本发明主要涉及活塞环加工的技术领域，具体涉及多种金属元素混合型活塞环的制备工艺。
背景技术：
活塞环是用于嵌入活塞槽沟内部的金属环，活塞环分为两种：压缩环和机油环，压缩环可用来密封燃烧室内的可燃混合气体；机油环则用来刮除汽缸上多余的机油，活塞环是一种具有较大向外扩张变形的金属弹性环，它被装配到剖面与其相应的环形槽内，往复和旋转运动的活塞环，依靠气体或液体的压力差，在环外圆面和气缸以及环和环槽的一个侧面之间形成密封。
在活塞环长期使用的过程中，都会发生活塞环本体弹性下降，严重会出现完全失去弹性的现象，而弹性下降会导致发动机密封不良，串气，烧机油，压缩比(缸压下降)影响发动机动力输出。
同时，现有的活塞环材质相对简单，导致活塞环的本体强度不足，在长时间高温条件下持续工作，会使得活塞环本体较脆，易发生开裂现象。
技术实现要素：
本发明主要提供了多种金属元素混合型活塞环的制备工艺，用以解决上述背景技术中提出的技术问题。
本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：本发明加工步骤具体如下：
步骤一：制胚
先利用电子秤，按照60-80重量份的铁(fe)、2.55-2.75重量份的碳(c)、1.50-1.85重量份的铜(cu)、2.15-2.45重量份的铌(nd)、2.15-2.32重量份的铝(al)、2.25-2.50重量份的铷(rb)、2.35-2.85重量份的镭(ra)、2-3重量份的二氧化硅(sio2)、1-2重量份的二氧化锰(mno2)和7-8重量份的铍青铜，称取各成分，在将称取后的材料逐一加入到熔炼炉内，在1000℃-1500℃之间，锻件成粗胚；
步骤二：冷却处理
将铸态毛坯真空高压气冷淬火炉加热到650-700℃，在3×105pa压力下连续用高纯氮气冷却，直到完全冷却后即止；
步骤三：磷化处理
磷化处理活塞环，首先用10-12％氢氧化铝溶液洗涤进行脱脂处理，温度控制在50-55℃之间，时间为11-13分钟，然后水洗；再用45-55％nahso4溶液洗涤进行酸洗处理，温度控制在18-20℃，时间为5-8分钟，然后水洗；采用体积比分别为2：2：1：1：45的浓度为56％的hcl、200ml/l的氧化锌、4～6g/l、1.3～1.5g/l硝酸钠、1.6～2g/l双氧水和水配制的表面活性剂溶液中，温度控制在55-62℃，浸入时间为12-15分钟；
步骤四：表面喷砂处理
对活塞环外圆活化的步骤，采用吸入式干喷砂进行喷涂前外圆的活化，砂粒种类：氧化铝，20～30目；喷射压力：0.3±0.05mpa，压缩空气须冷凝干燥；喷射距离：35±10mm，喷砂循环次数：2～3次；
工作气体：主气：高纯氮气n2，纯度98％，出口压力0.5±0.05mpa，流量2000～2200l/h；
辅气(ⅰ)：气奥og，纯度99.99％，出口压力0.5±0.05mpa，流量500～800l/h；
辅气(ⅱ)：高纯氢气h2，纯度99.99％，出口压力0.5±0.05mpa，流量150～200l/h；
电源参数：电流：420～440a；电压：55～60v；
喷嘴几何参数：压缩比：3～3.5，压缩角：45°；
送粉方式：内送粉，送粉角度：90°，送粉孔距离：9mm，送粉量20～25g/min；
进气方式：切向进气；
工作距离：阴阳极最近距离：1～1.5mm；喷涂距离：65～75mm；
喷涂速度：喷枪移动速度：350mm/min，工件转速150～250rpm；
冷却方式：采用压缩空气强制冷却；
步骤五：活塞环外圆切削
