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一种合金活塞表面三元金属化物涂层的制备方法

阅读:436发布:2023-02-04

专利汇可以提供一种合金活塞表面三元金属化物涂层的制备方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种 铝 合金 活塞 表面三元金属 氧 化物涂层的制备方法,属于材料制备和 表面处理 领域,制备方法主要包括以下步骤:首先预处理 铝合金 活塞胚体表面,然后在其表面涂覆含有金属 硝酸 盐的燃烧液,待其干燥、 固化 形成涂覆层后,将带有涂覆层的铝合金活塞胚体置于程序升温炉中,先加热引发燃烧反应,然后再高温 煅烧 ,最终在铝合金活塞表面形成三元金属氧化物涂层。本发明公开的制备方法具有工艺简单、耗时短、易于操作、设备投入少和易于规模化生产的特点,涂层的 耐磨性 和润滑性能有明显提升,且解决了铝合金与金属氧化物颗粒间存在不润湿、不粘附的问题,可获得较高的界面结合强度。,下面是一种合金活塞表面三元金属化物涂层的制备方法专利的具体信息内容。

1.一种合金活塞表面三元金属化物涂层的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)铝合金胚体表面的预处理:首先对铝合金基体进行除油除污,之后进行喷砂处理至整个表面暴露出新的金属层为止,后经清洗剂清洗,获得干净的表面;
(2)涂覆层的制备:将金属硝酸盐、粘结剂和溶剂混合配制成燃烧液,将制备好的燃烧液涂刷在经步骤1预处理后的基体表面上,通过固化程序使涂层固化,即得到涂覆层;
(3)金属氧化物涂层的制备:将步骤2中得到的带有涂覆层的活塞胚体置于程序升温炉中加热煅烧,即可在铝合金活塞的表面形成三元金属氧化物涂层。
2.如权利要求1所述的一种铝合金活塞表面三元金属氧化物涂层的制备方法,其特征在于,在步骤1中,喷砂的压强为0.5 0.8 MPa,砂粒为14 18目的金刚砂。
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3.如权利要求1所述的一种铝合金活塞表面三元金属氧化物涂层的制备方法,其特征在于,在步骤1中,清洗剂为乙醇
4.如权利要求1所述的一种铝合金活塞表面三元金属氧化物涂层的制备方法,其特征在于,在步骤2中,所述金属硝酸盐为硝酸铬、硝酸铈、硝酸镧、硝酸铕和硝酸锑中的三种;所述粘结剂为环氧树脂或羧甲基纤维素钠;所述溶剂的主要成分为乙二醇。
5. 如权利要求1所述的一种铝合金活塞表面三元金属氧化物涂层的制备方法,其特征在于,在步骤2中,固化程序为:首先升温1 h,从室温升至100 ℃,保温1 h;接着升温30 min,将温度升至100 200℃,保温1 h。
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6.如权利要求1所述的一种铝合金活塞表面三元金属氧化物涂层的制备方法,其特征在于,在步骤3中,程序升温炉中的加热过程分为两段:首先在300 400℃引发燃烧反应,然~
后在500 650℃进行高温煅烧。
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说明书全文

一种合金活塞表面三元金属化物涂层的制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及材料制备和表面处理领域,具体涉及一种铝合金活塞表面三元金属氧化物涂层的制备方法。

背景技术

[0002] 物体发生相对运动时,接触面会产生磨损现象,而大部分的磨损是有害的。磨损失效是工业生产及材料使用寿命最主要的消耗方式之一,每年因磨损造成了巨大的经济损失。因此,采取有效的措施,尽可能地减少接触面的磨损,是提高活塞利用率和减少经济损失的有效方法。
[0003] 表面修饰是减少活塞磨损的常用方法。通过表面修饰在铝合金活塞表面形成具有非金属性质的摩擦面,从而改变材料的表面性能。例如在铝合金活塞表面形成强化涂层,不但可以有效保护活塞表面,而且还有利于活塞的修复与再制造。发展一种有效制备活塞涂层的方法是提高活塞使用寿命的关键手段之一。
[0004] 金属氧化物在金属表面涂层中可以起到两种作用,即增强作用和润滑作用。硬度较高的金属氧化物,在表面涂层中主要是起到提高涂层硬度和耐磨性能的作用,而在涂层中添加Y2O3、La2O3、Fe2O3等金属氧化物则可以起到良好的润滑和减摩作用。
[0005] 燃烧合成是以金属硝酸盐为氧化剂,有机燃料为还原剂,利用二者之间发生氧化还原反应时释放的热量来维持反应过程的一种合成工艺。该工艺具有反应速度快、能耗低、生产过程简单和易于操作等优点。燃烧合成是多种工程应用的合适热源,也可被用于先进材料的合成与制备,特别是金属氧化物的制备。通过燃烧合成在铝合金表面形成金属氧化物涂层,不仅可以克服铝合金与金属氧化物颗粒间存在不润湿、不粘附的缺点,而且可以获得很高的界面结合强度,使得涂层表现出良好的耐磨性。

