專利名稱：鋁合金缸體內壁陶瓷涂層的等離子體電解沉積方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于鋁合金缸體內壁陶瓷涂層的制備方法及其制備裝置，特別涉及一種鋁合金缸體內壁陶瓷涂層的等離子體電解沉積方法及裝置。
背景技術：
汽車、摩托車的輕量化是一個很重要的發(fā)展趨勢。為了減輕車身的重量，科技人員做了大量的工作。把車身材料的全部或是某一部分由密度大的鋼鐵材料換成密度小的鋁合金材料，可以大大減輕車身重量。發(fā)動機的重量在車身重量中占很大比重，因此如何減輕發(fā)動機的重量就成了科研人員思考的熱點。
由于鋁合金耐磨性差，將發(fā)動機由原來的鑄鐵材料換成鋁合金以后，如果不對鋁合金進行處理，將使發(fā)動機氣缸內壁與活塞接觸的部分產(chǎn)生嚴重磨損，大大減少發(fā)動機的使用壽命。目前一般采用的解決方法是在鋁合金發(fā)動機內部加一鑄鐵缸套，活塞環(huán)與鑄鐵缸套而不是與鋁合金材料進行摩擦，這樣可以避免鋁合金的磨損。這種方法存在的缺陷為工藝復雜，同時又增加了鋁合金缸體的重量。
本發(fā)明不須在鋁合金缸體內鑲嵌鑄鐵缸套，直接在鋁合金缸體內壁制備陶瓷層，提高了缸體的耐磨性.

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于克服上述在內燃機鋁合金氣缸內加裝鑄鐵缸套存在的缺陷，而提供一種在鋁合金缸體內壁采用等離子體電解沉積技術制備一層陶瓷膜的缸體內壁陶瓷涂層的等離子體電解沉積方法。
本發(fā)明的另一目的提供一種在鋁合金缸體內壁采用等離子體電解沉積技術制備一層陶瓷膜的鋁合金缸體內壁陶瓷涂層的等離子電解沉積裝置。
本發(fā)明的技術方案如下本發(fā)明提供的鋁合金缸體內壁陶瓷涂層的等離子體電解沉積方法，其特征在于，步驟如下1)對的鋁合金缸體進行清洗和除油預處理；
2)將放在冷卻池內的電解液儲液池中的電解液泵入鋁合金缸體內，所述的電解液為磷酸鈉溶液或與硼酸鈉溶液的混合溶液，所述電解液的重量百分比濃度為1-10％，其中，磷酸鈉含量與硼酸鈉含量的比值為95-100∶5-0；以放置在鋁合金缸體內的一不銹鋼棒作為陰極，以鋁合金缸體作陽極，接通與之相連的非對稱性交流電源，等離子體電解20-150分鐘；便在鋁合金缸體內制備一層5μm--50μm的陶瓷涂層。
所通入的非對稱性交流電源的正向電流密度2.5-10A/dm2，負向電流密度0.5-2.5A/dm2。
本發(fā)明提供的鋁合金缸體內壁陶瓷涂層的等離子電解沉積裝置，其特征在于，該等離子電解沉積裝置包括一非對稱性交流電源，該非對稱性交流電源1為正向電流密度2.5-10A/dm2，負向電流密度0.5-2A/dm2的非對稱性交流電源，該非對稱性交流電源有一陽極接頭和一接有不銹鋼棒的陰極；一放在冷卻池中的電解液儲液池，其正上方設置一用以固定鋁合金缸體的絕緣支架；該絕緣支架的上端安裝一呈∩型的導管；一循環(huán)泵，該循環(huán)泵的進液管位于電解液儲液池中。
本發(fā)明提供的鋁合金缸體內壁陶瓷涂層的等離子電解沉積方法，工藝簡單，操作簡便，其裝置結構簡單，可方便的地在鋁合金缸體內壁上制備一層陶瓷涂層，避免了在鋁合金缸體內壁鑲嵌鑄鐵缸套，解決了鋁合金缸體內壁的耐磨性難題，而且所制備的陶瓷層具有極好的耐磨性，可以大大減輕缸體的磨損，延長發(fā)動機的使用壽命。