将喷涂后环的外圆磨削至固定尺寸并拆夹，则这轴环解体成三组每组长度≤50mm，在每环组中每片环由于外圆涂层的粘连而相互粘结在一起，用cbn金刚滚轮将砂轮成型修正成为金刚滚轮的反轮廓形状；
步骤六：表面喷涂处理
在温度25℃-35℃之间，将步骤六得到的活塞环放置到zs-811溶液中，浸染超过10分钟，再取出，风干，祛除表面粘附的杂质，既得最终产品。
在加工过程中，各成分还可以可以如下混合：
方法二
60-80重量份的铁(fe)、2.55-2.75重量份的碳(c)、1.50-1.85重量份的铜(cu)、2.15-2.45重量份的锝(te)、2.15-2.32重量份的铝(al)、2.25-2.50重量份的钼(mo)、2.35-2.85重量份的钫(fr)、2-3重量份的二氧化硅(sio2)、1-2重量份的二氧化锰(mno2)和7-8重量份的铍青铜。
方法三
60-80重量份的铁(fe)、2.55-2.75重量份的碳(c)、1.50-1.85重量份的铜(cu)、2.15-2.45重量份的铑(rh)、2.15-2.32重量份的铝(al)、2.25-2.50重量份的钯(pd)、2.35-2.85重量份的钡(ba)、2-3重量份的二氧化硅(sio2)、1-2重量份的二氧化锰(mno2)和7-8重量份的铍青铜。
方法四
60-80重量份的铁(fe)、2.55-2.75重量份的碳(c)、1.50-1.85重量份的铜(cu)、2.15-2.45重量份的锆(zr)、2.15-2.32重量份的铝(al)、2.25-2.50重量份的钇(y)、2.35-2.85重量份的锶(sr)、2-3重量份的二氧化硅(sio2)、1-2重量份的二氧化锰(mno2)和7-8重量份的铍青铜。
铁(fe)：有良好的延展性、导电、导热性能，有很强的铁磁性，属于磁性材料。
铜(cu)：铜呈紫红色光泽的金属，密度8.92克/立方厘米，熔点1083.4±0.2℃，沸点2567℃，有很好的延展性，导热和导电性能较好。
锝(te)：沸点4877℃，受拉屈服强度1.29gpa，熔点2172℃，导热率51w，极限抗拉强度1.51gpa。
铌(nd)：铌是灰白色金属，熔点2468℃，沸点4742℃，密度8.57克/立方厘米，铌是一种带光泽的灰色金属，具有顺磁性，属于元素周期表上的5族，高纯度铌金属的延展性较高，但会随杂质含量的增加而变硬。
铝(al):银白色轻金属,有延展性,在潮湿空气中能形成一层防止金属腐蚀的氧化膜,相对密度2.70,熔点660℃,沸点2327℃.
铷(rb):是一种化学物质，极软的银白色蜡状金属,质软而轻，其化学性质比钾活泼,在光的作用下易放出电子,遇水起剧烈作用，生成氢气和氢氧化铷,易与氧作用生成复杂的氧化物,由于遇水反应放出大量热，所以可使氢气立即燃烧,纯金属铷通常存储于密封的玻璃安瓿瓶中。
镭(ra):密度6.0克/立方厘米(20℃),熔点700℃，沸点约1140℃,银白色有光泽的软金属。
二氧化锰(mno2):黑色无定形粉末，或黑色斜方晶体,溶解性：难溶于水、弱酸、弱碱、硝酸、冷硫酸，加热情况下溶于浓盐酸而产生氯气。
二氧化硅(sio2):二氧化硅，化学术语，纯的二氧化硅无色，常温下为固体，化学式为sio2，不溶于水,不溶于酸，但溶于氢氟酸及热浓磷酸，能和熔融碱类起作用。
铍青铜:含有1.7～2.5％铍及少量镍、铬、钛等元素，经过淬火时效处理后，强度极限可达1250～1500mpa，接近中等强度钢的水平。在淬火状态下塑性很好，可以加工成各种半成品。铍青铜具有很高的硬度、弹性极限、疲劳极限和耐磨性，还具有良好的耐蚀性、导热性和导电性，受冲击时不产生火花，广泛用作重要的弹性元件、耐磨零件和防爆工具等。
