专利名称：一种活塞环及其表面松孔镀铬工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机活塞环及其表面松孔镀铬工艺。
背景技术：
活塞环是内燃机关键零件之一，活塞环工作特性的好坏直接影响发动机的性能， 它的的主要功能是密封，导热、均勻分布润滑油及支撑活塞。活塞环随同活塞在气缸里做往复运动，是发动机中工作条件最恶劣的部件之一， 且寿命最短。特点是，工作温度高并在很高的机械负载下高速滑动，遭受强烈磨损。提高活 塞环的性能是关系发动机工作性能的关键，在活塞环的工作表面上镀硬铬，虽然可以提高 表面硬度及耐磨性，但活塞环在缸套中导热慢、易磨损、布油不均勻的缺点是亟待解决的技 术课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨损、布油均勻、提高导热性能、明显改善产品使用 性能，又能减低能耗，提高环保效能的活塞环。本发明目的还在于提供上述活塞环的表面松孔镀铬工艺。本发明的技术方案是在活塞环本体的表面有一镀铬层，镀铬层的外表面有松孔 网纹。上述活塞环的表面松孔镀铬工艺包括镀前工序用抱圆瓦将活塞环抱圆，用芯 轴加以压紧，用封口胶封口，抛光外圆面以保证有良好的表面粗糙度，在入电镀槽前用喷砂 机喷砂处理，然后置入60°C 70°C的清水中洗涤；刻蚀工序将上述活塞环置入刻蚀槽液 中刻蚀；刻蚀槽液配方铬酐CrO3180 200g/L ；硫酸H2SO41. 8 2. 2g/L ；
三价铬 Cr3+ 3 4. 5g/L,电流密度32A/dm2温度58 62°C时间20 40s镀铬工序将来自刻蚀工序的活塞环置入镀硬铬槽液中镀铬；镀硬铬槽液成份及工艺规范铬酐CrO3200 220g/L硫酸H2SO42. 2 2. 7g/L三价铬Cr3+3 4. 5g/L酸比(Cr03/S042)100/1. 2温度58 60°C
电流密度40 55A/dm2时间2. 4 6. Oh水洗工序将镀硬铬后的活塞环置入60 70°C的清水中洗涤；除氢工序将洗涤干净后的活塞环放入烘箱内除氢； 温度200 220°C时间3 4h松孔工序将上述工序后的活塞环置入松孔槽液中进行松孔；松孔槽液成份及工艺规范氢氧化钠NaOH30 50g/L碳酸钠Na2CO320 30g/L磷酸钠Na3PO45 10g/L电流密度25A/dm2PH 值12 13. 5时间2 3min。本发明在除氢工序和松孔工序之间，有机械加工工序将环高，径向厚度以及桶面 度等加工到产品图要求的尺寸。本发明在松孔工序后有水洗烘干工序将松孔后的活塞环置入60 70°C的清水 中洗涤，然后置入85 95°C的烘箱中烘烤5 8min。工艺流程为抱环一封口一尼龙砂轮抛光一喷砂一水洗一刻蚀一镀铬一水洗一除 氢一机械加工一松孔一流动水洗一防锈浸渍。实施本发明方法的设备包括外圆喷砂机、活塞环抱圆机、尼龙抛光机、运输机或起 吊设备、旋转镀铬设备以及相关的辅助设备。实施本发明的设备需要均为常规镀铬设备。本发明利用活塞环表面的网纹槽贮存润滑油，大大降低了活塞环与缸套的摩擦系 数，改善了着油性，提高了活塞环与缸套的使用寿命。本发明与现有技术相比，具有如下积极效果1.能经济、方便的改善活塞在缸套内的工作环境，降低活塞环与缸套的摩擦系数， 提高活塞环的使用寿命。2.利用活塞环表面铬层网纹槽，贮存润滑油，在活塞环的反复运动中能更均勻的 分布润滑油。3.能大大降低能耗，并能达到环保要求。综上所述，本发明较之现有技术提高了活塞环与气缸套的使用寿命达三千小时以 上，提高内燃机功率30%以上，省油高达25 %，可减少内燃机的排气/烟量，减小大气污染 的环保要求。
图1为本发明的结构示意图。图2为实施例1的松孔镀铬活塞环表面微观结构图。图3为实施例1的松孔镀铬活塞环松孔深度微观结构图。
