的好处在于：能够有效化解保护层成型时的热应力，避免保护层与孔结构脱离，而且当受热时，缸体膨胀从而使得孔结构减小，而保护层靠近缸体的一侧则向外膨胀，从而使得保护层与缸体能够充分嵌合，增加结合力，形成更加稳定的结构，而当缸体工作时，本发明设置的保护层厚度为5-50丝,能够保证保护层具有相当的隔热保温性，减少保护层围成的孔中的热量散失、传导，既能够保证了燃气等进入缸体孔中后充分燃烧、热效率更高，又能够保证缸体与保护层结合面的温度整体趋于均匀而避免该结合面的形变差异较大，也能够有效缓冲孔内温度急剧变化对缸体与保护层结合面的结合力、结构影响，从而保持缸体与保护层的良好接触。缸体工作或孔结构内发生高温热反应时，孔内、保护层以及缸体之间产生温度下降的梯度，保护层的温度升高通常要大于缸体，而本发明设置保护层的热膨胀系数低于缸体，保护层与缸体的形变量整体接近，即利于两者等量形变，这就能在极大程度上降低温度升高引发缸体与保护层结合面轴向移位、缸体径向蠕变而导致的结合力下降，反之，若保护层的热膨胀系数等于或者超过缸体，当温度升高时，保护层整体的形变量必然大于缸体形变量，导致缸体的蠕变现象以及缸体与保护层结合面的轴向移位现象，造成缸体与保护层结合力下降；缸体为轻金属或轻金属合金材质时尤为明显。保护层的设置方式也可以用于修复汽缸体一类的缸体。通过调整保护层材料的属性提高保护层耐高温性能，可以保护缸体免受燃料燃烧产生的瞬间高温的直接作用，避免缸体烧损；保护层远远薄于缸套一类的保护套，有利于快速将缸体中产生的废热导出进而保证缸体的正常工作温度、使用寿命，这在发动机缸体应用上效果突出。

保护层孔隙上升通常会导致耐磨性降低、保护层强度降低，本发明中的保护层孔隙率0.2%-5%，既保障了保护层沉积效率、保护层结合力，又获得了恰当的保护层孔隙率，而保护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，当缸体工作时缸体、保护层温度升高，保护层实体部分膨胀从而将保护层孔隙里的润滑介质挤压出保护层表面，从而在保护层表面形成润滑膜，缸体、保护层温度降低时，保护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，保护层的设置还能够提高润滑油的润湿性，提高润湿性的主要作用在于可以使得润滑油更好的形成油膜，并且可以均匀稳定的附在其表面，更快形成更薄更稳定的油膜。如果润湿性差，就会导致润滑油容易流失，润滑性下降，润滑油使用量大；此外，本发明0.2%-5%的保护层孔隙率限定还能够有效降低保护层材料的热膨胀系数，利于高温状态下保护层、缸体等量形变的实现。