附圖1為本分明提供的鋁合金缸體內壁陶瓷涂層的等離子電解沉積裝置的結構示意圖；附圖2為將鋁合金缸體6放在絕緣支架4上，用等離子電解沉積方法在鋁合金缸體6內制備陶瓷涂層工作原理示意圖；其中非對稱性交流電源1 冷卻池2 電解液儲液池3絕緣支架4 金屬陰極棒5 鋁合金缸體6循環(huán)泵7 導管8
具體實施例方式由圖1可知，本發(fā)明的鋁合金缸體內壁陶瓷涂層的等離子電解沉積裝置，包括一非對稱性交流電源1，該非對稱性交流電源1提供正向電流密度2.5-10A/dm2，負向電流密度0.5-2A/dm2，該非對稱性交流電源1有一陽極接頭和一接有不銹鋼陰極棒5的陰極；一放在冷卻池2中的電解液儲液池3，其正上方設置一用以固定鋁合金缸體6的絕緣支架4；還可在該絕緣支架4的上端安裝一呈∩型的導管8；一循環(huán)泵7，該循環(huán)泵的進液管位于電解液儲液池3中。
使用時，首先對發(fā)動機的鋁合金缸體進行清洗和除油預處理；再用絕緣支架4把發(fā)動機鋁合金缸體6固定在合適的位置(電解液儲液池3的正上方)，并將非對稱性交流電源1的正極接頭與鋁合金缸體6相連，并作為陽極，不銹鋼陰極棒5放在鋁合金缸體6內作為陰極；循環(huán)泵7的進液管放在電解液儲液池3中，循環(huán)泵7的出液管放在鋁合金缸體6內；工作時，開啟循環(huán)泵7，循環(huán)泵7將電解液儲液池3的電解液(所述的電解液為磷酸鹽溶液)輸送至鋁合金缸體6內，鋁合金缸體6內的電解液滿后，采用向外溢出的方式返回至電解液儲液池3中；也可采用將安裝在絕緣支架4上端的呈∩型導管8的一端放在鋁合金缸體6內，位于鋁合金缸體6內外的另一端的端口與鋁合金缸體6內的電解液的液面齊平；冷卻池2使電解液儲液池3的電解液的溫度不超過允許的范圍，以保證所制備陶瓷涂層的質量；接通非對稱性交流電源1，以鋁合金缸體作陽極，以放置在鋁合金缸體內的一不銹鋼金屬棒5作為陰極，等離子體電解20-150分鐘；便在鋁合金缸體內制備一層5μm--50μm的陶瓷涂層。
本發(fā)明實際上是將鋁合金缸體作為一個電解槽，同時它又是陽極。不銹鋼電極5為陰極。工作時陰極、陽極之間的電流、電壓由非對稱性交流電源來控制；增加電極，可同時處理的多個缸體。
實施例1，用本發(fā)明的裝置和方法在發(fā)動機鋁合金缸體內制備陶瓷涂層，其步驟如下1)對的鋁合金缸體進行清洗和除油預處理；2)將放在冷卻池內的電解液儲液池中的電解液泵入鋁合金缸體內，所述的電解液為磷酸鈉溶液，磷酸鈉溶液的重量百分比濃度為10％；以放置在鋁合金缸體內的一不銹鋼棒作為陰極，以鋁合金缸體作陽極，接通與之相連的非對稱性交流電源，
本實施例所通入的非對稱性交流電源的正向電流密度10A/dm2，負向電流密度2.5A/dm2。
實施例2，用本發(fā)明的裝置和方法在發(fā)動機鋁合金缸體內制備陶瓷涂層，其步驟如下1)對的鋁合金缸體進行清洗和除油預處理；2)將放在冷卻池內的電解液儲液池中的電解液泵入鋁合金缸體內，所述的電解液為磷酸鈉溶液與硼酸鈉溶液的混合溶液，其濃度為10％，在電解液中磷酸鈉含量與硼酸鈉含量的比值為98∶2；以放置在鋁合金缸體內的一不銹鋼金屬棒作為陰極，以鋁合金缸體作陽極，接通與之相連的非對稱性交流電源，等離子電解60分鐘；便在鋁合金缸體內制備一層15μm的陶瓷涂層。
