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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米材料,特别是涉及到一种气缸套用纳米涂层及其制备方法。
技术介绍
1、气缸套是发动机的重要零部件之一,其工作环境恶劣,需要具备优异的耐磨和抗腐蚀性能。目前,在气缸套表面制备耐磨涂层已成为提高其使用寿命的重要手段。传统的气缸套用涂层主要包括电镀铬涂层、溶射涂层和粉末涂层等。电镀铬涂层和溶射涂层存在着工艺复杂、环境污染大、涂层结合力差等缺点,粉末涂层尽管克服了上述不足,但涂层硬度和耐磨性仍然难以满足高功率密度发动机的使用要求。
2、近年来,纳米材料以其优异的力学性能和物理化学特性受到研究者的广泛关注。将纳米材料应用于气缸套涂层,有望显著提升涂层的综合性能。目前已有研究者开展了纳米陶瓷涂层、纳米复合涂层在气缸套上的应用研究,初步结果表明某些纳米涂层体系的耐磨性能和抗腐蚀性能优于传统涂层。但现有的纳米涂层配方大多为单一陶瓷基体,硬度高但韧性较差,导致涂层的结合力和适应性能受限。因此,开发一种具有高硬度、高韧性、高结合力的双陶瓷相纳米涂层体系,对于进一步提高气缸套的使用性能和寿命具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是设计开发一种气缸套用纳米涂层配方,并且优化涂层制备工艺。
2、通过分析气缸套的服役工况和性能需求,确定纳米涂层需要具备高硬度、高韧性、高结合力和良好的抗磨抗蚀性能。因此,本专利技术选择纳米和纳米作为涂层的陶瓷增强相,选择纳米作为涂层的金属基体。
3、具有高硬度、高熔点、优异的耐磨性和化学稳定性,是理想的耐磨涂层材料
4、本专利技术采用高能球磨法制备了平均粒径为的颗粒和平均粒径为的颗粒,采用化学还原法制备了平均粒径为的颗粒。xrd分析表明,所制备的纳米粉体结晶度高,粒径分布均匀。
5、在双陶瓷相纳米涂层配方设计时,需要综合考虑以下因素:
6、(1)涂层的硬度主要由陶瓷相含量决定,陶瓷相含量越高,涂层硬度越大,但韧性会有所下降。为了兼顾涂层的硬度和韧性,陶瓷相的一般控制在。
7、(2)为了最大限度发挥纳米增强效应,涂层中纳米颗粒需要分散均匀,团聚现象应尽量避免。因此在配方设计时,需要优化分散剂的种类和用量。
8、(3)金属基体和陶瓷颗粒的粒径大小及分布对涂层的力学性能有重要影响。粒径越小,比表面积越大,增强效果越明显。
9、(4)涂层的耐蚀性主要取决于基体的耐蚀性。基体的耐蚀性优于基体。此外,适当添加钝化元素如、等,可进一步提高涂层的抗腐蚀能力。
10、基于以上原则,本专利技术设计了多个双陶瓷相纳米涂层配方,其中和的质量比固定为,总陶瓷相(和)含量在,分散剂选用peg,添加量为粉体总质量的1%。各配方的组成如下表所示:
11、
12、除了配方之外,制备工艺,包括基体预处理、涂覆工艺和热处理制度等对于涂层性能的影响也十分重大。
13、基体表面状态对涂层的结合力和使用寿命有重要影响。为了提高涂层与基体的结合力,需要对气缸套基体进行预处理,包括除油、粗化和活化等步骤。
14、涂层性能不仅取决于材料配方,还与工艺密切相关。本专利技术采用等离子喷涂(aps)技术制备纳米涂层,重点优化了喷涂功率、给粉量、喷涂距离和基体预热温度等工艺参数。
15、为进一步提高涂层的性能,在喷涂成形后需要对其进行热处理。热处理可促进涂层中残余应力的释放,改善涂层的组织结构和界面结合。
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1.一种气缸套用纳米涂层,其特征在于,所述纳米涂层各成分质量百分比如下::15-25%;:15-25%;:50-70%;其中和的质量比固定为1:1,分散剂选用PEG,添加量为粉体总质量的1%,其制备过程还包括基体预处理,涂覆工艺,热处理工艺。
2.如权利要求1所述的气缸套用纳米涂层,其特征在于,所述纳米涂层各成分质量百分比如下::20%;:20%;:60%。
3.如权利要求1所述的气缸套用纳米涂层,其特征在于,所述涂覆工艺具体为:采用等离子喷涂制备纳米涂层,具体参数为:喷涂功率为,给粉量为,喷涂距离为,基体预热温度为;所述热处理工艺具体为:将涂覆试样在真空气氛保护下在保温2小时,然后冷却至室温。
4.如权利要求2所述的气缸套用纳米涂层,其特征在于,所述涂覆工艺具体为:采用等离子喷涂制备纳米涂层,具体参数为:喷涂功率为,给粉量为,喷涂距离为,基体预热温度为;所述热处理工艺具体为:将涂覆试样在真空气氛保护下在保温2小时,然后冷却至室温。
【技术特征摘要】
1.一种气缸套用纳米涂层,其特征在于,所述纳米涂层各成分质量百分比如下::15-25%;:15-25%;:50-70%;其中和的质量比固定为1:1,分散剂选用peg,添加量为粉体总质量的1%,其制备过程还包括基体预处理,涂覆工艺,热处理工艺。
2.如权利要求1所述的气缸套用纳米涂层,其特征在于,所述纳米涂层各成分质量百分比如下::20%;:20%;:60%。
3.如权利要求1所述的气缸套用纳米涂层,其特征在于,所...
【专利技术属性】
技术研发人员:王明泉,曾惠敏,陈鲜,郭亮,贝贤,沙伟,许洪源,桂海莲,
申请(专利权)人:江苏华晨气缸套股份有限公司,
类型:发明
国别省市:
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