技术领域
[0001] 本
发明涉及铝活塞技术领域，具体为一种铝活塞及其制备方法。
背景技术
[0002] 活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞直接与高温气体
接触，瞬时
温度可达2500K以上，因此，受热严重，而
散热条件又很差，所以活塞工作时温度很高，顶部高达600～700K，且温度分布很不均匀；活塞顶部承受气体压
力很大，特别是作功行程压力最大，
汽油机高达3～5MPa，柴油机高达6～9MPa，这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用；活塞在
气缸内以很高的速度(8～12m/s)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的
惯性力，使活塞受到很大的附加
载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作，会产生
变形并
加速磨损，还会产生附加载荷和热
应力，同时受到燃气的化学
腐蚀作用。
[0003] 现有的活塞，大都是采用金属材料制成，金属材料的
耐磨性能不理想，长时间磨损后，会造成严重的损耗，有时甚至会使金属活塞的表面掉落金属屑，而金属屑可能会对使用金属活塞的机器堵塞，使机器造成损坏，并且金属材料的绝热性能差，少部分金属活塞，盲目的增加Si含量会造成金属活塞过脆，导致抗冲击能力下降。
发明内容
[0004] (一)解决的技术问题
[0005] 针对
现有技术的不足，本发明提供了一种铝活塞及其制备方法，解决了现有的活塞，大都是采用金属材料制成，耐磨性能不理想，掉落金属屑，绝热性能差，少部分金属活塞，盲目的增加Si含量造成金属活塞过脆的问题。
[0006] (二)技术方案
[0007] 为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种铝活塞，包括铝液和陶瓷液体，其原料按重量分包括：铝液：
铜3-5份、
铁2-4份、镍0.5-0.7份、铝40-60份、除渣剂0.1-0.3份和稀土元素0.1-0.3份；陶瓷液体：
二氧化
硅20-40份、氧化铝20-40份、
硅酸铝1-3份、硅酸
钙2-4份和
增塑剂0.4-0.6份。
[0008] 优选的，所述其原料按重量分包括：铜3份、铁2份、镍0.5份、铝40份、除渣剂0.1份、稀土元素0.1份、
二氧化硅20份、氧化铝20份、硅酸铝1份、硅酸钙2份和增塑剂0.4份。
[0009] 优选的，所述其原料按重量分包括：铜4份、铁3份、镍0.6份、铝500份、除渣剂0.2份、稀土元素0.2份、二氧化硅30份、氧化铝300份、硅酸铝2份、硅酸钙3份和增塑剂0.5份。
[0010] 优选的，所述其原料按重量分包括：铜5份、铁4份、镍0.7份、铝60份、除渣剂0.3份、稀土元素0.3份、二氧化硅40份、氧化铝40份、硅酸铝3份、硅酸钙4份和增塑剂0.6份。
[0011] 优选的，所述除渣剂为非金属颗粒
吸附物质的一种。
[0012] 优选的，所述稀土元素为氧化镧与氧化钇中的一种或两种的复合物。
[0013] 优选的，所述增塑剂由聚乙烯醇及羧甲基
纤维素组成。
[0014] 本发明还公开了一种铝活塞的制备方法，具体包括如下步骤：
[0015] 步骤一：粗铝
合金熔液：在熔炼炉中加入铝锭，加热至660-700℃，铝锭开始熔解，再向铝液中加入铜、铁、镍，继续加热至所有组份完全融化，形成粗
铝合金熔液；
[0016] 步骤二：精铝合金熔液：在步骤一中的粗铝合金熔液加入除渣剂，进而将除渣剂与铝液充分搅拌，搅拌时间为5-10分钟，待粗铝合金熔液表面有杂质析出时，将杂质进行分离，形成精铝合金熔液；
[0017] 步骤三：微合金化：将步骤二中的精铝合金熔液加入稀土元素继续进行搅拌，待稀土元素与铝合金熔液完全混合后，此时将铝合金熔液放置在模具内进行浇铸，等待冷却，形成铝合金活塞；
[0018] 步骤四：陶瓷液的形成：将二氧化硅和氧化铝置于
研磨机中加
