化学镀镍技术用于提高进口发动机气缸耐磨性的探讨

化学镀镍技术用于提高进口发动机气缸耐磨性的探讨

化学镀镍技术用于提高进口发动机气缸耐 磨性的探讨

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张毅(黑龙江交通高等专科学校哈尔滨l~mo)

摘要:车文扼要地开绍了化学镀镍技术的特点.针对发动机实际工况,进行快速模拟磨损对比试验,建立T

材料的磨损规律数学模型,井绘制了负荷——速度——磨损量三维衄面图对化学镀镍磷台盒的耐磨性进行较全

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K日m:CllmlicalelatingNickd(Wear—d醴眦 在进口汽车中,大部分汽油发动机是整体式缸 体.随着使用时间的延长,其中很多已进入了维修 期,对于发达国家,这种发动机磨损超限后,采用更 换中节自办法或报废处理;而在我国,一般是采用镶 亩蔓铸铁(或台金铸铁)缸套的办法,恢复其使用寿 命,但效果很差,均不超过十万公里.

对于高性能发动机,缸套材料和表面加工方法都 已得到改进,寻求表面强化以大幅度提高缸套表面滑 动特性的研究变得十分活跃.气缸套的表面强化处理 工艺有:氮化,磷化,镀铬,热喷涂,化学镀镍,复 合镀以及表面激光强化等新工艺,使工作表面的性能 有了较大提高….

1化学镀镍技术特点

化学镀镍技术的发展历史较长,在镀液稳定的情 况下获得完善的镍磷合金镀层是1944年美国 ABrenner和G.Pdddell研制的_2.从那以后化学镀镍 的发展才真正进A一个新阶段:午多国家都对这一新 型镀镍方法进行了大量的研究工作,但直到50年代后 期,才应用于工业.在我国,化学镀镍工艺也一直受到 科研人员的重视,尤其是近f年,其发展尤为迅速. 化学镀镍磷合金层性能优越,其工艺原理是:不需 外加电流,利用还原剂在零件表面上发生催化反应,获 得镀层的方法具有操作方便,工艺简单,镀屡均匀, 2000年第4期

在活化的非金属零件表面上直接施镀的优点.镀态 下,镍磷镀层的硬度就很高,耐磨性好经过热处理 后,其镀层的组织结构和性能均得以改变,其硬度和耐 磨性以及与基体材料的结合强度均能明显提高此

外,化学镀镍磷合金层还具有较高的化学稳定性,抗蚀 性;孔隙率低,有光亮的外观;镀后不用加工等特点. 2耐磨性对比试验

由于TOYOTA12R发动机适用范围广,有一定的 代表性,因此选用它作为本次研究的具体对象. (1)试验条件

1)试件:由于我国发动机普遍采用高磷铸铁材 质制造,因此以高磷铸铁缸套作为对比材质和基本参 照件.化学镀镍试件基材选用A3钢(施镀工艺参数 略)

2)磨轮:选用45号钢,外圆面镀铬,以保证与 镀铬活塞环材质相同

3)摩擦磨损试验机:由于率次试验的速度范围 较宽,在Mm00试验机上无法进行,所以自行设计 磨损试验机.其特点为转速高,且在全部转速范围内 无共振现象,并可无级调速.

4)润滑方式:选用8号机油,人工间歇润滑, 以保证磨损表面无粘着现象为原则. 5)其它仪器:AEL一200电子分析天平(精度 17 7Z ,

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0.hng)转速表(量程60,24000r/min)一 (2)试验设计

选择试验方法是科学研究过程中的关键问题,尤 其对于多因素多水平的试验,这一点更为重要.本试 验采用回归旋转设计,即可克服正交设计的缺点.又

可减少试验次数:

影响发动机气缸磨损的主要原因是负荷,速度, 温度等工况,其中负荷和速度工况在很大程度上影响 到缸孔内表面的应力状态,对气缸磨损的影响严重. 因此,确定活塞相对于缸壁的运动速度以及缸壁所受 到的侧压力为试验因素,磨损量(失重量)作为耐磨 性指标.