本发明涉及汽车配件技术领域，尤其涉及一种自润滑汽缸活塞。
背景技术：
活塞是汽车发动机汽缸体中作往复运动的机件。活塞的基本结构可分为顶部、头部和裙部。活塞顶部是组成燃烧室的主要部分，其形状与所选用的燃烧室形式有关。
活塞在高温、高压、高速、润滑不良的条件下工作。活塞直接与高温气体接触，瞬时温度可达2500K以上，因此，受热严重，而散热条件又很差，所以活塞工作时温度很高，顶部高达600～700K，且温度分布很不均匀；活塞顶部承受气体压力很大，特别是作功行程压力最大，汽油机高达3～5MPa，柴油机高达6～9MPa，这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用；活塞在气缸内以很高的速度(8～12m/s)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷。活塞在这种恶劣的条件下工作，会产生变形并加速磨损，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。因此活塞的摩擦力较大。
技术实现要素：
本发明的目的在于提出一种自润滑汽缸活塞及其制备方法，能够使得汽缸活塞摩擦减小。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种自润滑汽缸活塞，所述活塞表面具有20-30μm厚度的自润滑涂层，所述涂层通过如下方法制备：
(1)将Cr3C2与NiCr在行星球磨机上球磨至不再沉淀；
(2)加入石墨烯、Ni包覆微米石墨和h-BN继续球磨至少10分钟；
(3)球磨停止前5分钟时，加入有机黏结剂球磨，得到悬浊液；
(4)将悬浊液进行喷雾造粒，得到自润滑团聚颗粒；
(5)在活塞表面等离子喷涂所述自润滑团聚颗粒。
所述的Cr3C2-NiCr是Cr3C2与NiCr作为一个组分按照重量比(5～3):1混合而成；优选的，所述重量比为4:1。
所述等离子喷涂，其电流为400-700A，电压为30-70V，主气氩气流量50-140L/min，送粉速度25-60g/min。优选的，电流为550A，电压30V，氩气流量50L/min。
Cr3C2-NiCr涂层磨损以磨粒磨损为主，还存在部分粘着磨损以及因疲劳磨损引起的剥落痕迹；加入镍包覆改性石墨润滑剂涂层的磨损表面的自润滑涂层明显增多，这是在摩擦磨损过程中石墨不断从镍包石墨颗粒中析出，在切向力作用下流动，能对犁沟起到“填平”作用，因而可提高其耐磨性；镍包覆纳米h-BN成为形核中心，进一步细化晶粒，使生成的硬质相CrB4细化弥散在Cr3C2-NiCr内，摩擦应力使亚表层中的h-BN被挤到表面上而形成润滑膜。随着h-BN含量的增加，会使润滑膜更好的形成，涂层耐磨性得到提高。
本发明的自润滑涂层厚度约为20-30μm，其硬度较基体明显提高，超过500HV0.2。同时，在复合涂层中添加石墨烯使得晶粒得到细化，平均晶粒尺寸从纯Ni的40nm下降到20nm左右。
本发明的复合镀层使得摩擦系数和磨损率同时降低，具有较低的摩擦系数，在各个载荷下，磨损率比基体降低50％以上。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例1
一种自润滑汽缸活塞，所述活塞表面具有20-30μm厚度的自润滑涂层，所述涂层通过如下方法制备：
(1)将Cr3C2与NiCr在行星球磨机上球磨至不再沉淀；
(2)加入石墨烯、Ni包覆微米石墨和h-BN继续球磨至少10分钟；
(3)球磨停止前5分钟时，加入有机黏结剂球磨，得到悬浊液；
(4)将悬浊液进行喷雾造粒，得到自润滑团聚颗粒；
(5)在活塞表面等离子喷涂所述自润滑团聚颗粒。
对比例1
省略实施例1的石墨烯，其余与实施例1相同。
对比例2
省略实施例1的NiCr，其余与实施例1相同。
对比例3
省略实施例1的Cr3C2，其余与实施例1相同。
对比例1-3的涂层，同样能起到润滑作用，但所述润滑效果稍差，只是相较于不含涂层的活塞，提高一些。实施例1的润滑效果要明显优于对比例1-3，且耐磨时间长，起到润滑的时间也明显较长。即，本发明的3种材料混合，起到协同作用。