具体实施例方式图1中在活塞环1本体的表面有一镀铬层2，镀铬层2的外表面有松孔网纹槽3。 镀铬层2的厚度为0. 012 0. 016mm,松孔网纹槽3深度0. 02 0. 03mm。实施例1取若干活塞环用抱圆瓦将活塞环抱圆，用芯轴加以压紧，确保活塞环的两端面是 紧紧贴合的 ，用封口胶封口抛光外圆面以保证有良好的表面粗糙度，在入电镀槽前用喷砂 机喷砂处理。然后置入60°C的清水中洗涤。再置入180g/L铬酐CrO3,1. 8g/L硫酸H2SO4, 3. Og/L的三价铬Cr3+，580C的槽液中刻蚀25s。然后置入200g/L 铬酐 CrO3, 2. 2g/L 硫酸 H2SO4, 3. Og/L 三价铬 Cr3+，酸比(CrO3/ SO42-)为100/1. 2，温度为58°C，电流密度为40A/dm2的槽液中镀铬3. Oh。取出镀铬槽液中的活塞环，将活塞环置入60°C的清水中洗涤。将洗涤干净后的活 塞环放入温度为200°C的烘箱内除氢，时间为3小时15分中。然后将活塞环返回机加工车 间进行径向厚度以及桶面度等加工，确保到这一步的活塞环能够满足产品图的尺寸要求。将上述工序后的活塞环置入30g/L氢氧化钠(NaOH)，20g/L碳酸钠(Na2CO3)，5. Og/ L磷酸钠(Na3PO4)，PH值为12的槽液中进行松孔，松孔时间为2min。最后将松孔后的活塞环置入流动清水洗涤，然后置入工序间防锈水中浸渍。到此 整个松孔镀铬工艺过程结束。经过本实施方案的松孔镀铬活塞环表面微观结构图见图2。经过本实施方案的松孔镀铬活塞环松孔深度微观结构图见图3。实施例2取若干活塞环用抱圆瓦将活塞环抱圆，用芯轴加以压紧，确保活塞环的两个端面 是紧紧贴合的，用封口胶封口抛光外圆面以保证有良好的表面粗糙度，在入电镀槽前用喷 砂机喷砂处理。然后置入60°C的清水中洗涤。晾干后置入190g/L铬酐Cr03，1.9g/L硫酸 H2SO4, 3. 5g/L的三价铬Cr3+，60°C的槽液中刻蚀26s。然后置入210g/L 铬酐 CrO3, 2. 3g/L 硫酸 H2SO4, 3. 2g/L 三价铬 Cr3+，酸比(CrO3/ SO42-)为100/1. 2，温度为58°C，电流密度为42A/dm2的槽液中镀铬3. 2小时。取出镀铬槽液中的活塞环，将活塞环置入60°C的清水中洗涤。将洗涤干净后的活 塞环放入温度为200°C的烘箱内除氢，时间为3小时30分中。然后将活塞环返回机加工车 间进行径向厚度以及桶面度等加工，确保到这一步的活塞环能够满足产品图的尺寸要求。将上述工序后的活塞环置入35g/L氢氧化钠(NaOH)，22g/L碳酸钠(Na2CO3)，6. Og/ L磷酸钠(Na3PO4)，PH值为12. 3的槽液中进行松孔，松孔时间为2. 2min。最后将松孔后的活塞环置入流动清水洗涤，然后置入工序间防锈水中浸渍。到此 整个松孔镀铬工艺过程结束。其成品铬层厚度稍有增加，松孔深度稍有增大。实施例3取若干活塞环用抱圆瓦将活塞环抱圆，用芯轴加以压紧，确保活塞环的两个端面 是紧紧贴合的，用封口胶封口抛光外圆面以保证有良好的表面粗糙度，在入电镀槽前用喷 砂机喷砂处理。然后置入60°C的清水中洗涤。晾干后置入200g/L铬酐CrO3 ；2. Og/L硫酸 H2SO4, 3. 8g/L的三价铬Cr3+，60°C的槽液中刻蚀28s。
