活塞环表面液相等离子体电解碳硼共渗研究

活塞环表面强化可减少活塞环缸套摩擦磨损,提高机械效率,是商用车低碳化战略实现的重要途径与保障。为提升活塞环性能,尝试采用液相等离子体电解碳硼共渗(PEC/B)的技术方案,进行了活塞环表面改性的研究,系统探究了操作参数对工件表面形貌、硬度、相组成、截面形貌、元素分布和摩擦学性能的影响规律。研究结果表明,改性层主要由渗硼层和渗碳过渡层组成,渗硼层主要组成相为Fe 2B,渗碳过渡层的主要组成相为Fe 3C,渗碳处理可有效提升渗硼效率。改性层厚度最大可达15μm以上,渗硼层硬度最大可达1460HV。经碳硼共渗处理后,工件的摩擦因数、磨损率约为未处理工件的11%、7%,摩擦学性能显著提升。液相等离子体电解碳硼共渗为活塞环性能的提升提供了切实可行的技术途径。

活塞环表面等离子电解沉积陶瓷涂层的试验研究

为提升活塞环性能,采用液相等离子体电解沉积陶瓷涂层的技术方案,进行了活塞环表面强化的试验研究。分析了工作电压、处理时间和基体表面粗糙度对涂层结合力的影响规律,表征了PED陶瓷涂层的形貌和相组成。在此基础上,对比分析研究了PED陶瓷活塞环的硬度、摩擦学性能、耐腐蚀性能。研究结果表明:PED陶瓷涂层表面呈蜂窝状形貌,涂层的相由γ-Al_(2)O_(3)相和α-Al_(2)O_(3)相构成,且以α-Al_(2)O_(3)相为主晶相;PED陶瓷涂层与基体的结合力随工作电压的提高及处理时间的延长,均呈先增大后减小的趋势,随基体表面粗糙度的增大而增加。经PED处理后,试样的表面硬度可达1 185HV,其摩擦系数和磨损率分别降低了6.4%、29.4%;极化电阻提升至1.75×10^(4)Ω·cm^(2),较未处理活塞环提高一个数量级以上。

活塞环表面处理技术的研究现状及发展趋势

活塞环性能的优劣直接影响到内燃机的整体性能,随着现代内燃机的发展,对活塞环提出了越来越高的要求。阐述了现代活塞环表面处理技术如PVD与CVD镀膜、热喷涂钼涂层、等离子喷涂陶瓷涂层的技术特点,并与电镀铬、表面氮化进行对比,对它们的优缺点进行了分析。展望了现代活塞环表面处理技术的发展趋势。

活塞环的离子硫氮碳共渗

利用含N、C、S等元素的混合气氛对内燃机车活塞环用Cr－Mo－Cu合金铸铁试样及活塞环工件进行了离子硫氮碳共渗处理；研究了气氛组成、温度及时间等工艺参数对化合物层组织形貌、相组成及厚度的影响。结果表明，通过改变上述工艺参数，能有效地控制化合物层的相组成、厚度及疏松层／白亮层比例，因而可稳定地获得以ε－Fe2－3（N·C）相为主、疏松层／白亮层比例适当的复合化合物层。活塞环经此工艺处理后，宏观和微观质量指标符合技术条件要求，装车运行安全可靠，磨合良好，无拉缸、剥落和断裂现象，耐磨性比铜衬环提高2倍以上。

汽车活塞环的等离子喷涂修复研究

对汽车活塞环进行等离子喷涂处理,研究了不同配方喷涂涂层的孔隙率、显微硬度、微观组织和摩擦性能。结果表明,汽车活塞环表面的Mo-75TBN和TO-27CO涂层的孔隙率较大,Mo-75N和TO涂层的显微硬度稍低。Ti O2涂层可以获得较低的摩擦系数,但是耐磨性稍差。Cr_2O_3涂层硬度虽高但是对磨材料的质量损失较大。

活塞环表面等离子喷涂强化及耐磨性能的研究

采用等离子喷涂技术,在活塞环表面喷涂一层Mo+28%NiCrBSi复合材料,并对复合材料涂层的金相组织、硬度、抗咬死和耐磨性进行了实验研究。结果表明采用等离子喷涂工艺制备的Mo+28%NiCrBSi复合材料涂层具有良好抗咬死性及耐磨性,是目前理想的活塞环涂层。

