专利名称：铝合金缸体内壁陶瓷涂层的等离子体电解沉积方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于铝合金缸体内壁陶瓷涂层的制备方法及其制备装置，特别涉及一种铝合金缸体内壁陶瓷涂层的等离子体电解沉积方法及装置。
背景技术：
汽车、摩托车的轻量化是一个很重要的发展趋势。为了减轻车身的重量，科技人员做了大量的工作。把车身材料的全部或是某一部分由密度大的钢铁材料换成密度小的铝合金材料，可以大大减轻车身重量。发动机的重量在车身重量中占很大比重，因此如何减轻发动机的重量就成了科研人员思考的热点。
由于铝合金耐磨性差，将发动机由原来的铸铁材料换成铝合金以后，如果不对铝合金进行处理，将使发动机气缸内壁与活塞接触的部分产生严重磨损，大大减少发动机的使用寿命。目前一般采用的解决方法是在铝合金发动机内部加一铸铁缸套，活塞环与铸铁缸套而不是与铝合金材料进行摩擦，这样可以避免铝合金的磨损。这种方法存在的缺陷为工艺复杂，同时又增加了铝合金缸体的重量。
本发明不须在铝合金缸体内镶嵌铸铁缸套，直接在铝合金缸体内壁制备陶瓷层，提高了缸体的耐磨性.
发明内容
本发明目的在于克服上述在内燃机铝合金气缸内加装铸铁缸套存在的缺陷，而提供一种在铝合金缸体内壁采用等离子体电解沉积技术制备一层陶瓷膜的缸体内壁陶瓷涂层的等离子体电解沉积方法。
本发明的另一目的提供一种在铝合金缸体内壁采用等离子体电解沉积技术制备一层陶瓷膜的铝合金缸体内壁陶瓷涂层的等离子电解沉积装置。
本发明的技术方案如下本发明提供的铝合金缸体内壁陶瓷涂层的等离子体电解沉积方法，其特征在于，步骤如下1)对的铝合金缸体进行清洗和除油预处理；
2)将放在冷却池内的电解液储液池中的电解液泵入铝合金缸体内，所述的电解液为磷酸钠溶液或与硼酸钠溶液的混合溶液，所述电解液的重量百分比浓度为1-10％，其中，磷酸钠含量与硼酸钠含量的比值为95-100∶5-0；以放置在铝合金缸体内的一不锈钢棒作为阴极，以铝合金缸体作阳极，接通与之相连的非对称性交流电源，等离子体电解20-150分钟；便在铝合金缸体内制备一层5μm--50μm的陶瓷涂层。
所通入的非对称性交流电源的正向电流密度2.5-10A/dm2，负向电流密度0.5-2.5A/dm2。
本发明提供的铝合金缸体内壁陶瓷涂层的等离子电解沉积装置，其特征在于，该等离子电解沉积装置包括一非对称性交流电源，该非对称性交流电源1为正向电流密度2.5-10A/dm2，负向电流密度0.5-2A/dm2的非对称性交流电源，该非对称性交流电源有一阳极接头和一接有不锈钢棒的阴极；一放在冷却池中的电解液储液池，其正上方设置一用以固定铝合金缸体的绝缘支架；该绝缘支架的上端安装一呈∩型的导管；一循环泵，该循环泵的进液管位于电解液储液池中。
本发明提供的铝合金缸体内壁陶瓷涂层的等离子电解沉积方法，工艺简单，操作简便，其装置结构简单，可方便的地在铝合金缸体内壁上制备一层陶瓷涂层，避免了在铝合金缸体内壁镶嵌铸铁缸套，解决了铝合金缸体内壁的耐磨性难题，而且所制备的陶瓷层具有极好的耐磨性，可以大大减轻缸体的磨损，延长发动机的使用寿命。
附图1为本分明提供的铝合金缸体内壁陶瓷涂层的等离子电解沉积装置的结构示意图；附图2为将铝合金缸体6放在绝缘支架4上，用等离子电解沉积方法在铝合金缸体6内制备陶瓷涂层工作原理示意图；其中非对称性交流电源1 冷却池2 电解液储液池3绝缘支架4 金属阴极棒5 铝合金缸体6循环泵7 导管8
具体实施例方式由图1可知，本发明的铝合金缸体内壁陶瓷涂层的等离子电解沉积装置，包括一非对称性交流电源1，该非对称性交流电源1提供正向电流密度2.5-10A/dm2，负向电流密度0.5-2A/dm2，该非对称性交流电源1有一阳极接头和一接有不锈钢阴极棒5的阴极；一放在冷却池2中的电解液储液池3，其正上方设置一用以固定铝合金缸体6的绝缘支架4；还可在该绝缘支架4的上端安装一呈∩型的导管8；一循环泵7，该循环泵的进液管位于电解液储液池3中。
使用时，首先对发动机的铝合金缸体进行清洗和除油预处理；再用绝缘支架4把发动机铝合金缸体6固定在合适的位置(电解液储液池3的正上方)，并将非对称性交流电源1的正极接头与铝合金缸体6相连，并作为阳极，不锈钢阴极棒5放在铝合金缸体6内作为阴极；循环泵7的进液管放在电解液储液池3中，循环泵7的出液管放在铝合金缸体6内；工作时，开启循环泵7，循环泵7将电解液储液池3的电解液(所述的电解液为磷酸盐溶液)输送至铝合金缸体6内，铝合金缸体6内的电解液满后，采用向外溢出的方式返回至电解液储液池3中；也可采用将安装在绝缘支架4上端的呈∩型导管8的一端放在铝合金缸体6内，位于铝合金缸体6内外的另一端的端口与铝合金缸体6内的电解液的液面齐平；冷却池2使电解液储液池3的电解液的温度不超过允许的范围，以保证所制备陶瓷涂层的质量；接通非对称性交流电源1，以铝合金缸体作阳极，以放置在铝合金缸体内的一不锈钢金属棒5作为阴极，等离子体电解20-150分钟；便在铝合金缸体内制备一层5μm--50μm的陶瓷涂层。
