专利名称：摩托车化油器用铝质柱塞及其制造方法
技术领域：
本发明涉及机动车发动机化油器柱塞部件改进技术，特别是一种可用于摩托车、轻骑或其他三轮机动车的化油器用铝质柱塞及其制造方法。
柱塞是化油器内部精密部件。工作时，柱塞在化油器泵体内上下运动，其端部常在化油器高压虹吸气体和混合气强烈侵蚀下工作，故要求材料性能应具备抗高低温，耐振动，耐热循环，耐负压迫和很高的表面硬度及耐磨性。但现有的化油器用柱塞都是由铜质为主的材料制成，因铜质基体的表面处理硬度不高(一般只达到HV200)，耐磨性能差(耐磨损耗量10万次达0.02克)，又经常处在强烈气体下工作以及不停地上下往复运动而磨损严重，使摩托车发动机工作不稳定，特别是怠速部分不稳定，增大油耗，使用性能受到很大影响。
本发明的目的是提供一种采用以铝质材料为主制造的摩托车化油器用柱塞及其制造方法工艺，使得在抗高低温、热循环、耐磨、耐振动性能，以及表面处理等加工性方面能得到极大改善，从而提高发动机的使用性能。
本发明是以如下技术方案实现的，由于柱塞在工作时是在化油器泵体内上下运动，其底端部常在化油器高压虹吸气体和混合气强烈侵蚀下工作，经反复试验测试，发现采用铝质材料制成的柱塞，其表面膜层处理效果方面优于铜质柱塞，且表面处理工艺比铜质的容易实现，故本发明人选择采用以金属铝为主要材料制成的铝质基体的柱塞及一整套相适应的生产工艺。本发明的具体技术特征在于柱塞的基体材料主要由金属铝制成，另还含有少量或微量铜、镁、锌、铬等金属，其具体配方中所含各原材料的重量份之比为铝∶铜∶镁∶锌∶铬＝97～99.5∶0.02～0.10∶0.40～0.90∶0.02～0.10∶0.02～0.10。
本发明铝质柱塞的制造方法如下其具体工艺步骤包括备料(原材料代号为A6063S)、切料、冲床冷挤成型、(无芯磨床)外圆粗磨、机加工(精密数控机床精加工)、(无芯磨床)外圆精磨、检验、包装成品等步骤，其特征是其工艺步骤还依序包括将精加工(精磨)后的柱塞进行化学除油—清洗—阳极氧化(上挂具进行表面氧化)处理—清洗—活化处理—染色处理(着色处理)—清洗—封闭处理—烘干。
以下结合附图对本发明的两个实施例作进一步详细说明。
图1是一种外表面可处理成灰色、深灰色或古铜色的柱塞的结构示意图(外径Φ13～Φ20mm，长度为20～50mm)。
图2是一种外表面可处理成金黄色的柱塞的结构示意图(外径尺寸规格为Φ20～Φ24mm，长度为20～50mm)。
其中1～柱塞基体，2～柱塞底端部。
本发明柱塞件的基体材料在具体设计时，在配方中还可另外添加有铁、锂、锰及硅等原料，在配方中所添加的各原料重量份跟铝的重量份之比为铝∶铁∶锂∶锰∶硅＝97～99.5∶0.10～0.40∶0.02～0.10∶0.02～0.10∶0.20～0.60。
本发明在具体采用前述方法步骤进行制造时，其中所述的化学除油工序步骤是指将精加工后的柱塞浸泡在一定浓度的磷酸和强酸的混合液中，其中所用磷酸和强酸(如硫酸、盐酸、硝酸等)的重量份之比为磷酸∶强酸＝40～60∶10～20。其中的强酸可用市售的工业硫酸、盐酸或硝酸等。浸泡除油的温度掌握在100℃以下。
其中所述的阳极氧化(即进行表面氧化)处理步骤是指将柱塞放置在挂具上置入一定浓度的酸性导电溶液中通电进行表面氧化，而这种酸性导电溶液是由草酸和强酸(如硫酸、盐酸等)的混合液组成，其中草酸和强酸在溶液中的百分比浓度分别是2～6％和10～20％。采用阳极氧化(为一种常规电化学反应)的目的是对柱塞进行表面氧化处理以产生一层电化学氧化膜后可提高表面硬度和耐磨性，操作可按常规的阳极氧化工艺步骤进行，其通电电流可控制在2.5A/dm2，时间在60～80分钟。
其中所述的活化处理步骤是指将经过上一道阳极氧化处理并经清洗后的柱塞置入百分比浓度为0.5～3％的冰乙酸溶液中进行浸泡处理。活化处理的目的是清除柱塞基体表面与空气接触后所产生的一层疏松的氧化膜，以利下一道工序的顺利进行。
其中在所述的染色处理步骤中，染色工具可采用耐酸碱腐蚀的容器(如塑料槽)。染色处理步骤是指将经过活化处理后的柱塞置入有机直接染料(化工店市售产品)中进行染色。
参照附图1，当欲将柱塞的表面处理成灰色或深灰色时，其染色所用的有机直接染料可采用百分比浓度为0.5～1％的酸性元NBL染料，染色时间掌握在5～15分钟。当欲处理成古铜色表面时，其染色所用的有机直接染料可采用百分比浓度为1～3％的有酸性元NBL、溶蒽素和茜素黄组成的三种混合染料，染色时间仍掌握在5～15分钟。当欲处理成金黄色表面时(见图2)，其染色所用的有机直接染料可采用百分比浓度为0.5～1.5％的溶蒽素染料，染色时间依然掌握在5～15分钟。
