一种活塞环及其表面松孔镀铬工艺 【技术领域】
本发明涉及一种内燃机活塞环及其表面松孔镀铬工艺。背景技术 活塞环是内燃机关键零件之一， 活塞环工作特性的好坏直接影响发动机的性能， 它的的主要功能是密封， 导热、 均匀分布润滑油及支撑活塞。
活塞环随同活塞在气缸里做往复运动， 是发动机中工作条件最恶劣的部件之一， 且寿命最短。特点是， 工作温度高并在很高的机械负载下高速滑动， 遭受强烈磨损。提高活 塞环的性能是关系发动机工作性能的关键， 在活塞环的工作表面上镀硬铬， 虽然可以提高 表面硬度及耐磨性， 但活塞环在缸套中导热慢、 易磨损、 布油不均匀的缺点是亟待解决的技 术课题。
发明内容 本发明的目的在于提供一种耐磨损、 布油均匀、 提高导热性能、 明显改善产品使用 性能， 又能减低能耗， 提高环保效能的活塞环。
本发明目的还在于提供上述活塞环的表面松孔镀铬工艺。
本发明的技术方案是 ： 在活塞环本体的表面有一镀铬层， 镀铬层的外表面有松孔 网纹。
上述活塞环的表面松孔镀铬工艺包括 ： 镀前工序 ： 用抱圆瓦将活塞环抱圆， 用芯 轴加以压紧， 用封口胶封口， 抛光外圆面以保证有良好的表面粗糙度， 在入电镀槽前用喷砂 机喷砂处理， 然后置入 60℃～ 70℃的清水中洗涤 ； 刻蚀工序 ： 将上述活塞环置入刻蚀槽液 中刻蚀 ；
刻蚀槽液配方 ：
铬酐 CrO3 180 ～ 200g/L ；
硫酸 H2SO4 1.8 ～ 2.2g/L ； 3+
三价铬 Cr 3 ～ 4.5g/L，
电流密度 ： 32A/dm2
温度 ： 58 ～ 62℃
时间 ： 20 ～ 40s
镀铬工序 ： 将来自刻蚀工序的活塞环置入镀硬铬槽液中镀铬 ；
镀硬铬槽液成份及工艺规范
铬酐 CrO3 200 ～ 220g/L
硫酸 H2SO4 2.2 ～ 2.7g/L 3+
三价铬 Cr 3 ～ 4.5g/L 2
酸比 (CrO3/SO4 )100/1.2
温度 ： 58 ～ 60℃
电流密度 ： 40 ～ 55A/dm2
时间 ： 2.4 ～ 6.0h
水洗工序 ： 将镀硬铬后的活塞环置入 60 ～ 70℃的清水中洗涤 ；
除氢工序 ： 将洗涤干净后的活塞环放入烘箱内除氢 ；
温度 ： 200 ～ 220℃
时间 ： 3 ～ 4h
松孔工序 ： 将上述工序后的活塞环置入松孔槽液中进行松孔 ；
松孔槽液成份及工艺规范 ：
氢氧化钠 NaOH 30 ～ 50g/L
碳酸钠 Na2CO3 20 ～ 30g/L
磷酸钠 Na3PO4 5 ～ 10g/L
电流密度 ： 25A/dm2
PH 值 12 ～ 13.5
时间 2 ～ 3min。
本发明在除氢工序和松孔工序之间， 有机械加工工序 ： 将环高， 径向厚度以及桶面 度等加工到产品图要求的尺寸。
本发明在松孔工序后有水洗烘干工序 ： 将松孔后的活塞环置入 60 ～ 70℃的清水 中洗涤， 然后置入 85 ～ 95℃的烘箱中烘烤 5 ～ 8min。
工艺流程为 ： 抱环→封口→尼龙砂轮抛光→喷砂→水洗→刻蚀→镀铬→水洗→除 氢→机械加工→松孔→流动水洗→防锈浸渍。
实施本发明方法的设备包括外圆喷砂机、 活塞环抱圆机、 尼龙抛光机、 运输机或起 吊设备、 旋转镀铬设备以及相关的辅助设备。实施本发明的设备需要均为常规镀铬设备。
