专利名称：铝合金活塞的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发动机，尤其是发动机气缸的铝合金活塞的外壁的构造。
背景技术：
活塞是发动机的重要零件之一。为了使发动机在比较长的时间内都能平稳地运行，不但要严格控制活塞与其气缸壁之间的配合精度，而且还必须严格控制发动机中各个活塞间的重量允差。然而，活塞所处的工作环境却十分恶劣。它既要承受膨胀做功带来的高温、高压的冲击，又要在高速的往返运动中与气缸壁发生摩擦——主要是活塞裙部、有时也有活塞头部的一部分与气缸壁发生摩擦。受热后肯定要膨胀，有摩擦就会有磨损。最后就使得配合精度变差、各活塞间的重量偏差加大。而润滑是延缓这种结果发生的唯一办法，目前采用的润滑方式是“飞溅润滑”。但是，在活塞与气缸都不很耐磨，而且它们自身又都不具备储油特性的情况下，所述的这种“延缓”的时间还是不长的。
发明内容
本实用新型的目的是要解决这样一个问题，提高活塞有关表面本身的耐磨性。
解决这个问题的铝合金活塞，其结构尺寸与现有的活塞一样、需结合其他条件和要求确定。区别于现有活塞的特征是所述活塞的顶部、头部和裙部的表面有一层保护层，该保护层是陶瓷化被覆层；在该陶瓷化被覆层和活塞的铝合金基体之间有一层过渡区——是这一层过渡区把该陶瓷化被覆层与其铝合金基体牢固地接合为一体的。其中所述活塞的头部和裙部表面的陶瓷化被覆层又分为内外两层，其内层结构致密，其外层充满微孔，该致密内层的厚度大约是外层厚度的2～3倍。
与现有的铝合金活塞相比较，本实用新型的优越性如下。
1、作为保护层的陶瓷化被覆层不但有很高的强度和耐高温的特性，而且还有很高的显微硬度(检验表明，其值达到HV800～HV1500)。所以，有了这保护层的铝合金活塞除了更能耐高温、高压的冲击外，而且其耐磨性能也有非常大的提高。
2、活塞的头部和裙部表面(尤其是裙部的表面)要与气缸壁发生剧烈的摩擦，而飞溅润滑的效果却并不很好。本实用新型的活塞的头部和裙部的陶瓷化被覆层分为内外两层，其内层结构致密，其外层充满微孔。这充满微孔的外层有存储润滑油的性能，这样，就大大地提升了润滑的效果，再与该陶瓷化被覆层本身具有的耐磨性结合，就又大大延长了活塞被磨损至失效的时间。
3、作为保护层的陶瓷化被覆层还有隔热的作用，除能减小活塞顶部的铝合金基体所受到的高温冲击外，整个活塞受热后膨胀的量也减小了。所以，与现有的活塞相比较，本实用新型能很好地维持活塞与其气缸壁之间的配合精度。
综上所述，本实用新型能大大地延长活塞的使用寿命。
图1——本实用新型气缸活塞示意图图2——图1中I区域的局部放大图具体实施方式
实施例铝合金(例如ZL107、ZL101等)的气缸活塞，该活塞的顶部1、头部2和裙部3的表面有一层保护层，该保护层是陶瓷化被覆层4。在该陶瓷化被覆层4和活塞的铝合金基体5之间有一层过渡区6(图2中仅用一条实线表示出该过渡区6，形成作为保护层的陶瓷化被覆层4和所述过渡区6的工艺过程从约)。所述活塞的头部2和裙部3表面的陶瓷化被覆层4又分为内外两层，其内层结构致密，其外层充满微孔，该致密内层的厚度大约是外层厚度的2～3倍(由于这两层之间的界限不很明显，故附图中未区别画出)。其中活塞头部2的活塞环槽内也有所述保护层。活塞顶部1的保护层可以是只有一层致密的陶瓷化被覆层4。根据不同的需要，可把陶瓷化被覆层4的总厚度(即致密内层与充满微孔的外层之和)控制在5μm～500μm之间；而综合考虑性能和经济性，较好的总厚度以10μm～90μm为宜；最合适的总厚度值取50μm(其致密层厚度大约为35μm)、60μm(其致密层厚度大约为42μm)或70μm(其致密层厚度大约为50μm)。对于只有一层致密的陶瓷化被覆层4的活塞顶部1，其陶瓷化被覆层4可以与前述的总厚度相同，也可以是与前述的致密层的厚度相同。
对上述三个最合适总厚度值的陶瓷化被覆层4进行硬度测试和作耐磨试验(磨至活塞的外径刚超过允差)其显微硬度均在HV1200左右。耐磨试验时间均达到600小时以上。远远超过了镀硬铬的大于100小时的要求，同样也远远超过了钠米电镀的大于200小时的要求。
权利要求1.一种铝合金活塞，其特征在于所述活塞的顶部(1)、头部(2)和裙部(3)的表面有一层保护层，该保护层是陶瓷化被覆层(4)；在该陶瓷化被覆层(4)和活塞的铝合金基体(5)之间有一层过渡区(6)。
2.根据权利要求1所述的铝合金活塞，其特征在于所述活塞的头部(2)和裙部(3)表面的陶瓷化被覆层(4)又分为内外两层，其内层结构致密，其外层充满微孔，该致密内层的厚度大约是外层厚度的2～3倍。
3.根据权利要求1或2所述的铝合金活塞，其特征在于所述陶瓷化被覆层(4)的总厚度为10μm～90μm。
专利摘要一种铝合金活塞，在所述活塞的顶部、头部和裙部的表面有一层保护层，该保护层是陶瓷化被覆层(4)；在该陶瓷化被覆层(4)和活塞的铝合金基体(5)之间有一层过渡区(6)。所述活塞的头部和裙部表面的陶瓷化被覆层又分为内外两层，其内层结构致密，其外层充满微孔。所以这两处的保护层有良好的润滑性能和存储润滑油的特性；加上其显微硬度大的特性，这两处的保护层就有极好的耐磨性。所述保护层还有极好隔热性和机械强度，因此，所述活塞能承受住更大的高温、高压冲击，同时还能长期保持活塞与气缸壁之间的配合精度。故本实用新型活塞的使用寿命长。
文档编号C23C22/05GK2660144SQ20032011464
公开日2004年12月1日 申请日期2003年11月12日 优先权日2003年11月12日
发明者章宗和 申请人:重庆镁业科技股份有限公司