水混合、细磨，并加热至50-70℃，待二氧化硅和氧化铝研磨完成后，再将硅酸铝和硅酸钙倒入研磨机中，继续进行研磨，直到研磨液中的颗粒全部溶解，形成陶瓷液；
[0019] 步骤五：铝活塞的形成：将步骤四中的陶瓷液中倒入放置在模具内，然后将铝合金放置在陶瓷液中，此时在陶瓷液中加入增塑剂，关闭加热装置自然冷却，待陶瓷液
凝固后形成铝活塞。
[0020] (三)有益效果
[0021] 本发明提供了一种铝活塞及其制备方法。与现有技术相比，具备以下有益效果：该铝活塞及其制备方法，通过在其原料按重量分包括：铝液：铜3-5份、铁2-4份、镍0.5-0.7份、铝40-60份、除渣剂0.1-0.3份和稀土元素0.1-0.3份；陶瓷液体：二氧化硅20-40份、氧化铝20-40份、硅酸铝1-3份、硅酸钙2-4份和增塑剂0.4-0.6份，步骤一：粗铝合金熔液：在熔炼炉中加入铝锭，加热至660-700℃，铝锭开始熔解，再向铝液中加入铜、铁、镍，继续加热至所有组份完全融化，形成粗铝合金熔液；步骤二：精铝合金熔液：在步骤一中的粗铝合金熔液加入除渣剂，进而将除渣剂与铝液充分搅拌，搅拌时间为5-10分钟，待粗铝合金熔液表面有杂质析出时，将杂质进行分离，形成精铝合金熔液；步骤三：微合金化：将步骤二中的精铝合金熔液加入稀土元素继续进行搅拌，待稀土元素与铝合金熔液完全混合后，此时将铝合金熔液放置在模具内进行浇铸，等待冷却，形成铝合金活塞；步骤四：陶瓷液的形成：将二氧化硅和氧化铝置于研磨机中加水混合、细磨，并加热至50-70℃，待二氧化硅和氧化铝研磨完成后，再将硅酸铝和硅酸钙倒入研磨机中，继续进行研磨，直到研磨液中的颗粒全部溶解，形成陶瓷液；步骤五：铝活塞的形成：将步骤四中的陶瓷液中倒入放置在模具内，然后将铝合金放置在陶瓷液中，此时在陶瓷液中加入增塑剂，关闭加热装置自然冷却，待陶瓷液凝固后形成铝活塞，通过在铝中加入铜、镍形成耐热相，加入稀土元素起到微合金化的作用，然后利用除渣剂去除合金中的杂质，进而将二氧化硅、氧化铝、硅酸铝和硅酸钙形成陶瓷液，配合增塑剂将陶瓷液包裹于铝合金的外部，可获得良好的磨损性能，减小了活塞在配合处的摩擦损耗，绝热性能好，在获得良好耐磨性和绝热性的同时，抗冲击能力不会受到影响。
附图说明
具体实施方式
[0023] 下面将结合本发明
实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0024] 请参阅图1，本发明实施例提供三种技术方案：一种铝活塞及其制备方法，具体包括以下实施例：
[0025] 实施例1
[0026] 一种铝活塞，包括铝液和陶瓷液体，其原料按重量分包括：铝液：铜3份、铁2份、镍0.5份、铝40份、除渣剂0.1份和稀土元素0.1份；陶瓷液体：二氧化硅20份、氧化铝20份、硅酸铝1份、硅酸钙2份和增塑剂0.4份。
[0027] 本发明还公开了一种铝活塞的制备方法，具体包括如下步骤：
[0028] 步骤一：粗铝合金熔液：在熔炼炉中加入铝锭，加热至660-700℃，铝锭开始熔解，再向铝液中加入铜、铁、镍，继续加热至所有组份完全融化，形成粗铝合金熔液；
[0029] 步骤二：精铝合金熔液：在步骤一中的粗铝合金熔液加入除渣剂，进而将除渣剂与铝液充分搅拌，搅拌时间为5-10分钟，待粗铝合金熔液表面有杂质析出时，将杂质进行分离，形成精铝合金熔液，除渣剂为非金属颗粒吸附物质的一种；
[0030] 步骤三：微合金化：将步骤二中的精铝合金熔液加入稀土元素继续进行搅拌，待稀土元素与铝合金熔液完全混合后，此时将铝合金熔液放置在模具内进行浇铸，等待冷却，形成铝合金活塞，稀土元素为氧化镧与氧化钇中的一种或两种的复合物；
[0031] 步骤四：陶瓷液的形成：将二氧化硅和氧化铝置于研磨机中加水混合、细磨，并加热至50-70℃，待二氧化硅和氧化铝研磨完成后，再将硅酸铝和硅酸钙倒入研磨机中，继续进行研磨，直到研磨液中的颗粒全部溶解，形成陶瓷液；
[0032] 步骤五：铝活塞的形成：将步骤四中的陶瓷液中倒入放置在模具内，然后将铝合金放置在陶瓷液中，此时在陶瓷液中加入增塑剂，关闭加热装置自然冷却，待陶瓷液凝固后形成铝活塞，增塑剂由聚乙烯醇及羧甲基