发明内容

[0006] 针对现有技术中存在的问题,本发明公开一种铝合金活塞表面三元金属氧化物涂层的制备方法,工艺简单,利用该方法形成的铝合金活塞表面涂层的耐磨性和润滑性能均有明显提高。
[0007] 本发明的技术方案为:一种铝合金活塞表面三元金属氧化物涂层的制备方法,包括如下步骤:(1)铝合金胚体表面的预处理:首先对铝合金基体进行除油除污,之后进行喷砂处理至整个表面暴露出新的金属层为止,后经清洗剂清洗,获得干净的表面;
(2)涂覆层的制备:将金属硝酸盐、粘结剂和溶剂混合配制成燃烧液,将制备好的燃烧液涂刷在经过步骤1预处理后的基体表面上,通过固化程序使涂层固化,即得到涂覆层;
(3)金属氧化物涂层的制备:将步骤2中得到的带有涂覆层的活塞胚体置于程序升温炉中加热煅烧,即可在铝合金活塞的表面形成三元金属氧化物涂层。
[0008] 进一步地,在步骤1中,喷砂的压强为0.5 0.8 MPa,砂粒为14 18目的金刚砂。~ ~
[0009] 进一步地,在步骤1中,清洗剂为乙醇
[0010] 进一步地,在步骤2中,金属硝酸盐为硝酸铬、硝酸铈、硝酸镧、硝酸铕和硝酸锑中的三种;粘结剂包括环氧树脂或羧甲基纤维素钠;溶剂的主要成分为乙二醇。
[0011] 进一步地,在步骤2中,固化程序为:首先升温1 h,从室温升至100 ℃,保温1 h;接着升温30 min ,将温度升至100 200 ℃,保温1 h。~
[0012] 进一步地,在步骤3中,程序升温炉中的加热过程分为两段:首先在300 400℃引发~燃烧反应,然后在500 650℃高温煅烧。
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[0013] 本发明的有益效果为:1. 本发明公开的铝合金活塞表面三元金属氧化物涂层的制备方法简单,耗时短,设备投入少,易于操作便于规模化生产;
2. 本发明采用燃烧合成技术,在铝合金表面形成三种氧化物共存的涂层,有利于提高涂层的耐磨和润滑性能,延长活塞的使用寿命,减少因磨损造成的经济损失;
3. 本发明公开方法中所用到的乙二醇不仅起到溶剂的作用,而且在燃烧反应中还可以充当燃料,节约原料,降低企业的生产成本;
4. 本发明克服了铝合金与金属氧化物颗粒间存在不润湿、不粘附的缺点,可获得很高的界面结合强度,形成结合性良好的金属氧化物涂层。

具体实施方式

[0014] 以下实施例进一步说明本发明的内容,但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明实质的情况下,对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换,均属于本发明的范围。
[0015] 实施例1. Ce-Cr-Eu三元金属氧化物涂层的制备(1)去除铝合金活塞表面的污渍,在0.8 MPa下,用14目金刚砂进行喷砂处理,然后用水和乙醇洗净表面,晾干;
(2)将硝酸铈、硝酸铬和硝酸铕分散到含有环氧树脂的乙二醇中得到燃烧液,将燃烧液涂覆在经步骤1预处理后的铝合金活塞胚体表面,在1 h内将温度从室温升到100℃,保温1 h后,进一步提高温度到150℃,保温1 h进行固化;
(3)将步骤2中得到的带有硝酸铈、硝酸铬和硝酸铕涂覆层的活塞胚体置于高温炉中,在400℃条件下加热,引发燃烧反应,然后在650℃煅烧2 h,即可在铝合金活塞的表面形成Ce-Cr-Eu三元金属氧化物涂层。
[0016] 三元金属氧化物涂层的摩擦性能测试:用多功能摩擦磨损试验机测试实施例1制备的Ce-Cr-Eu三元金属氧化物涂层的摩擦系数。实验结果表明,表面有Ce-Cr-Eu三元金属氧化物涂层的铝合金活塞的摩擦系数为0.06 0.12,而无涂层活塞的摩擦系数为0.15~ ~0.25。摩擦性能试验结果表明Ce-Cr-Eu三元金属氧化物涂层的存在,能够有效降低活塞的摩擦系数,从而进一步提高活塞的耐磨性和使用寿命。
[0017] 实施例2. Ce-Cr-La三元金属氧化物涂层的制备(1)去除铝合金活塞表面的污渍,在0.5 MPa下,用18目金刚砂进行喷砂处理,然后用水和乙醇洗净表面,晾干;
(2)将硝酸铈、硝酸铬和硝酸镧分散到乙二醇中,然后加入羧甲基纤维素钠溶液,混合均匀得到燃烧液,将燃烧液涂覆在经步骤1预处理后的铝合金活塞胚体表面,在1 h内将温度从室温升到100℃,保温1 h后,进一步提高温度到120℃,保温1 h进行固化。
[0018] (3)将步骤2中得到的带有硝酸铈、硝酸铬和硝酸镧涂覆层的活塞胚体置于高温炉中,在300℃条件下加热,引发燃烧反应,然后在600℃煅烧2 h,即可在铝合金活塞的表面形成Ce-Cr-La三元金属氧化物涂层。
[0019] 实施例3. Ce-Cr-Sb三元金属氧化物涂层的制备(1)去除铝合金活塞表面的污渍,在0.8 MPa下,用16目金刚砂进行喷砂处理,然后用水和乙醇洗净表面,晾干;
(2)将硝酸铈、硝酸铬和硝酸锑分散到含有环氧树脂的乙二醇中得到燃烧液,将燃烧液涂覆在经步骤1预处理后的铝合金活塞胚体表面,在1 h内将温度从室温升到100℃,用时1 h,保温1 h后,进一步提高温度到200℃,保温1 h。
[0020] (3)将步骤2中得到的带有硝酸铈、硝酸铬和硝酸锑涂覆层的活塞胚体置于高温炉中,在400℃条件下加热,引发燃烧反应,然后在500℃煅烧2 h,即可在铝合金活塞的表面形成Ce-Cr-Sb三元金属氧化物涂层。
[0021] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。但是以上所述仅为本发明的具体实施例,本发明的技术特征并不局限于此,任何本领域的技术人员在不脱离本发明的技术方案下得出的其他实施方式均应涵盖在本发明的专利范围之中。
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