钼(mo):钼熔点很高，钼的密度为10.23g/cm，约为钨的一半(钨密度19.36g/cm),钼的热膨胀系数很低，20～100℃时为4.9×10/℃；钼的热传导率较高，为142.35w/(m·k),钼电阻率较低：0℃时为5.17×-10ω·cm；800℃时为24.6×-10ω·cm；2400℃时为72×-10ω·cm,钼属顺磁体，99.99％纯度的钼在25℃时比磁化系数为0.93×10cm/g,钼的比热在25℃时为242.8j/(kg·k),钼的硬度较大，摩氏硬度为5～5.5,钼在沸点的蒸发热为594kj/mol；熔化热为27.6±2.9kj/mol；在25℃时的升华热为659kj/mol。
钫(fr):物质状态：固态、具有放射性,熔点：300.2k(27℃)沸点：950k(677℃)。
铑(rh)：是一种银白色、坚硬的金属，具有高反射率。铑金属通常不会形成氧化物，即使在加热时，在大气中的氧仅在加热到熔点的铑被吸收，但在凝固的过程中释放。铑的熔点比铂高，密度比铂低。铑不溶于多数酸，它完全不溶于硝酸，稍溶于王水。
钡(ba)：是银白色金属，熔点725℃，沸点1600℃，密度3.51克/立方厘米，有延展性。
锆(zr)：是一种高熔点金属，呈浅灰色，密度6.49克/立方厘米，熔点1852±2.001℃，沸点4377℃。
钇(y)：是第一个被发现的稀土金属元素，是一种灰黑色金属，有延展性，与热水能起反应，易溶于稀酸吗，可制特种玻璃和合金。
锶(sr)：是一种银白色有光泽的金属质软，容易传热导电，在空气中加热到熔点时即燃烧，呈红色火焰。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明设计合理，加工方便，主要通过多种金属元素混合，能有效提高活塞环本体的结构强度，避免活塞环在长期受热后，易发生碎裂的现象。
以下将结合具体的实施例对本发明进行详细的解释说明。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
本发明的具体实施例如下：
实施例1
步骤一：制胚
先利用电子秤，按照60-80重量份的铁(fe)、2.55-2.75重量份的碳(c)、1.50-1.85重量份的铜(cu)、2.15-2.45重量份的铌(nd)、2.15-2.32重量份的铝(al)、2.25-2.50重量份的铷(rb)、2.35-2.85重量份的镭(ra)、2-3重量份的二氧化硅(sio2)、1-2重量份的二氧化锰(mno2)和7-8重量份的铍青铜，称取各成分，在将称取后的材料逐一加入到熔炼炉内，在1000℃-1500℃之间，锻件成粗胚；
步骤二：冷却处理
将铸态毛坯真空高压气冷淬火炉加热到650-700℃，在3×105pa压力下连续用高纯氮气冷却，直到完全冷却后即止；
步骤三：磷化处理
磷化处理活塞环，首先用10-12％氢氧化铝溶液洗涤进行脱脂处理，温度控制在50-55℃之间，时间为11-13分钟，然后水洗；再用45-55％nahso4溶液洗涤进行酸洗处理，温度控制在18-20℃，时间为5-8分钟，然后水洗；采用体积比分别为2：2：1：1：45的浓度为56％的hcl、200ml/l的氧化锌、4～6g/l、1.3～1.5g/l硝酸钠、1.6～2g/l双氧水和水配制的表面活性剂溶液中，温度控制在55-62℃，浸入时间为12-15分钟；
步骤四：表面喷砂处理
对活塞环外圆活化的步骤，采用吸入式干喷砂进行喷涂前外圆的活化，砂粒种类：氧化铝，20～30目；喷射压力：0.3±0.05mpa，压缩空气须冷凝干燥；喷射距离：35±10mm，喷砂循环次数：2～3次；
