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CN200985833Y - 发动机耐磨壁体结构 - Google Patents

发动机耐磨壁体结构 Download PDF

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CN200985833Y
CN200985833Y CN200620047779.3U CN200620047779U CN200985833Y CN 200985833 Y CN200985833 Y CN 200985833Y CN 200620047779 U CN200620047779 U CN 200620047779U CN 200985833 Y CN200985833 Y CN 200985833Y
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CN
China
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composite bed
piston
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compound layer
engine
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Application number
CN200620047779.3U
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Inventor
俞月明
石秉钧
石文渊
苏其灿
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SHANGHAI KUNFU GENERAL MACHINERY MANUFACTURING Co Ltd
SHANGHAI KUNFU VEHICLE FITTINGS CO Ltd
SHANGHAI KUNFU GROUP CO Ltd
Original Assignee
SHANGHAI KUNFU GENERAL MACHINERY MANUFACTURING Co Ltd
SHANGHAI KUNFU VEHICLE FITTINGS CO Ltd
SHANGHAI KUNFU GROUP CO Ltd
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

本实用新型公开了一种发动机耐磨壁体结构，其特征在于：在发动机气缸筒的内壁和活塞的外周覆合有复合耐磨层，该复合耐磨层由第一复合层和第二复合层构成；第一复合层覆合于发动机气缸筒的内壁表面上和活塞的外周表面上，其成份为碳化硅和刚玉，第二复合层覆合于第一复合层的外表面上，其成份中含有镧系稀土材料，该镧系稀土材料为镨、镝、铕、镱。本实用新型具有制造工艺无污染、结合强度高和工作寿命长的优点，同时还具有对油气的催化作用，达到了提高发动机效率、降低油耗和减少污染排放的有益效果。本实用新型可广泛用于各类发动机中。

