电镀技术在现代汽车中的应用1电镀技术在现代汽车中的应用1叶志强

电镀技术在现代汽车中的应用(1),电镀技术在现代汽车中的应用(1)

活塞、活塞环、连杆是汽车发动机三大运动部件，其摩擦损失约占发动机全部损失的40~50%。减轻活塞、活塞环、连杆的重量，改善其摩擦环境，对降低发动机振动、噪音、减少油耗都有巨大的意义。以往的活塞不进行任何表面处理或只是进行化学浸锡；活塞环采用镀铬、磷化；连杆只有连杆螺栓进行氧化处理；连杆上的轴瓦采用电镀Pb―Sn二元合金及电镀Sn处理这些电镀层已不能满足现代发动机高速、高功率化、紧凑化及EGR技术发展的需要。 活塞　　日本近期研制的AC8A高硅铝合金活塞，与传统活塞相比，这种活塞缩短了活塞顶面与连杆销之间的高度，减少了围裙的面积与壁厚，将三道环槽改为二道环槽，而且减少了环槽的宽度，从而减轻了系统的重量，减少了摩擦损失。然而也带来了一些负面影响：系统的散热条件恶化，易引起活塞环与环槽之间烧损胶合，活塞顶部产生热龟裂；起导向作用的活塞围裙，由于面积的缩小，与缸壁的摩擦压力增大，润滑条件变差，易造成振动、噪音、摩擦损失增大。传统的镀锡工艺，对初期磨合有着很大的作用，但镀锡层很快就磨没了，不能长久改善摩擦环境。采取的对策：　　在第一道环槽以上部位进行硬质氧化处理。氧化膜的硬度与厚度根据活塞排气量不同有所不同，一般为30～90µm、HV350左右；　　活塞围裙多采用MD、MPC工艺处理。采用高压空气喷涂MoS2微粉处理(MPC)的效果最佳。其原因包括：活塞表面受到MoS2微粒的高速冲击，表面微观面貌发生变化，形成油膜层；活塞表面受到高速微粒的冲击，温度升高有利于MoS2向基体扩散，因此具有持久的润滑效果；该处理工艺还具有成本低、无污染、不改变尺寸等优点。　　活塞环表面处理　　文献介绍降低活塞环摩擦力40％，即可降低中低速燃料费7％。现代发动机的第一道环多采用高强度不锈钢，表面进行氮化热处理，继而再镀上一薄层Ni-Co-P-Si3Ni4复合镀层。镀层中增加Si3Ni4含量，环的耐磨性提高，对缸套的磨损量增加；镀层中增加Co含量，可减少对缸套的磨损量；镀层中增加P含量，镀层的硬度和脆性增加，可减少对缸套的胶合。此外，活塞环还可以采用PVD方法涂复CrN或TiN，或在镀铬表面上犁沟，在沟中喷涂陶瓷工艺。 连杆　　一汽二发厂根据美国技术标准，在生产中利用电镀技术修复内孔加工尺寸超差的连杆。这种修复镀铜必须使用氰化物镀液，且镀层只限于内孔，整个电镀过程必须确保无渗氢发生。　　轴瓦　　为了防止镀层中的Sn向基体热扩散形成脆性相，在大功率发动机的轴瓦上，需要在基体上加镀一层镍栅，采用电镀Pb―Sn―Cu三元合金代替Pb―Sn二元合金镀层。　　进、排气阀　　进、排气阀的摩擦损失约占发动机能量损失的2%。减少损失的措施：缩小进、排气阀的结构尺寸，使用轻质材料。例如采用钛合金代替耐热钢。工作在750°C高温下，又有发动机排出气体中鳞屑的摩擦，钛质排气阀会发生激烈的氧化，必须进行表面处理，通常采用喷钼、盐浴炉渗氮处理。最近引人注目的处理方法为等离子体渗炭处理，该工艺对环境影响小，表面形成的TiC硬化层比耐热钢盐浴炉处理的渗氮层深50µm，硬度达到HV700，耐氧化、耐磨性与耐热钢气阀一样，处理成本比盐浴炉处理贵一些。　　排气筒、消音器　　安装在汽车底盘部位的排气系统既受到路面泥浆、砂石的冲击等环境腐蚀，又要经受400°C以上高温废气的冲刷和氧化腐蚀，工作环境十分恶劣。排气系统的材料多选用不锈钢、热镀铝板。在工作使用过程中，镀铝板经常发生镀层发黑、锈蚀现象。整车耐蚀试验40个循环有5级腐蚀发生，耐蚀性不及不锈钢。热镀铝中加入硅元素，可抑制铁铝合金层的生长，改善加工性能。热镀铝板的使用寿命，与镀层的厚度、成型工艺、工作温度有关。

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