其中所述的封闭处理步骤是指将经过染色处理(着色处理)并经过清洗后的柱塞置入90℃～100℃的近沸水中浸泡处理。封闭操作可在普通铝锅中进行，由于柱塞在染色过程中表面总会残留一些微气孔(没有着色到)，放在近沸水中进行加热封闭处理后，因水温较高，柱塞表面染料膜层吸热膨胀后将会自行让微气孔进行填塞封闭，实现全面(百分之百)的牢固着色，增强使用稳定性。
本发明采用铝质材料代替铜质材料生产加工柱塞，表面经前述氧化染色等特殊表面处理，与现有技术比较，其性能如抗高低温，耐振动，耐热循环，耐磨损等皆优越于铜质柱塞，其表面硬度可达HV300以上(增大50％以上)，怠速稳定性好，且表面处理工艺比铜质的容易，加工经济性好，膜层细致无龟裂，能自然上色，因而是摩托车柱塞生产的最佳基体材料。
权利要求
1.一种摩托车化油器用铝质柱塞，其特征是该柱塞基本材料主要由金属铝制成，另还含有少量或微量的铜、镁、锌、铬，其配方中所含各原料的重量份之比为铝∶铜∶镁∶锌∶铬＝97～99.5∶0.02～0.10∶0.40～0.90∶0.20～0.10∶0.02～0.10。
2.根据权利要求1所述的铝质柱塞，其特征是柱塞基体材料的配方中还可另外含有铁、锂、锰及硅原料，在具体配方中所添加的这些原料的重量份跟铝的重量份之比为铝∶铁∶锂∶锰∶硅＝97～99.5∶0.10～0.40∶0.02～0.10∶0.02～0.10∶0.20～0.60。
3.一种如权利要求1所述的摩托车化油器用铝质柱塞的制造方法，其具体工艺步骤包括备料、切料、冲床冷挤成型、外圆粗磨、机加工、外圆精磨、检验、包装成品，其特征是其工艺步骤还依序包括将精加工后的柱塞进行化学除油—清洗—阳极氧化处理—清洗—活化处理—染色处理—清洗—封闭处理—烘干。
4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征是所述的化学除油工序步骤是指将精加工后的柱塞浸泡在一定浓度的磷酸和强酸的混合液中，其中所用磷酸和强酸的重量份之比为∶磷酸∶强酸＝40～60∶10～20。
5.根据权利要求3所述的制造方法，其特征是所述的阳极氧化处理步骤是指将柱塞放置在挂具上置入一定浓度的酸性导电溶液中通电进行表面氧化，而这种酸性导电溶液又是由草酸和强酸的混合液组成，其中草酸和强酸在溶液中的百分比浓度分别是2～6％和10～20％。
6.根据权利要求3所述的制造方法，其特征是所述的活化处理步骤是指将经过上一道阳极氧化处理并经清洗后的柱塞置入百分比浓度为0.5～3％的冰乙酸溶液中进行浸泡处理。
7.根据权利要求3所述的制造方法，其特征是所述的染色处理工艺步骤是指将经过活化处理后的柱塞置入有机直接染料中进行染色。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其特征是在染色处理步骤中，当欲将柱塞的表面处理成灰色或深灰色时，所用的有机直接染料可采用浓度为0.5～1％的酸性元NBL染料，染色时间掌握在5～15分钟，当欲处理成古铜色表面时，其染色所用的有机直接染料可采用浓度为1～3％的有酸性元NBL、溶蒽素和茜素黄组成的三种混合染料，染色时间掌握在5～15分钟，当欲处理成金黄色表面时，其染色所用的有机直接染料可采用浓度为0.5～1.5％的溶蒽素染料，染色时间掌握在5～15分钟。
9.根据权利要求3所述的制造方法，其特征是所述的封闭处理步骤是指将经过染色处理并经过清洗后的柱塞置入90℃～100℃的近沸水中浸泡处理。
全文摘要
一种摩托车化油器用铝质柱塞及其制造方法,其特征是该柱塞基体材料主要由铝制成,另还含有少量或微量的铜、镁、锌、铬等金属,其工艺步骤还依序包括:将精加工后的柱塞进行化学除油—清洗—阳极氧化处理—清洗—活化处理—染色处理—清洗—封闭处理—烘干。本发明采用铝质材料代替铜质材料加工柱塞,经过氧化染色等特殊表面处理,使抗高低温,耐振动,耐热循环,耐磨损等性能皆优越于铜质柱塞,表面硬度可达HV300以上,怠速稳定性好,加工经济性好,膜层细致无龟裂,能自然上色。
文档编号C25D11/04GK1307182SQ00111670
公开日2001年8月8日 申请日期2000年2月2日 优先权日2000年2月2日
发明者陈仁春 申请人:陈仁春