金属陶瓷镀膜技术在车用内燃机上的应用研究

为降低内燃机活塞环与气缸套表面的摩擦因数,提高发动机的机械效率,进而提高内燃机的性能,在内燃机活塞环上应用了金属陶瓷镀膜技术。在剖析了金属镀膜技术的理论基础和技术背景的基础上,着重介绍了在内燃机活塞环上应用金属陶瓷镀膜技术前后所进行的发动机对比试验研究。试验结果表明,采用此项技术后,发动机成本仅增加3%～5%,而整机动力性和经济性得到了明显改善,实用价值很高。

M50SC型船舶主机活塞环的摩擦磨损研究

文章针对M50SC型船用主机使用过程中活塞环磨损过大的问题,采用活塞环表面渗氮技术对实际使用的活塞环进行处理,力图通过改善活塞环的磨损抗力和腐蚀抗力来提高其使用寿命,从而延长吊缸周期,减少停船率,降低运营成本及船员的工作强度。实验室模拟试验结果表明,经表面处理的活塞环对减小运行过程的磨损是有益的,活塞环表面渗氮技术是减小活塞环磨损的有效手段,而缸套的磨损不会明显增加。

等离子喷涂活塞环工艺的研究

主要论述了95型活塞环的等离子喷涂工艺参数选择的步骤、原则和方法,为该项工艺的实际应用提供方便。

活塞环表面液相等离子体电解渗氮处理工艺

以甲酰胺作为渗剂、氯化铵作为导电盐,配制电解液,以活塞环为阴极和不锈钢棒为阳极,对活塞环进行了液相等离子体电解渗氮(PEN)处理,并对处理后的活塞环表面渗氮改性层的结构、元素分布及相组成等特征进行了分析,探究了PEN工艺操作参数对改性层的硬度和摩擦学性能的影响。结果表明:在有机电解液体系下进行活塞环表面电解渗氮处理会同时渗入N、C两种元素,但以渗N为主;活塞环表面的PEN改性层由化合物层、扩散层和过渡层组成,改性层中N元素的含量由表及里逐渐降低;改性层的主要相组成为铁的氮化物Fe2-3N、Fe4N和铁的碳化物Fe3C等强化相;改性层的最大硬度可达基体硬度的3倍,且随工作电压提高、处理时间延长和频率降低而增大;摩擦试验表明活塞环试样经PEN处理后其摩擦因数会增大,但对工作电压、处理时间和频率等工艺参数进行合理控制,便能够通过提高活塞环表面硬度和储油能力来抑制因摩擦因数增大而导致的磨损率升高。

钢质活塞环的表面喷涂与耐磨性能研究

采用等离子喷涂法在钢质活塞环表面制备了6种不同组分的复合涂层,研究了Mo含量对复合涂层截面形貌、涂层显微硬度、结合强度和耐磨性能的影响,并在此基础上对复合涂层的摩擦磨损机理进行了分析。结果表明,随着涂层中Mo含量的增加,复合涂层中的显微缺陷数量有所减少,涂层的致密性有所改善;随着涂层中Mo含量的增加,活塞环表面喷涂涂层的孔隙率呈现逐渐降低的趋势,且涂层的显微硬度也呈现逐渐降低的趋势;未添加Mo的NCC涂层的摩擦系数要明显低于其他含Mo涂层,其随着涂层中Mo含量的增加,涂层的摩擦系数并没有出现显著降低的情况。

双辉光离子渗铜对缸套-活塞环摩擦学性能的影响

为研究铜元素对缸套-活塞环摩擦学性能的影响,通过双辉光离子渗透技术在缸套材料表面加工出不同厚度的渗铜改性层,使用RTEC多功能摩擦磨损试验机开展不同负载、不同润滑条件下的模拟试验,采集并分析试验过程中的摩擦因数以及试验后体积磨损量和磨损表面形貌,研究渗铜改性层对缸套材料摩擦学性能的影响规律及作用机制。结果表明:渗铜处理可有效降低缸套-活塞环摩擦副的摩擦因数,减少磨损量;高载荷和干摩擦条件下渗铜改性层的减摩抗磨作用效果尤为显著,最高可使摩擦因数分别降低13.15%和30.86%,磨损量分别降低30.70%和38.57%;渗铜后缸套-活塞环磨损表面形貌平整,摩擦表面形成了铜含量较高的润滑膜层,该表面膜起到了减摩、耐磨的作用。