本发明利用活塞环表面的网纹槽贮存润滑油， 大大降低了活塞环与缸套的摩擦系 数， 改善了着油性， 提高了活塞环与缸套的使用寿命。
本发明与现有技术相比， 具有如下积极效果 ：
1. 能经济、 方便的改善活塞在缸套内的工作环境， 降低活塞环与缸套的摩擦系数， 提高活塞环的使用寿命。
2. 利用活塞环表面铬层网纹槽， 贮存润滑油， 在活塞环的反复运动中能更均匀的 分布润滑油。
3. 能大大降低能耗， 并能达到环保要求。
综上所述， 本发明较之现有技术提高了活塞环与气缸套的使用寿命达三千小时以 上， 提高内燃机功率 30％以上， 省油高达 25％， 可减少内燃机的排气 / 烟量， 减小大气污染 的环保要求。 附图说明
图 1 为本发明的结构示意图。
图 2 为实施例 1 的松孔镀铬活塞环表面微观结构图。
图 3 为实施例 1 的松孔镀铬活塞环松孔深度微观结构图。具体实施方式
图1中： 在活塞环 1 本体的表面有一镀铬层 2， 镀铬层 2 的外表面有松孔网纹槽 3。 镀铬层 2 的厚度为 0.012 ～ 0.016mm， 松孔网纹槽 3 深度 0.02 ～ 0.03mm。
实施例 1
取若干活塞环用抱圆瓦将活塞环抱圆， 用芯轴加以压紧， 确保活塞环的两端面是 紧紧贴合的， 用封口胶封口抛光外圆面以保证有良好的表面粗糙度， 在入电镀槽前用喷砂 机喷砂处理。然后置入 60℃的清水中洗涤。再置入 180g/L 铬酐 CrO3， 1.8g/L 硫酸 H2SO4， 3+ 3.0g/L 的三价铬 Cr ， 58℃的槽液中刻蚀 25s。
然后置入 200g/L 铬酐 CrO3， 2.2g/L 硫酸 H2SO4， 3.0g/L 三价铬 Cr3+， 酸比 (CrO3/ 2 2SO4 ) 为 ： 100/1.2， 温度为 58℃， 电流密度为 40A/dm 的槽液中镀铬 3.0h。
取出镀铬槽液中的活塞环， 将活塞环置入 60℃的清水中洗涤。将洗涤干净后的活 塞环放入温度为 200℃的烘箱内除氢， 时间为 3 小时 15 分中。然后将活塞环返回机加工车 间进行径向厚度以及桶面度等加工， 确保到这一步的活塞环能够满足产品图的尺寸要求。
将上述工序后的活塞环置入 30g/L 氢氧化钠 (NaOH)， 20g/L 碳酸钠 (Na2CO3)， 5.0g/ L 磷酸钠 (Na3PO4)， PH 值为 12 的槽液中进行松孔， 松孔时间为 2min。 最后将松孔后的活塞环置入流动清水洗涤， 然后置入工序间防锈水中浸渍。到此 整个松孔镀铬工艺过程结束。
经过本实施方案的松孔镀铬活塞环表面微观结构图见图 2。
经过本实施方案的松孔镀铬活塞环松孔深度微观结构图见图 3。
实施例 2
取若干活塞环用抱圆瓦将活塞环抱圆， 用芯轴加以压紧， 确保活塞环的两个端面 是紧紧贴合的， 用封口胶封口抛光外圆面以保证有良好的表面粗糙度， 在入电镀槽前用喷 砂机喷砂处理。然后置入 60℃的清水中洗涤。晾干后置入 190g/L 铬酐 CrO3， 1.9g/L 硫酸 3+ H2SO4， 3.5g/L 的三价铬 Cr ， 60℃的槽液中刻蚀 26s。
然后置入 210g/L 铬酐 CrO3， 2.3g/L 硫酸 H2SO4， 3.2g/L 三价铬 Cr3+， 酸比 (CrO3/ 2 2SO4 ) 为 ： 100/1.2， 温度为 58℃， 电流密度为 42A/dm 的槽液中镀铬 3.2 小时。