本實施例所通入的非對稱性交流電源的正向電流密度10A/dm2，負向電流密度2.5A/dm2。
實施例3，用本發(fā)明的裝置和方法在發(fā)動機鋁合金缸體內制備陶瓷涂層，其步驟如下1)對的鋁合金缸體進行清洗和除油預處理；2)將放在冷卻池內的電解液儲液池中的電解液泵入鋁合金缸體內，所述的電解液為磷酸鈉溶液與硼酸鈉溶液的混合溶液，其濃度為10％，在電解液中磷酸鈉含量與硼酸鈉含量的比值為95∶5；以放置在鋁合金缸體內的一不銹鋼棒作為陰極，以鋁合金缸體作陽極，接通與之相連的非對稱性交流電源，等離子電解150分鐘；便在鋁合金缸體內制備一層50μm的陶瓷涂層。
本實施例所通入的非對稱性交流電源的正向電流密度10A/dm2，負向電流密度2.5A/dm2。
權利要求
1.一種鋁合金缸體內壁陶瓷涂層的等離子電解沉積方法，其步驟如下1)對的鋁合金缸體進行清洗和除油預處理；3)將放在冷卻池內的電解液儲液池中的電解液泵入鋁合金缸體內，所述的電解液為磷酸鈉溶液或與硼酸鈉溶液的混合溶液，所述電解液的重量百分比濃度為1-10％，其中，磷酸鈉含量與硼酸鈉含量的比值為95-100∶5-0；以放置在鋁合金缸體內的一不銹鋼棒作為陰極，以鋁合金缸體作陽極，接通與之相連的非對稱性交流電源，等離子體電解20-150分鐘；便在鋁合金缸體內制備一層5μm--50μm的陶瓷涂層。
2.按權利要求1所述的鋁合金缸體內壁陶瓷涂層的等離子電解沉積.方法，其特征在于，所通入的非對稱性交流電源的正向電流密度2.5--10A/dm2，負向電流密度0.5--2A/dm2。
3.一種權利要求1所述的鋁合金缸體內壁陶瓷涂層的等離子電解沉積裝置，其特征在于，該等離子電解沉積裝置包括一非對稱性交流電源(1)，該非對稱性交流電源(1)為正向電流密度2.5-10A/dm2，負向電流密度0.5-2.5A/dm2的非對稱性交流電源，該非對稱性交流電源有一陽極接頭和一接有不銹鋼棒(5)的陰極；一放在冷卻池(2)中的電解液儲液池(3)其正上方設置一用以固定鋁合金缸體的絕緣支架(4)；一循環(huán)泵(7)，該循環(huán)泵(7)的進液管位于電解液儲液池(3)中。
4.按權利要求3所述的鋁合金缸體內壁陶瓷涂層的等離子電解沉積裝置，其特征在于，所述的絕緣支架(4)的上端安裝一呈∩型的導管(8)；
全文摘要
本發(fā)明的鋁合金缸體內壁陶瓷涂層的等離子電解沉積方法，步驟為1)對鋁合金缸體進行清洗和除油預處理；2)將放在冷卻池內的電解液儲液池中的電解液泵入鋁合金缸體內，電解液為磷酸鈉溶液或與硼酸鈉溶液的混合溶液，電解液的重量百分比濃度為1－10％，其中，磷酸鈉含量與硼酸鈉的比值為95－100∶5－0；以缸體作陽極，以放在缸體內的不銹鋼棒作陰極，接通與之相連的非對稱性交流電源，等離子電解20－150分鐘；便在鋁合金缸體內制備一層的陶瓷涂層。裝置包括一具有陽極接頭和接有金屬陰極棒陰極的非對稱性交流電源，一放在冷卻池中的電解液儲液池，其正上方設一用以固定缸體的絕緣支架；一循環(huán)泵的進液管位于儲液池中；絕緣支架上端裝一呈∩型的導管。
文檔編號C25D11/08GK1514045SQ02160209
公開日2004年7月21日 申請日期2002年12月31日 優(yōu)先權日2002年12月31日
發(fā)明者夏原, 關永軍, 李方春, 原 夏 申請人:中國科學院力學研究所