工作气体：主气：高纯氮气n2，纯度98％，出口压力0.5±0.05mpa，流量2000～2200l/h；
辅气(ⅰ)：气奥og，纯度99.99％，出口压力0.5±0.05mpa，流量500～800l/h；
辅气(ⅱ)：高纯氢气h2，纯度99.99％，出口压力0.5±0.05mpa，流量150～200l/h；
电源参数：电流：420～440a；电压：55～60v；
喷嘴几何参数：压缩比：3～3.5，压缩角：45°；
送粉方式：内送粉，送粉角度：90°，送粉孔距离：9mm，送粉量20～25g/min；
进气方式：切向进气；
工作距离：阴阳极最近距离：1～1.5mm；喷涂距离：65～75mm；
喷涂速度：喷枪移动速度：350mm/min，工件转速150～250rpm；
冷却方式：采用压缩空气强制冷却；
步骤五：活塞环外圆切削
将喷涂后环的外圆磨削至固定尺寸并拆夹，则这轴环解体成三组每组长度≤50mm，在每环组中每片环由于外圆涂层的粘连而相互粘结在一起，用cbn金刚滚轮将砂轮成型修正成为金刚滚轮的反轮廓形状；
步骤六：表面喷涂处理
在温度25℃-35℃之间，将步骤六得到的活塞环放置到zs-811溶液中，浸染超过10分钟，再取出，风干，祛除表面粘附的杂质，既得最终产品。
实施例2
60-80重量份的铁(fe)、2.55-2.75重量份的碳(c)、1.50-1.85重量份的铜(cu)、2.15-2.45重量份的锝(te)、2.15-2.32重量份的铝(al)、2.25-2.50重量份的钼(mo)、2.35-2.85重量份的钫(fr)、2-3重量份的二氧化硅(sio2)、1-2重量份的二氧化锰(mno2)和7-8重量份的铍青铜。
实施例3
60-80重量份的铁(fe)、2.55-2.75重量份的碳(c)、1.50-1.85重量份的铜(cu)、2.15-2.45重量份的铑(rh)、2.15-2.32重量份的铝(al)、2.25-2.50重量份的钯(pd)、2.35-2.85重量份的钡(ba)、2-3重量份的二氧化硅(sio2)、1-2重量份0的二氧化锰(mno2)和7-8重量份的铍青铜。
实施例4
60-80重量份的铁(fe)、2.55-2.75重量份的碳(c)、1.50-1.85重量份的铜(cu)、2.15-2.45重量份的锆(zr)、2.15-2.32重量份的铝(al)、2.25-2.50重量份的钇(y)、2.35-2.85重量份的锶(sr)、2-3重量份的二氧化硅(sio2)、1-2重量份的二氧化锰(mno2)和7-8重量份的铍青铜。
活塞环结构强度的实验
将活塞环放置在不同温度下的火炉内进行炙烤一段时间后，在将其放置到压力检测器上，进行检测，实现现有活塞环与该发明制得的活塞环的质量对比；
在实验过程中，先取出现有活塞环25个，均分成五组；在将每个实施例得到的活塞环分别取出五个，与现有活塞环均分成五大组，在将每个大组内的现有活塞环和实施例中的活塞环均分为五小组，将每一小组分别置于不同温度的火炉内，炙烤相同的时间，在将炙烤后的活塞环取出，通过压力检测器检测，得以下实验结果；
第一大组内，不同温度下煅烧后的活塞环抗压强度
第二大组内，不同温度下煅烧后的活塞环抗压强度
第三大组内，不同温度下煅烧后的活塞环抗压强度
第四大组内，不同温度下煅烧后的活塞环抗压强度
对比上述多个实施例的检验结果，即可得知，利用本实验方法得出的活塞环，在经过高温煅烧后，其表面的结构强度明显大于现有活塞环的表面结构强度。
以上所述实施例仅表达了本发明的某种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。