专利名称：铝合金发动机气缸内壁镍陶(Ni－Sic)复合电镀工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及的是一种电镀工艺，尤其是一种铝合金气缸内壁镍陶(Ni-SiC)复合电镀工艺，属于冶金化学中的电镀类领域。
现有技术中对铝合金发动机气缸内表面的镀覆工艺有对缸筒的镀铬，这种方法因工效低、环境污染严重、油膜保护性能较差而使应用受限；对缸筒内壁镀覆镍陶(Ni-SiC)工艺在部分文献已报道，如已公告终止的中国专利91107925.4，其申请文件称利用常规的镀镍溶液中加入碳化硅，在气缸内壁通过电沉积，得到镍-碳化硅(Ni-SiC)复合镀层，以此得到硬度高和耐磨性好的性能。该申请文件所表达的这项技术存在以下不足与缺陷由于碳化硅不能直接与铝合金电镀，必须使用镍作为中间连接物，才能在铝合金基体上复合电镀碳化硅，所以根据这项现有技术在气缸内壁的镀层中，碳化硅含量越高，则镀层与铝合金基体间结合的牢固度就越低，碳化硅含量越低，则镀层表面达不到硬度要求；为了提高气缸内壁的硬度，该技术不得不牺牲结合牢固度来采用提高碳化硅含量，或降低硫酸镍的含量来提高镀层表面碳化硅的密度，当发动机气缸体处于频繁的热涨冷缩状态下，由于镍-碳化硅(Ni-SiC)镀层与铝合金基体，两者的膨胀系数差异极大，促使铝合金基体与镍-碳化硅(Ni-SiC)镀层间的结合圆柱面上形成了相当集中的切向、轴向剪切应力，同时在镍-碳化硅(Ni-SiC)镀层的径向剪切应力(由活塞高速冲力分解所致)的作用下，使镀层在径向产生裂纹。这样，在切向、轴向剪切应力和径向剪切应力的同时作用下，镍-碳化硅复合电镀气缸，经一定时间使用后，其镀层就会脱落，该技术所表述的镀层配方成份既不全面，又不合理，如没有考虑内应力的消除问题、所选用的十二烷基硫酸钠在分散作用、界面活性及湿润等方面作用均较差。
本发明的目的在于克服现有技术的不足和缺陷，提供一种使气缸内壁碳化硅(硬质点)均匀分布状态得到有效控制，使气缸内壁品质稳定的，铝合金气缸体镍-碳化硅(Ni-SiC)复合电镀工艺。
本发明的技术主方案主要在于利用带正电荷或负电荷的陶瓷(即碳化硅)粉粒，在被镀金属镍表面形成吸附，再由电镀过程中金属镍原子在阴极的析出，将陶瓷粉粒埋藏其中，而形成复合镀层；其工艺流程为气缸内壁表面经脱脂→水洗→微蚀→水洗→表面活化→水洗→化成皮膜→水洗→喷雾、上夹具→镀镍、下夹具→镍→碳化硅(Ni-SiC)复合电镀→水洗→漂白→干燥→成品。当铝合金气缸体经各项表面处理后，在其气缸内壁镀镍的基础上，再实施镍-碳化硅(Ni-SiC)复合电镀之工艺，其电镀液的成份为硫酸镍(NiSO4-7H2O) 410-500g/L氯化镍(NiCl2) 5-9g/L硼 酸(H3BO3)41-60g/L碳化硅(SiC)50-100g/L应力消除剂(Saccharin) 1-3g/L分散剂(Sodium Lauyl Sulfate) 0.1-0.3g/L其工艺规范主要为PH值3.5-5温度61-75℃电流密度2-50A/dm2本发明具有实质性的特点和显著的进步，产生了良好的效果，与现有技术相比，本发明适当增加了镍离子成份及降低了碳化硅成份，在保证表面硬度条件下，明显地增强了镀层与铝合金基体间的结合附着力；同时本发明增添了应力添加剂Saccharin，起到消除应力及平整的作用；本发明又增添了分散剂SodiumLauyl Sulfate，更换目前的发明所采用的十二烷基硫酸钠，进一步增强了分散作用和界面活性及湿润作用，以使碳化硅均匀导入镀层内。
