提高发动机性能的复合化学镀研究..doc

发动机用铝合金化学复合镀研究 邵红红 纪嘉明* 【摘要】 论述了Ni-P-SiC化学复合镀表面技术应用于铝质发动机重要零部件上的优越性。借助扫描电镜、能谱仪、磨损机、显微硬度计等设备对复合镀层的表面状态、组织结构及性能进行综合分析。结果表明，随着镀液中SiC粒子添加量的增加，镀层中SiC的含量也不断增加。复合镀层中SiC粒子均匀分布于Ni-P合金基体。通过系列的工艺试验，找出了SiC的最佳添加量。同时对复合镀层的高硬度、高耐磨进行了分析说明。 叙词： 发动机；化学复合镀；铝合金 中图分类号：TG156.8 文献标识码：A Study on Electroless Ni-P-SiC Composite Coatings of Improving Engine Property SHAO Hong-hong JI Jia-ming (Jiangsu University of Science and Technology) Abstract The superiority which composite coatings can be applied to important parts of the aluminum engine has been discussed. With scanning electromicroscope, spectrometer, wear test meter and microhardometer, the authors analyze synthetically the surface condition, microscopic structure and properties of the composite electroless coatings. The results show that with the increase in the quantity of SiC particles in bath, the SiC particles in the composite coating gradually increase and they are evenly distributed throughout the matrix of electroless Ni-P alloy. At the same time, the authors find out the best SiC additive quantity by a series of experiments and study the mechanism of the greater hardness and wear resistance of composite coating. Key words: engine; electroless composite coating;aluminum alloy 前言 汽车重量是直接影响燃油经济性的最大因素。除车身和汽车底盘外，发动机在汽车总重量中也占相当大的比例。铸铁传统上一直是最普通的发动机机体材料。近年来，已经开发了各种重量轻的铝合金材料，并已应用到汽车发动机机体和活塞的生产。在发动机各系统中，因摩擦而造成的损失占总功率的40%以上。这部分功率损失的一半以上是属于活塞、活塞环和气缸之间的摩擦损失[1]。所以从铸铁机体改成铝质机体，则要求表面工艺必须能克服铝材固有的性能缺陷。即提高铝合金表面硬度和耐磨性，以便降低摩擦损失，保证发动机所有配合件的耐用性。 1 表面处理工艺的选择 当前国内外就铝合金表面处理而言，最常用的主要有阳极氧化、电镀、气相沉积、电刷镀、热喷涂、化学镀等。阳极氧化工艺环境恶劣，且对表层硬度、耐磨性的提高远不如其它几种工艺。电镀由于其较高的工作效益，施镀范围广，受到了较大应用。但电镀最大的弱点就是均镀性能差，存有尖角效应，对形状复杂的零件或有深孔的零件，镀层厚度相差很大，甚至不能实现电镀。此外，电镀与阳极氧化一样，仅在表层发生物理化学反应，有明显的分界面，内应力较大，因而在外力的作用下极易剥落。且电镀污染严重。气相沉积等能明显提高铝合金表面的硬度、耐磨性、耐热性。但这类处理方法工艺成本高，需特殊的设备。化学镀是目前国内外发展最快的一种表面处理技术。它具有独特的物理、化学和机械性能。铝合金Ni-P化学镀后，硬度、耐磨性高，摩擦系数低。且能提高燃料燃烧时的耐腐蚀性。此外，化学镀镍工艺设备简单，无毒无污染。不需要电源。尤其对几何形状复杂的镀件，能获得厚度均匀的镀层。基于化学镀具有良好的工艺性能和使用性能，因此，为了进一步改善镀层的物理和化学性能，本文在化学镀的基础上，加入细小的SiC颗粒与其