活塞环--内燃机活塞环

内燃机活塞环表面处理

       
　　为提高活塞环耐磨性能，在其滑动表面上填充一些耐磨材料，如多孔性的铁淦氧材料。也有采用聚酰亚胺、聚四氟乙烯制成环与钢带胀簧组合成活塞环的。
 
　　粉末冶金材料具有多孔性，可用来贮存润滑油，添加或浸渍石墨、Sb、Sn、Zn、P、Pb和Cu元素，降低活塞环表面的摩擦系数。常用的粉末冶金活塞环材料有铁基和铜基，如化学成分为1.25%C、0.2%Si、0.5%Mn、0.9%Mo、3.0%Cu的铁基粉末冶金活塞环就具有很好的耐磨性。粉末冶金活塞环应使材料的孔隙率小些。
 
　　表面镀Cr：硬度可达700~1000HV，摩擦系数较小，对硫酸等的耐蚀性很高。通常在镀Cr层上形成网或槽或孔以利于储油。在发达国家，这种工艺已经被淘汰。氮化处理：活塞环经氮化处理后，会形成硬度达HVl000~1400的氮化物硬质表层。摩擦试验表明，氮化处理的活塞环耐磨性是镀硬铬的5倍，台架试验表明是镀硬铬的2.5倍。气体氮化工艺是在510-540℃条件下将活塞环放入渗氮气氛中进行热处理，气氛可以是NH3或NH4C1的分解物，使用NH4C1效果更佳；等离子氮化是将清洗后活塞环放人等离子渗氮炉中，渗氮温度和保温时间为（540±10℃）x6h，同时在炉内通人微量的稀土溶液。在氮化活塞环上再喷涂或沉积氮化物陶瓷（TiN、CrN、MoN等），可进一步改善活塞环摩擦性能。发达国家渗氮活塞环已经取代镀Cr活塞环成为汽油机所需低油耗的标准设计。表面喷钼：采用火焰喷涂或等离子喷涂方式，涂层厚度为0.1-0.2mm，硬度约为1070HV左右。喷Mo层表面具有起保油作用的孔，空隙率达10%-15%。但喷Mo存在磨损量比镀Cr大，高温容易氧化，缺油或油变质时磨损率和摩擦系数均较大的问题。采用在活塞环表面喷涂Mo+28%NiCrBSi复合材料，改善了抗咬死性和耐磨性。国外研究发现，在Mo粉中加入Cu粉和Al-Si合金粉末所获得涂层中能形成CuAl2和Cu9A14等减磨相；也可通过添加合金元素Al和Ni提高涂层的抗氧化性。表面喷涂陶瓷层：采用等离子喷涂技术进行活塞环的外圆表面陶瓷涂层强化。如果能克服陶瓷材料的应力剥落问题，就能满足高性能发动机对活塞环的耐磨性能好、抗擦伤性能强、摩擦系数低、耐高温和耐腐蚀等性能要求。