然后置入210g/L 铬酐 CrO3, 2. 3g/L 硫酸 H2SO4, 3. 2g/L 三价铬 Cr3+ ；酸比(CrO3/ SO42-)为100/1. 2，温度为58°C，电流密度为42A/dm2的槽液中镀铬3. 2小时。 取出镀铬槽液中的活塞环，将活塞环置入60°C的清水中洗涤。将洗涤干净后的活 塞环放入温度为210°C的烘箱内除氢，时间为3小时40分中。然后将活塞环返回机加工车 间进行径向厚度以及桶面度等加工，确保到这一步的活塞环能够满足产品图的尺寸要求。将上述工序后的活塞环置入38g/L氢氧化钠(NaOH)，24g/L碳酸钠(Na2CO3)，6. 5g/ L磷酸钠(Na3PO4)，PH值为12. 5的槽液中进行松孔，松孔时间为2. 4min。最后将松孔后的活塞环置入流动清水洗涤，然后置入工序间防锈水中浸渍。到此 整个松孔镀铬工艺过程结束。其成品铬层厚度较实施例2稍有增加，松孔深度较实施例2稍有增大。实施例4取若干活塞环用抱圆瓦将活塞环抱圆，用芯轴加以压紧，确保活塞环的两个端面 是紧紧贴合的，用封口胶封口抛光外圆面以保证有良好的表面粗糙度，在入电镀槽前用喷 砂机喷砂处理。然后置入60°C的清水中洗涤。晾干后置入210g/L铬酐CrO3, 2. lg/L硫酸 H2SO4,4. Og/L的三价铬Cr3+，60°C的槽液中刻蚀30s。然后置入210g/L 铬酐 CrO3, ；2. 4g/L 硫酸 H2SO4 ；3. 4g/L 三价铬 Cr3+ ；酸比(CrO3/ SO42-)为100/1. 2 ；温度为59°C，电流密度为44A/dm2的槽液中镀铬3. 4小时。取出镀铬槽液中的活塞环，将活塞环置入60°C的清水中洗涤。将洗涤干净后的活 塞环放入温度为210°C的烘箱内除氢，时间为3小时50分中。然后将活塞环返回机加工车 间进行径向厚度以及桶面度等加工，确保到这一步的活塞环能够满足产品图的尺寸要求。将上述工序后的活塞环置入40g/L氢氧化钠(NaOH)，26g/L碳酸钠(Na2CO3)，6. 7g/ L磷酸钠(Na3PO4)，PH值为12. 7的槽液中进行松孔，松孔时间为2. 5min。最后将松孔后的活塞环置入流动清水洗涤，然后置入工序间防锈水中浸渍。到此 整个松孔镀铬工艺过程结束。其成品铬层厚度较实施例4稍有增加，松孔深度较实施例4稍有增大。实施例5取若干活塞环用抱圆瓦将活塞环抱圆，用芯轴加以压紧，确保活塞环的两个端面 是紧紧贴合的，用封口胶封口抛光外圆面以保证有良好的表面粗糙度，在入电镀槽前用喷 砂机喷砂处理。然后置入60°C的清水中洗涤。晾干后置入210g/L铬酐CrO3, 2. 5g/L硫酸 H2SO4,4. 2g/L的三价铬Cr3+，60°C的槽液中刻蚀35s。然后置入220g/L 铬酐 CrO3, 2. 5g/L 硫酸 H2SO4, 3. 6g/L 三价铬 Cr3+，酸比(CrO3/ SO42-)为100/1. 2，温度为60°C，电流密度为44A/dm2的槽液中镀铬3. 5小时。取出镀铬槽液中的活塞环，将活塞环置入60°C的清水中洗涤。将洗涤干净后的活 塞环放入温度为220°C的烘箱内除氢，时间为4小时。然后将活塞环返回机加工车间进行径 向厚度以及桶面度等加工，确保到这一步的活塞环能够满足产品图的尺寸要求。将上述工序后的活塞环置入42g/L氢氧化钠(NaOH)，28g/L碳酸钠(Na2CO3)，6. 9g/ L磷酸钠(Na3PO4)，PH值为12. 8的槽液中进行松孔，松孔时间为2. 7min。最后将松孔后的活塞环置入流动清水洗涤，然后置入工序间防锈水中浸渍。到此 整个松孔镀铬工艺过程结束。