本发明实际上是将铝合金缸体作为一个电解槽，同时它又是阳极。不锈钢电极5为阴极。工作时阴极、阳极之间的电流、电压由非对称性交流电源来控制；增加电极，可同时处理的多个缸体。
实施例1，用本发明的装置和方法在发动机铝合金缸体内制备陶瓷涂层，其步骤如下1)对的铝合金缸体进行清洗和除油预处理；2)将放在冷却池内的电解液储液池中的电解液泵入铝合金缸体内，所述的电解液为磷酸钠溶液，磷酸钠溶液的重量百分比浓度为10％；以放置在铝合金缸体内的一不锈钢棒作为阴极，以铝合金缸体作阳极，接通与之相连的非对称性交流电源，
本实施例所通入的非对称性交流电源的正向电流密度10A/dm2，负向电流密度2.5A/dm2。
实施例2，用本发明的装置和方法在发动机铝合金缸体内制备陶瓷涂层，其步骤如下1)对的铝合金缸体进行清洗和除油预处理；2)将放在冷却池内的电解液储液池中的电解液泵入铝合金缸体内，所述的电解液为磷酸钠溶液与硼酸钠溶液的混合溶液，其浓度为10％，在电解液中磷酸钠含量与硼酸钠含量的比值为98∶2；以放置在铝合金缸体内的一不锈钢金属棒作为阴极，以铝合金缸体作阳极，接通与之相连的非对称性交流电源，等离子电解60分钟；便在铝合金缸体内制备一层15μm的陶瓷涂层。
本实施例所通入的非对称性交流电源的正向电流密度10A/dm2，负向电流密度2.5A/dm2。
实施例3，用本发明的装置和方法在发动机铝合金缸体内制备陶瓷涂层，其步骤如下1)对的铝合金缸体进行清洗和除油预处理；2)将放在冷却池内的电解液储液池中的电解液泵入铝合金缸体内，所述的电解液为磷酸钠溶液与硼酸钠溶液的混合溶液，其浓度为10％，在电解液中磷酸钠含量与硼酸钠含量的比值为95∶5；以放置在铝合金缸体内的一不锈钢棒作为阴极，以铝合金缸体作阳极，接通与之相连的非对称性交流电源，等离子电解150分钟；便在铝合金缸体内制备一层50μm的陶瓷涂层。
本实施例所通入的非对称性交流电源的正向电流密度10A/dm2，负向电流密度2.5A/dm2。
权利要求
1.一种铝合金缸体内壁陶瓷涂层的等离子电解沉积方法，其步骤如下1)对的铝合金缸体进行清洗和除油预处理；3)将放在冷却池内的电解液储液池中的电解液泵入铝合金缸体内，所述的电解液为磷酸钠溶液或与硼酸钠溶液的混合溶液，所述电解液的重量百分比浓度为1-10％，其中，磷酸钠含量与硼酸钠含量的比值为95-100∶5-0；以放置在铝合金缸体内的一不锈钢棒作为阴极，以铝合金缸体作阳极，接通与之相连的非对称性交流电源，等离子体电解20-150分钟；便在铝合金缸体内制备一层5μm--50μm的陶瓷涂层。
2.按权利要求1所述的铝合金缸体内壁陶瓷涂层的等离子电解沉积.方法，其特征在于，所通入的非对称性交流电源的正向电流密度2.5--10A/dm2，负向电流密度0.5--2A/dm2。
3.一种权利要求1所述的铝合金缸体内壁陶瓷涂层的等离子电解沉积装置，其特征在于，该等离子电解沉积装置包括一非对称性交流电源(1)，该非对称性交流电源(1)为正向电流密度2.5-10A/dm2，负向电流密度0.5-2.5A/dm2的非对称性交流电源，该非对称性交流电源有一阳极接头和一接有不锈钢棒(5)的阴极；一放在冷却池(2)中的电解液储液池(3)其正上方设置一用以固定铝合金缸体的绝缘支架(4)；一循环泵(7)，该循环泵(7)的进液管位于电解液储液池(3)中。
4.按权利要求3所述的铝合金缸体内壁陶瓷涂层的等离子电解沉积装置，其特征在于，所述的绝缘支架(4)的上端安装一呈∩型的导管(8)；
全文摘要
本发明的铝合金缸体内壁陶瓷涂层的等离子电解沉积方法，步骤为1)对铝合金缸体进行清洗和除油预处理；2)将放在冷却池内的电解液储液池中的电解液泵入铝合金缸体内，电解液为磷酸钠溶液或与硼酸钠溶液的混合溶液，电解液的重量百分比浓度为1－10％，其中，磷酸钠含量与硼酸钠的比值为95－100∶5－0；以缸体作阳极，以放在缸体内的不锈钢棒作阴极，接通与之相连的非对称性交流电源，等离子电解20－150分钟；便在铝合金缸体内制备一层的陶瓷涂层。装置包括一具有阳极接头和接有金属阴极棒阴极的非对称性交流电源，一放在冷却池中的电解液储液池，其正上方设一用以固定缸体的绝缘支架；一循环泵的进液管位于储液池中；绝缘支架上端装一呈∩型的导管。
文档编号C25D11/08GK1514045SQ02160209
公开日2004年7月21日 申请日期2002年12月31日 优先权日2002年12月31日
发明者夏原, 关永军, 李方春, 原 夏 申请人:中国科学院力学研究所