[发明专利]一种用于钢活塞的金属-陶瓷复合涂层

摘要

本发明提供一种用于钢活塞的金属‑陶瓷复合涂层。引入成熟的电弧喷涂技术，先在钢活塞顶面制备一层致密的铝、镁、钛等易于进行电化学氧化的材料，然后在此基础上使用硬质阳极氧化、微弧氧化等电化学方法制备隔热层。对钢活塞的待处理区进行机械加工；采用电弧喷涂在机械加工后钢活塞表面形成一层金属过渡层；对覆盖有金属过渡层的钢活塞进行二次机械加工；采用电化学方法在二次机械加工的钢活塞表面制备陶瓷隔热层。由于金属喷涂难度远低于氧化锆、氧化铝等陶瓷材料的喷涂，尤其适合采用电弧喷涂，制造成本大幅度降低。

主权项

1.一种用于钢活塞的金属‑陶瓷复合涂层的制备方法，其特征在于，包括：对钢活塞顶面的待处理区进行机械加工，为后续涂层的制备预留尺寸；采用电弧喷涂法在机械加工后的钢活塞顶面表面形成一层金属过渡层，喷涂厚度应≥A+0.15mm；对覆盖有金属过渡层的钢活塞顶面进行二次机械加工，使金属过渡层厚度为250±50μm；采用电化学方法在经过二次机械加工的钢活塞顶面的金属过渡层表面制备陶瓷隔热层，厚度范围为10‑250μm；所述预留尺寸的具体做法是在加工活塞顶面时在欲处理区域额外多加工掉一层，加工量与涂层总厚度A一致；涂层总厚度A=a+b/2，其中，a为金属过渡层，b为陶瓷隔热层；所述电弧喷涂的条件为喷涂电压30‑50V，电流200‑300A，采用纯度99.999%的纯铝丝，丝径1.0mm，送丝速度10‑20mm/s，压缩气压力0.6‑0.8MPa，喷涂时间3‑5min；所述金属过渡层为铝镀层、镁镀层、钛镀层或上述元素组成合金镀层；所述二次机械加工为车削加工；所述车削加工使用PCD车刀，两次成型；所述两次成型工艺为：第一次粗车：车床主轴转速为500‑700r/min，进给量0.1‑0.2mm/r，切削深度0.1mm；第二次精车：车床主轴转速为700‑1000r/min，进给量0.1‑0.2mm/r，切削深度0.05mm；所述电化学方法为硬质阳极氧化法；所述硬质阳极氧化法的条件为：采用硫酸系电解液，硫酸浓度15‑20%，电流10‑20A/dm²、电压80‑150V、时间5‑30min、温度13‑16℃、流量4000‑6000L/h。