纤维素组成。
[0033] 实施例2
[0034] 一种铝活塞，包括铝液和陶瓷液体，其原料按重量分包括：铝液：铜4份、铁3份、镍0.6份、铝500份、除渣剂0.2份和稀土元素0.2份；陶瓷液体：二氧化硅30份、氧化铝300份、硅酸铝2份、硅酸钙3份和增塑剂0.5份。
[0035] 本发明还公开了一种铝活塞的制备方法，具体包括如下步骤：
[0036] 步骤一：粗铝合金熔液：在熔炼炉中加入铝锭，加热至660-700℃，铝锭开始熔解，再向铝液中加入铜、铁、镍，继续加热至所有组份完全融化，形成粗铝合金熔液；
[0037] 步骤二：精铝合金熔液：在步骤一中的粗铝合金熔液加入除渣剂，进而将除渣剂与铝液充分搅拌，搅拌时间为5-10分钟，待粗铝合金熔液表面有杂质析出时，将杂质进行分离，形成精铝合金熔液，除渣剂为非金属颗粒吸附物质的一种；
[0038] 步骤三：微合金化：将步骤二中的精铝合金熔液加入稀土元素继续进行搅拌，待稀土元素与铝合金熔液完全混合后，此时将铝合金熔液放置在模具内进行浇铸，等待冷却，形成铝合金活塞，稀土元素为氧化镧与氧化钇中的一种或两种的复合物；
[0039] 步骤四：陶瓷液的形成：将二氧化硅和氧化铝置于研磨机中加水混合、细磨，并加热至50-70℃，待二氧化硅和氧化铝研磨完成后，再将硅酸铝和硅酸钙倒入研磨机中，继续进行研磨，直到研磨液中的颗粒全部溶解，形成陶瓷液；
[0040] 步骤五：铝活塞的形成：将步骤四中的陶瓷液中倒入放置在模具内，然后将铝合金放置在陶瓷液中，此时在陶瓷液中加入增塑剂，关闭加热装置自然冷却，待陶瓷液凝固后形成铝活塞，增塑剂由聚乙烯醇及
羧甲基纤维素组成.
[0041] 实施例3
[0042] 一种铝活塞，包括铝液和陶瓷液体，其原料按重量分包括：铝液：铜5份、铁4份、镍0.7份、铝60份、除渣剂0.3份和稀土元素0.3份；陶瓷液体：二氧化硅40份、氧化铝40份、硅酸铝3份、硅酸钙4份和增塑剂0.6份。
[0043] 本发明还公开了一种铝活塞的制备方法，具体包括如下步骤：
[0044] 步骤一：粗铝合金熔液：在熔炼炉中加入铝锭，加热至660-700℃，铝锭开始熔解，再向铝液中加入铜、铁、镍，继续加热至所有组份完全融化，形成粗铝合金熔液；
[0045] 步骤二：精铝合金熔液：在步骤一中的粗铝合金熔液加入除渣剂，进而将除渣剂与铝液充分搅拌，搅拌时间为5-10分钟，待粗铝合金熔液表面有杂质析出时，将杂质进行分离，形成精铝合金熔液，除渣剂为非金属颗粒吸附物质的一种；
[0046] 步骤三：微合金化：将步骤二中的精铝合金熔液加入稀土元素继续进行搅拌，待稀土元素与铝合金熔液完全混合后，此时将铝合金熔液放置在模具内进行浇铸，等待冷却，形成铝合金活塞，稀土元素为氧化镧与氧化钇中的一种或两种的复合物；
[0047] 步骤四：陶瓷液的形成：将二氧化硅和氧化铝置于研磨机中加水混合、细磨，并加热至50-70℃，待二氧化硅和氧化铝研磨完成后，再将硅酸铝和硅酸钙倒入研磨机中，继续进行研磨，直到研磨液中的颗粒全部溶解，形成陶瓷液；
[0048] 步骤五：铝活塞的形成：将步骤四中的陶瓷液中倒入放置在模具内，然后将铝合金放置在陶瓷液中，此时在陶瓷液中加入增塑剂，关闭加热装置自然冷却，待陶瓷液凝固后形成铝活塞，增塑剂由聚乙烯醇及羧甲基纤维素组成。
[0049] 综上所述，实施例1-3中，通过在铝中加入铜、镍形成耐热相，加入稀土元素起到微合金化的作用，然后利用除渣剂去除合金中的杂质，进而将二氧化硅、氧化铝、硅酸铝和硅酸钙形成陶瓷液，配合增塑剂将陶瓷液包裹于铝合金的外部，可获得良好的磨损性能，减小了活塞在配合处的摩擦损耗，绝热性能好，在获得良好耐磨性和绝热性的同时，抗冲击能力不会受到影响。
[0050] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0051] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、
修改、替换和变型，本发明的范围由所附
权利要求及其等同物限定。