Description

发动机耐磨壁体结构
技术领域：
本实用新型涉及发动机内部结构，尤其涉及一种发动机耐磨壁体结构。
背景技术：
在发动机工作时，其活塞在气缸筒内作高速的往复运动，同时缸内的温度可达到几百度的高温，因而缸筒的内壁和活塞的外周均要有极好的耐磨性和润滑性。为了提高缸筒内壁的硬度和耐磨性，改善缸筒与活塞之间的运动摩擦条件，现一般均采取对缸筒内壁进行电镀处理，镀层一般为硬铬层或者镍陶(Ni-SiC)复合层。然而电镀处理存在两大严重缺陷，一是电镀工艺过程中会产生大量含有铬或镍等元素的废液，即使花费高昂代价采取了三废处理措施，也仍然会造成对环境的污染；二是由于发动机气缸间歇工作条件引起的热胀冷缩，使镀层对基体的结合牢度大大降低，经过一段运转后会出现镀层的脱落，从而影响气缸的工作寿命。
发明内容：
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有发动机气缸采用电镀层结构的缺陷，提供一种新型的发动机耐磨壁体结构，其采用真空溅镀工艺形成的复合陶瓷层，具有制造工艺无污染、结合强度高和工作寿命长的优点，同时还具有对油气的催化作用，可达到提高发动机效率、降低油耗和减少污染排放的有益效果。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案如下：
一种发动机耐磨壁体结构，包括有发动机气缸筒和活塞，其特征在于：在发动机气缸筒的内壁表面上和活塞的外周表面上覆合有复合耐磨层，该复合耐磨层由第一复合层和第二复合层构成；第一复合层覆合于发动机气缸筒的内壁表面上和活塞的外周表面上，其成份为碳化硅和刚玉，第二复合层覆合于第一复合层的外表面上，其成份中含有镧系稀土材料。
本实用新型所述的发动机耐磨壁体结构，其第二复合层中的镧系稀土材料为镨、镝、铕、镱；所述第一复合层的成份可以是单纯的碳化硅或者单纯的刚玉。
与现有发动机气缸采用传统的电镀处理技术相比较，本实用新型摒弃了电镀工艺，应用真空溅镀技术，在发动机气缸筒内壁和活塞外周表面上形成含有碳化硅(SiC)、刚玉(Al2O3)和镧系稀土材料的复合耐磨层，从而避免了电镀工艺过程导致的环境污染和镀层剥落问题，大大提高了复合层对基体的结合强度和延长了发动机的工作寿命；与此同时，复合耐磨层中的镧系稀土元素在工作时会对油气产生催化裂解作用，从而提高爆燃效率，减少有害气体的产生，改善对环境的污染。
附图说明：
图1是本实用新型结构的横截面示意图。
具体实施方式：
现结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步说明。
请参阅附图1本实用新型结构的横截面示意图。图示发动机耐磨壁体结构包括有发动机气缸筒1和活塞2，该活塞2可在发动机气缸筒1内沿轴线往复运动(图中为垂直图面的方向)。在发动机气缸筒1的内壁表面上和活塞2的外周表面上覆合有复合耐磨层，该复合耐磨层是采用真空溅镀技术处理而形成的，其由第一复合层3和第二复合层4构成。第一复合层3覆合于发动机气缸筒1的内壁表面上和活塞2的外周表面上，其为陶瓷基层，成份为碳化硅(SiC)和刚玉(Al2O3)，根据发动机工作要求的不同，其成份也可以为单纯的碳化硅(SiC)，或者单纯的刚玉(Al2O3)。第二复合层4覆合于第一复合层3的外表面上，其为陶瓷稀土层，成份中含有镧系稀土材料：镨(Pr)、镝(Dy)、铕(Eu)和镱(Yb)；第二复合层4成镧系稀土材料之外的部分与第一复合层3的成份相同。当发动机装配完成后，发动机气缸筒1内壁最表面层的第二复合层4与活塞2外周最表面层的第二复合层4相紧密接触(图1中两者间的空隙是为了阅读者更清楚地理解本实用新型的结构而留出的，实际上并不存在)，该第二复合层4具有良好的热耐磨性和较高的硬度，因此满足了发动机气缸工作的需要，改善了发动机气缸筒1与活塞2之间的运动摩擦条件。
本实用新型的复合耐磨层是通过真空溅镀工艺实现的。在真空条件下利用电子束轰击靶材，首先将碳化硅(SiC)，或者刚玉(Al2O3)，或者两者同时溅射到发动机气缸筒1的内壁表面上和活塞2的外周表面上，使之渗入基体中去，形成第一复合层3即陶瓷基层；然后再将第一复合层3的成份材料与镧系稀土材料镨(Pr)、镝(Dy)、铕(Eu)和镱(Yb)同时一起溅射并渗入第一复合层3的外表，从而形成第二复合层4，即陶瓷稀土层。由于真空溅镀工艺是把靶材料轰击到基体上，靶材成份是渗透到基体的表层中去的，因此复合层与基体牢固地嵌入成一体，不存在剥落问题，所以本实用新型中的复合耐磨层与发动机气缸筒1或活塞2的基体结合得相当牢固，大大延长了发动机的工作寿命。调节溅射持续时间的长短可以改变第一复合层3和第二复合层4的厚度，从而可适应不同发动机工作条件的要求。
当发动机工作时，发动机气缸筒1内壁和活塞2外周发生高速的相对往复运动并产生高温，覆合在其表面上的复合耐磨层起到了耐热、抗磨的作用。与此同时，复合耐磨层中第二复合层4内的镧系稀土材料在高温条件下对气缸中的油气发生催化作用，裂解了汽油及其硫化物、氧化氮等有害气体的分子团结构，提高了爆燃效率，使油气充分燃烧，降低了油耗，减少了有害气体的产生，改善了排放对大气的污染。

Claims (3)

1、一种发动机耐磨壁体结构，包括有发动机气缸筒和活塞，其特征在于：在发动机气缸筒的内壁表面上和活塞的外周表面上覆合有复合耐磨层，该复合耐磨层由第一复合层和第二复合层构成；第一复合层覆合于发动机气缸筒的内壁表面上和活塞的外周表面上，其成份为碳化硅和刚玉，第二复合层覆合于第一复合层的外表面上，其成份中含有镧系稀土材料。
2、根据权利要求1所述的发动机耐磨壁体结构，其特征在于：所述第二复合层中的镧系稀土材料为镨、镝、铕、镱。
3、根据权利要求1或2所述的发动机耐磨壁体结构，其特征在于：所述第一复合层的成份为单纯的碳化硅或者单纯的刚玉。
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C14 Grant of patent or utility model
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C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

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Termination date: 20091214