[发明专利]一种高强度防爆气压缸及其压铸方法

说明书

本发明涉及一种高强度防爆气压缸及其压铸方法，属于机械加工领域。本发明通过在基体表面添加一层防爆层，提高了气压缸的防爆性能和稳定性，本发明将塑性成形与表面处理结合起来，在气压缸成型过程中，直接对铸件进行表面处理，通过压铸参数的优化，使得到的防爆气压缸物理性能优异，而且制备成本低，耗时短，大大降低了生产成本。

发明领域

本发明涉及一种高强度防爆气压缸及其压铸方法，属于机械加工领域。

背景技术

气压缸是将气压能转换为机械能的、作直线往复运动的气压执行元件。目前市场上的气压缸基本上是铝合金为主，铝合金的特点在于比重较轻、有一定的防腐蚀性、工艺简单成本低。缺点是耐腐蚀性着、机械强度不高易碎、压力较高时易变型，不适用于在高温高压高速的相对运动的场合。由于气压缸往往需要应用于各种振动腐蚀环境中，且需要承受较大的压力，需要气压缸具有较高的耐腐蚀性与抗压能力。

微弧氧化处理工艺是近几年发展起来的一种铝合金缸体表面的处理工艺，铝合金在高电压下，表面的微孔中也带有电弧，导致温度迅速上升并迅速发生氧化，生成具有陶瓷性质的氧化铝膜，熔覆于金属表面。微弧氧化技术能够在铝合金表面形成一层与基体结合牢固的陶瓷层，由于氧化铝陶瓷层具有耐高温和耐腐蚀性，因此特别适用于气压缸。现有的氧化铝陶瓷层的铝合金缸体，在经过表面微弧氧化处理工艺形成氧化铝陶瓷层后，经过清洗干燥、不再进行进一步的机械加工而使用，使得缸体内表面的粗糙度常常不符合缸体的技术和使用要求，而且在处理过程中容易因为电流密度大，导致氧化膜变得多孔出现裂纹，大大降低了气压缸的防爆性能和稳定性，而且需要专用设备，实际生产时，耗时长，成本高。

发明内容

针对上述防爆气压缸存在的现有问题，本发明提供一种高强度防爆气压缸及其制备方法，用于提高气压缸的防爆性能和稳定性。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：

一种高强度防爆气压缸，包括铝合金制成的基体以及基体表面的防爆层，所述防爆层原料成分及其质量百分比为：Mg：3-5％、Cu：4-6％、Zn：25-30％、CrO₃：12-15％、SiO₂：30-45％、膨润土：4-8％、羧甲基纤维素钠：5-8％。

CrO₃作为一种强氧化剂，受热分解会释放氧气，当CrO₃含量越高，防爆层厚度越大，当含量较高时，表面会产生凹陷等缺陷；SiO₂在调节涂料性能作用以外，还可以使CrO₃分散均匀，SiO₂含量主要影响防爆层表面质量，含量较少时，表面粘砂严重，含量较高时，表面会出现明显刷痕。膨润土和羧甲基纤维素钠在其中主要起悬浮剂和粘结剂的作用，膨润土在胶体溶液中形成空间网络结构，使得膨润土浆具有良好的屈服性，和羧甲基纤维素钠配合可以使耐火颗粒不易下沉；Mg可以抑制晶间腐蚀，细化组织，增加硬度；Cu可以细化晶粒，增加防爆层的强度及硬度。各成分相互作用，相互影响，使得气压缸防爆层具有高硬度、高强度以及耐腐蚀性。

在上述的一种高强度防爆气压缸中，基体表面的防爆层厚度为10-15μm。

本发明还提供一种上述高强度防爆气压缸的压铸方法，所述方法包括如下步骤：

(1)将基体所用的铝合金加热熔融，搅拌均匀得基体合金液，然后依次进行精炼、搅拌、扒渣处理；

(2)称取上述的防爆层原料，先将防爆层中合金原料加热熔融形成均匀合金液，合金液通过喷雾法制得合金粉末；将SiO₂、膨润土、羧甲基纤维素钠加入去离子水中搅拌均匀后，加入CrO₃搅拌得涂料；

(3)将涂料均匀预涂在气压缸压铸模具型腔表面，再将合金粉末均匀粘附在涂料上，进行干燥处理；

(4)将扒渣后的基体合金液投入压铸机压铸处理，得到铸件坯体；