内燃机活塞环表面处理技术

活塞环在内燃机中有着支撑、密闭、储油、导热的作用,内燃机活塞环制备材料应该具备优良的加工性能、耐高温、耐腐蚀、导热性好且具有良好的强韧性,较好的与气缸材料表面的磨合性能。球墨铸铁和专用钢材已经成为制备内燃机活塞环的基础材料,目前国内外采用多种表面处理技术比如:镀铬、氮化、PVD与CVD镀膜、喷钼、喷涂陶瓷层等表面处理工艺进行表面改性,提高内燃机活塞环的使用寿命和使用性能。需要不断研究和开发新的内燃机活塞环的表面处理技术来满足实际生产和应用中内燃机越来越高的要求。

钼粉性能对等离子喷涂活塞环涂层的影响

试验用两种性能不同的钼粉与同一种镍基合金粉混合 ,进行了工业等离子喷涂活塞环对比试验。结果表明 :提高钼粉的松装密度和流动性可以提高喷涂效率 ,从而提高喷涂粉的利用率和劳动生产率 ;选择恰当的喷涂距离、喷涂工件转速、控制适当的等离子焰温度 ,得到最佳涂层冷却速度 ,是提高涂层硬度和减少气孔率的关键 ;钼粉的松装密度大和流动性好可改善涂层的相分布均匀性 ,实现稳定生产 ,提高产品质量和成品率。

内燃机活塞环的等离子渗氮

阐述了活塞环等离子渗氮设备、工艺及渗氮层的检测方法。活塞环经过等离子渗氮处理,提高了活塞环的表面硬度和耐磨性。通过磨损试验发现,经等离子渗氮的试样摩擦力矩小,即摩擦系数小,减摩性好。同时磨合接触面的温度低,有利于活塞环在缸套中高速运动时建立润滑油膜,提高了活塞环的抗咬合性,延长了活塞环的使用寿命。

合金铸铁的离子硫氮碳共渗及其在活塞环上的应用

利用含氮、碳、硫等元素的混合气对内燃机车柴油机活塞环用合金铸铁试样及活塞环工件进行离子硫氮碳共渗，研究了气体组成、温度和时间等工艺参数对化合物层组织形貌、相组成及厚度的影响。结果表明：对合金铸铁进行离子硫氮碳共渗，与离子氮化或离子氮碳共渗比较，可有效地提高化合物层的ε相含量和厚度，明显地改善组织和层厚均匀性；通过改变工艺参数，可方便地控制化合物层的厚度及相组成，获得以ε相为主、具有一定厚度和良好均匀性的ＦｅＳ＋ε－Ｆｅ＿［２．３］Ｎ复合化合物层；活塞环经离子硫氮碳共渗后，宏观和微观质量指标均符合技术条件要求，装车运行安全可靠，磨合良好，无拉缸、剥落和断裂，耐磨性和使用寿命比铜衬环提高２～３倍，生产成本降低１５～２０％。

一种应用于汽油机活塞环槽的新型耐磨涂层

为了提高汽油机活塞环槽表面的抗磨损性能,在活塞环槽表面使用等离子体电解沉积法制备一种新型的氧化钛涂层,使用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、粗糙度仪等检测设备对氧化钛涂层表面、截面及涂层结合处的微观形貌进行了分析,并将活塞装机进行了发动机台架试验,测量了试验后环槽的磨损情况。结果表明:氧化钛涂层活塞环槽表面成膜率达到85%以上,环槽表面的微观硬度及粗糙度较传统的阳极氧化铝涂层都有了明显提高,其显微硬度达到706.0 HV左右,表面粗糙度约为Ra 0.854μm,氧化钛涂层活塞试验前后槽宽的变化量和每缸的磨损量均小于阳极氧化铝涂层,显著改善了活塞环槽磨损情况。此研究为提高汽油机活塞环槽表面质量、改善活塞环槽在运行中的磨损提供了参考。