其成品铬层厚度较实施例5稍有增加，松孔深度较实施例5稍有增大。实施例6取若干活塞环用抱圆瓦将活塞环抱圆，用芯轴加以压紧，确保活塞环的两个端面 是紧紧贴合的，用封口胶封口抛光外圆面以保证有良好的表面粗糙度，在入电镀槽前用喷 砂机喷砂处理。然后置入60°C的清水中洗涤。晾干后置入200g/L铬酐CrO3, 2. Og/L硫酸 H2SO4, 5. 2g/L的三价铬Cr3+，60°C的槽液中刻蚀35s。然后置入220g/L 铬酐 CrO3, 2. 7g/L 硫酸 H2SO4,4. 5g/L 三价铬 Cr3+，酸比(CrO3/ SO42O为100/1. 2，温度为70°C，电流密度为44A/dm2的槽液中镀铬3. 5小时。取出镀铬槽液中的活塞环，将活塞环置入70°C的清水中洗涤。将洗涤干净后的活 塞环放入温度为220°C的烘箱内除氢，时间为4. 5小时。然后将活塞环返回机加工车间进行 径向厚度以及桶面度等加工，确保到这一步的活塞环能够满足产品图的尺寸要求。将上述工序后的活塞环置入50g/L氢氧化钠(NaOH)，30g/L碳酸钠(Na2CO3)，9. 8g/ L磷酸钠(Na3PO4)，PH值为13. 5的槽液中进行松孔，松孔时间为2. 7min。最后将松孔后的活塞环置入流动清水洗涤，然后置入工序间防锈水中浸渍。到此 整个松孔镀铬工艺过程结束。其成品铬层厚度较实施例5稍有增加，松孔深度较实施例5稍有增大。
权利要求
一种活塞环，其特征在于在活塞环本体的表面有一镀铬层，镀铬层的外表面有松孔网纹。
2.—种权利要求1所述活塞环的表面松孔镀铬工艺，其特征在于包括镀前工序用抱 圆瓦将活塞环抱圆，用芯轴加以压紧，用封口胶封口，抛光外圆面以保证有良好的表面粗糙 度，在入电镀槽前用喷砂机喷砂处理，然后置入60V 70°C的清水中洗涤；刻蚀工序将上述活塞环置入刻蚀槽液中刻蚀； 刻蚀槽液配方铬酐 CrO3180 200g/L ；硫酸 H2SO41. 8 2. 2g/L ；三价铬Cr3+3 4. 5g/L，电流密度32A/dm2 温度58 62 °C时间20 40s镀铬工序将来自刻蚀工序的活塞环置入镀硬铬槽液中镀铬；镀硬铬槽液成份及工艺规范铬酐 CrO3200 220g/L硫酸 H2SO42. 2 2. 7g/L三价铬Cr3+3 4. 5g/L酸比(Cr03/S042-) 100/1. 2温度58 60°C电流密度40 55A/dm2时间2. 4 6. Oh水洗工序将镀硬铬后的活塞环置入60 70°C的清水中洗涤； 除氢工序将洗涤干净后的活塞环放入烘箱内除氢； 温度200 220°C 时间3 4h松孔工序将上述工序后的活塞环置入松孔槽液中进行松孔； 松孔槽液成份及工艺规范 氢氧化钠NaOH30 50g/L碳酸钠 Na2CO320 30g/L磷酸钠Na3PO45 10g/L电流密度25A/dm2PH 值12 13. 5时间2 3min。
3.根据权利要求2所述活塞环的表面松孔镀铬工艺，其特征在于抛光外圆面以保证 表面粗糙度0.8以上。
4.根据权利要求2所述活塞环的表面松孔镀铬工艺，其特征在于在除氢工序和松孔 工序之间，有机械加工工序将环高、径向厚度以及桶面度等加工到产品图要求的尺寸。
5.根据权利要求2所述活塞环的表面松孔镀铬工艺，其特征在于在松孔工序后有水洗烘干工序将松孔后的活塞环置入60 70°C的清水中洗涤，然后置入85 95°C的烘箱 中烘烤5 8 min。
全文摘要
一种活塞环及其表面松孔镀铬工艺。其技术方案是在活塞环本体的表面有一镀铬层，镀铬层的外表面有松孔网纹。本发明包括镀前工序、刻蚀工序、镀铬工序、水洗工序、除氢工序、松孔工序、水洗烘干工序。本发明利用活塞环表面的网纹槽贮存润滑油，大大降低了活塞环与缸套的摩擦系数，改善了着油性，提高了活塞环与缸套的使用寿命。本发明较之现有技术提高了活塞环与气缸套的使用寿命达三千小时以上，提高内燃机功率30％以上，省油高达25％，可减少内燃机的排气/烟量，减小大气污染的环保要求。
文档编号C25F3/02GK101839341SQ20091027282
公开日2010年9月22日 申请日期2009年11月14日 优先权日2009年11月14日
发明者叶德明, 李垂辉, 王志伦 申请人:襄樊新立恒星活塞环有限责任公司