取出镀铬槽液中的活塞环， 将活塞环置入 60℃的清水中洗涤。将洗涤干净后的活 塞环放入温度为 200℃的烘箱内除氢， 时间为 3 小时 30 分中。然后将活塞环返回机加工车 间进行径向厚度以及桶面度等加工， 确保到这一步的活塞环能够满足产品图的尺寸要求。
将上述工序后的活塞环置入 35g/L 氢氧化钠 (NaOH)， 22g/L 碳酸钠 (Na2CO3)， 6.0g/ L 磷酸钠 (Na3PO4)， PH 值为 12.3 的槽液中进行松孔， 松孔时间为 2.2min。
最后将松孔后的活塞环置入流动清水洗涤， 然后置入工序间防锈水中浸渍。到此 整个松孔镀铬工艺过程结束。
其成品铬层厚度稍有增加， 松孔深度稍有增大。
实施例 3
取若干活塞环用抱圆瓦将活塞环抱圆， 用芯轴加以压紧， 确保活塞环的两个端面 是紧紧贴合的， 用封口胶封口抛光外圆面以保证有良好的表面粗糙度， 在入电镀槽前用喷 砂机喷砂处理。然后置入 60℃的清水中洗涤。晾干后置入 200g/L 铬酐 CrO3 ； 2.0g/L 硫酸 3+ H2SO4， 3.8g/L 的三价铬 Cr ， 60℃的槽液中刻蚀 28s。
然后置入 210g/L 铬酐 CrO3， 2.3g/L 硫酸 H2SO4， 3.2g/L 三价铬 Cr3+ ； 酸比 (CrO3/ 2 2SO4 ) 为 ： 100/1.2， 温度为 58℃， 电流密度为 42A/dm 的槽液中镀铬 3.2 小时。
取出镀铬槽液中的活塞环， 将活塞环置入 60℃的清水中洗涤。将洗涤干净后的活 塞环放入温度为 210℃的烘箱内除氢， 时间为 3 小时 40 分中。然后将活塞环返回机加工车 间进行径向厚度以及桶面度等加工， 确保到这一步的活塞环能够满足产品图的尺寸要求。
将上述工序后的活塞环置入 38g/L 氢氧化钠 (NaOH)， 24g/L 碳酸钠 (Na2CO3)， 6.5g/ L 磷酸钠 (Na3PO4)， PH 值为 12.5 的槽液中进行松孔， 松孔时间为 2.4min。
最后将松孔后的活塞环置入流动清水洗涤， 然后置入工序间防锈水中浸渍。到此 整个松孔镀铬工艺过程结束。
其成品铬层厚度较实施例 2 稍有增加， 松孔深度较实施例 2 稍有增大。
实施例 4
取若干活塞环用抱圆瓦将活塞环抱圆， 用芯轴加以压紧， 确保活塞环的两个端面 是紧紧贴合的， 用封口胶封口抛光外圆面以保证有良好的表面粗糙度， 在入电镀槽前用喷 砂机喷砂处理。然后置入 60℃的清水中洗涤。晾干后置入 210g/L 铬酐 CrO3， 2.1g/L 硫酸 3+ H2SO4， 4.0g/L 的三价铬 Cr ， 60℃的槽液中刻蚀 30s。 然后置入 210g/L 铬酐 CrO3， ； 2.4g/L 硫酸 H2SO4 ； 3.4g/L 三价铬 Cr3+ ； 酸比 (CrO3/ 2 2SO4 ) 为 ： 100/1.2 ； 温度为 59℃， 电流密度为 44A/dm 的槽液中镀铬 3.4 小时。
取出镀铬槽液中的活塞环， 将活塞环置入 60℃的清水中洗涤。将洗涤干净后的活 塞环放入温度为 210℃的烘箱内除氢， 时间为 3 小时 50 分中。然后将活塞环返回机加工车 间进行径向厚度以及桶面度等加工， 确保到这一步的活塞环能够满足产品图的尺寸要求。