本发明还利用了气缸体内孔表面均匀密布的碳化硅(硬质点)和它的连接物镍(软基)具有强结合力，通过特殊搪磨，在发动机高速运转时，发动机活塞高速运动对气缸体内壁造成很大冲击，之后，再取出气缸体，对其内孔表面进行显微分析发现均匀密布的镍基组织，呈现微凹的网状形态，证明其镀覆层应有十分良好的附着力和特优的油膜保护性能。气缸内壁内层是铝合金基体，与其结合在一起的是金属镍镀层，气缸内壁表面层为镍陶(Ni-SiC)复合镀层。从其材料结合处附着力及材料间的热膨胀形态进行综合测试分析，证明各镀层结合面上的切向和轴向之剪切应力，不存在集中分布的现象。大大改善了截面上剪切应力的分布状态，大大降低了在镀层结合面上被撕脱的可能性。
以下将结合实施例对本发明进一步描述本发明提供三项实施例，均采用同一工艺流程和工艺规范，即工艺流程为气缸内孔表面经脱脂→水洗→微蚀→水洗→表面活化→水洗→化成皮膜→水洗→喷雾、上夹具→镀镍、下夹具→镍陶(Ni-SiC)复合电镀→水洗→漂白→干燥→成品。
工艺规范为PH值=3.5-5，温度=61-75，电流密度=2-50A/dm2，三项实施例不同成份分别为实施例一硫酸镍(NiSO4-7H2O) 410g/L氯化镍(NiCl2) 5g/L硼酸(H3BO3) 41g/L碳化硅(SiC)50g/L应力消除剂(Saccharin) 1g/L分散剂(Sodium Lauyl Sulfate) 0.1g/L
实施例二硫酸镍(NiSO4-7H2O)455g/L氯化镍(NiCl2) 7g/L硼酸(H3BO3) 50g/L碳化硅(SiC) 75g/L应力消除剂(Saccharin) 2g/L分散剂(Sodium Lauyl Sulfate)0.2g/L实施例三硫酸镍(NiSO4-7H2O)500g/L氯化镍(NiCl2) 9g/L硼酸(H3BO3) 60g/L碳化硅(SiC) 100g/L应力消除剂(Saccharin) 3g/L分散剂(Sodium Lauyl Sulfate)0.3g/L以上三实施例，经本发明的工艺处理后，所组装的K90=冲程发动机经200小时高速运转6500-8000转/分后测试，均达到以下性能1、发动机无需保养性磨合期仍具经久耐用之特性；2、与国标相比，废气排放量一氧化碳CO下降25.7％以上，碳氢化合物CH下降46.8％以上。
3、油耗率较行业标准(QC/T29117.7-9 3)476g/Kw·h下降23.32％；4、冷启动性能较国家标准启动时t≤15s，实测t=2.25s比允许t=15s提高85％。
5、功率稳定提升按时间段测功20h、60h、100h、150h、200h分析，功率在1.29％-2.99％范围内逐步稳定提升。
6、气缸磨损量为0.01mm。
权利要求
1.一种铝合金发动机气缸内壁镍陶(Ni-SiC)复合电镀工艺，其特征在于电镀液的成份为硫酸镍(NiSO4-7H2O) 410-500g/L氯化镍(NiCl2) 5-9g/L硼 酸(H3BO3) 41-60g/L碳化硅(SiC) 50-100g/L应力消除剂(Saccharin)1-3g/L分散剂(Sodium Lauyl Sulfate) 0.1-0.3g/L。
2.根据权利要求1所述的这种铝合金发动机气缸内壁镍陶(Ni-SiC)复合电镀工艺，其特征还在于工艺流程为气缸内孔表面经脱脂→水洗→微蚀→水洗→表面活化→水洗→化成皮膜→水洗→喷雾、上夹具→镀镍、下夹具→镍-碳化硅复合电镀→水洗→漂白→干燥→成品。
3.根据权利要求1或2所述的这种铝合金发动机气缸内壁镍陶(Ni-SiC)复合电镀工艺，其特征还在于工艺规范为PH值3.5-5温度61-75℃电流密度2-50A/dm2。
全文摘要
本发明涉及的是一种铝合金发动机气缸内壁镍陶(Ni－Sic)复合电镀工艺，电镀液的成分为硫酸镍(NiSO
文档编号C25D15/00GK1227282SQ99113478
公开日1999年9月1日 申请日期1999年2月12日 优先权日1999年2月12日
发明者廖永丛, 林景焕, 张木鍊 申请人:上海康适达轮圈有限公司, 廖永丛, 林景焕, 张木鍊