将上述工序后的活塞环置入 40g/L 氢氧化钠 (NaOH)， 26g/L 碳酸钠 (Na2CO3)， 6.7g/ L 磷酸钠 (Na3PO4)， PH 值为 12.7 的槽液中进行松孔， 松孔时间为 2.5min。
最后将松孔后的活塞环置入流动清水洗涤， 然后置入工序间防锈水中浸渍。到此 整个松孔镀铬工艺过程结束。
其成品铬层厚度较实施例 4 稍有增加， 松孔深度较实施例 4 稍有增大。
实施例 5
取若干活塞环用抱圆瓦将活塞环抱圆， 用芯轴加以压紧， 确保活塞环的两个端面 是紧紧贴合的， 用封口胶封口抛光外圆面以保证有良好的表面粗糙度， 在入电镀槽前用喷 砂机喷砂处理。然后置入 60℃的清水中洗涤。晾干后置入 210g/L 铬酐 CrO3， 2.5g/L 硫酸 3+ H2SO4， 4.2g/L 的三价铬 Cr ， 60℃的槽液中刻蚀 35s。
然后置入 220g/L 铬酐 CrO3， 2.5g/L 硫酸 H2SO4， 3.6g/L 三价铬 Cr3+， 酸比 (CrO3/ 2 2SO4 ) 为 ： 100/1.2， 温度为 60℃， 电流密度为 44A/dm 的槽液中镀铬 3.5 小时。
取出镀铬槽液中的活塞环， 将活塞环置入 60℃的清水中洗涤。将洗涤干净后的活 塞环放入温度为 220℃的烘箱内除氢， 时间为 4 小时。 然后将活塞环返回机加工车间进行径 向厚度以及桶面度等加工， 确保到这一步的活塞环能够满足产品图的尺寸要求。
将上述工序后的活塞环置入 42g/L 氢氧化钠 (NaOH)， 28g/L 碳酸钠 (Na2CO3)， 6.9g/ L 磷酸钠 (Na3PO4)， PH 值为 12.8 的槽液中进行松孔， 松孔时间为 2.7min。
最后将松孔后的活塞环置入流动清水洗涤， 然后置入工序间防锈水中浸渍。到此 整个松孔镀铬工艺过程结束。
其成品铬层厚度较实施例 5 稍有增加， 松孔深度较实施例 5 稍有增大。
实施例 6
取若干活塞环用抱圆瓦将活塞环抱圆， 用芯轴加以压紧， 确保活塞环的两个端面 是紧紧贴合的， 用封口胶封口抛光外圆面以保证有良好的表面粗糙度， 在入电镀槽前用喷 砂机喷砂处理。然后置入 60℃的清水中洗涤。晾干后置入 200g/L 铬酐 CrO3， 2.0g/L 硫酸 3+ H2SO4， 5.2g/L 的三价铬 Cr ， 60℃的槽液中刻蚀 35s。
然后置入 220g/L 铬酐 CrO3， 2.7g/L 硫酸 H2SO4， 4.5g/L 三价铬 Cr3+， 酸比 (CrO3/ 2 2SO4 ) 为 ： 100/1.2， 温度为 70℃， 电流密度为 44A/dm 的槽液中镀铬 3.5 小时。
取出镀铬槽液中的活塞环， 将活塞环置入 70℃的清水中洗涤。将洗涤干净后的活 塞环放入温度为 220℃的烘箱内除氢， 时间为 4.5 小时。 然后将活塞环返回机加工车间进行 径向厚度以及桶面度等加工， 确保到这一步的活塞环能够满足产品图的尺寸要求。
将上述工序后的活塞环置入 50g/L 氢氧化钠 (NaOH)， 30g/L 碳酸钠 (Na2CO3)， 9.8g/ L 磷酸钠 (Na3PO4)， PH 值为 13.5 的槽液中进行松孔， 松孔时间为 2.7min。
最后将松孔后的活塞环置入流动清水洗涤， 然后置入工序间防锈水中浸渍。到此 整个松孔镀铬工艺过程结束。
其成品铬层厚度较实施例 5 稍有增加， 松孔深度较实施例 5 稍有增大。