專利名稱：汽車活塞用合金陶瓷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種汽車活塞用合金陶瓷及制造方法。
現(xiàn)有的汽車活塞，大部分為鋁合金材料制作，有熱變形大，傳熱損失大，耐磨性差，環(huán)壁剛度弱等缺點，難于適應(yīng)現(xiàn)代汽車技術(shù)的要求，為此，新近開發(fā)的鑲環(huán)或鑲套活塞由于工藝復(fù)雜，熱應(yīng)變不一致等缺點而難以保證成品率，且以上活塞均不能燃燒油水混合燃料。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種具有與鋁質(zhì)活塞同樣的機械強度，又具有良好的熱穩(wěn)定性，耐磨性，隔熱性、適應(yīng)性、加工和制作工藝簡單的高空隙率汽車活塞合金陶瓷及其制造方法。
本發(fā)明的技術(shù)實施方案為由三氧化二鋁、粘土經(jīng)特定工藝制成高空隙率合金陶瓷陶坯，在陶瓷的表面及空隙中有經(jīng)浸滲或電滲的合金。
本發(fā)明制造方法為①將三氧化鋁與粘土按比例混合磨細成粉狀，加水調(diào)和成懸浮泥漿；②將懸浮泥漿注入模具中，置-8℃以下低溫中快速凍結(jié)；③將凍結(jié)物置于低溫下真空干燥，由于泥漿含水量較高，經(jīng)凍結(jié)后具有成型強度，因此可制成空隙率達50～70％的高空隙率陶坯；④然后經(jīng)高溫煅燒成陶器；⑤出爐后，立即沖入蒸汽或熱水，使水汽在陶瓷空隙中快速揮發(fā)，以疏通各空隙間的微隔膜；⑥將疏孔后的陶器置于干燥器中干燥；⑦將干燥的高空隙率陶瓷就熱置于金屬溶液中浸滲或置于電解液中電滲，使金屬成份有效地進入陶瓷的空隙之中，使之成為具有金屬材料的韌性強度和陶瓷的剛硬性的一種合成材料。
所說的二氧化鋁與粘土的比例為1∶3～6；懸浮泥漿的含水量為55～70％；所說的-8℃以下低溫快速凍結(jié)時間為20～40分鐘，凍結(jié)物真空干燥時間為16小時以上，所說的高溫煅燒溫度為980～1100℃，煅燒疏孔后，干燥溫度為400～600℃。
所說的合金覆層，可以為鋁質(zhì)及其它金屬材料。
所得到的合金材料，可制成汽車活塞、發(fā)動機活塞等零部件。
用于制造發(fā)動機活塞時，在成型后可在頂部貼鑲催化片。
本發(fā)明的合金陶瓷，由于有高空隙率的陶瓷作結(jié)構(gòu)體，用鋁質(zhì)材料填鑄空隙，使零件具有了陶瓷的熱穩(wěn)定性，耐磨性和鋁質(zhì)材料的機械強度，可適應(yīng)于高溫工作環(huán)境和延長使用壽命。由于有了熱穩(wěn)定性的保證，其隨圓形截面的高難度加工即可簡化為普通的圓截面加工。由于陶瓷的隔熱作用，其熱損失較鋁質(zhì)活塞降低30％以上，可提高燃燒效率和燃燒性能。所制得的活塞由于含有陶瓷成份，其質(zhì)量較鋁質(zhì)輕，運動慣量小，可降低自身能量損失。又由于有催化片的作用，可燃燒多種燃料，并能保證燃燒充分，降低有害物質(zhì)的排放。陶瓷資源廣泛，可節(jié)約大量的有色金屬。
實施例1將三氧化二鋁與粘土按1∶4的比例混合磨細成粉狀，加水調(diào)和成懸浮泥漿，懸浮泥漿的含水量為60％，將懸浮泥漿注入鋁質(zhì)模具中，置-8℃低溫中快速凍結(jié)40分鐘，將凍結(jié)物置于-2℃溫度下真空干燥，得到空隙率達50～60％的高空隙率陶坯，脫模、檢查元裂縫、離析和不勻現(xiàn)象后，經(jīng)1000℃的高溫煅燒成陶器，出爐后，立即沖入蒸汽或熱水，使水汽在陶瓷空隙中快速揮發(fā)，以疏通各空隙間的微隔膜，將疏孔后的陶器置于500℃的爐具中干燥，將干燥后的高空隙率陶瓷就熱置于鋁合金溶液中浸滲，使金屬成份有效地進入陶瓷的空隙之中，使之成為具有鋁質(zhì)的韌性強度和陶瓷的剛硬性的合金材料。
用上述方法得到的合金陶瓷毛坯，經(jīng)機械工，制成合金陶瓷活塞，成型后于預(yù)部用環(huán)氧樹酯鑲貼上鎳催化片即可。
實施例2將二氧化二鋁與粘土按1∶3的比例混合，磨細成粉狀，加水調(diào)和成泥漿，制成含水量70％的懸浮泥漿，將懸浮泥漿注入模具中，置-10℃的低溫下快速凍結(jié)20分鐘，將凍結(jié)物置于-2℃溫度下真空干燥16小時，制成高空隙率陶坯，脫模檢查無裂縫，離析和不均勻現(xiàn)象后，經(jīng)980～1100℃的高溫煅燒成陶器，出爐后立即沖入熱水，使水汽在陶瓷空隙中快速揮發(fā)，以疏通各空隙間的微隔膜，將疏孔后的陶器置500℃的爐具中干燥，按需要，將干燥后的高空隙率陶瓷就熱置于電解液中電滲，使金屬成份有效地進入陶瓷的空隙之中，使之成為具有鋁質(zhì)的韌性強度和陶瓷的剛硬生的一種合金材料。
以上得到的合成材料經(jīng)精密機械加工，可制成各種適應(yīng)于高溫工作環(huán)境零部件。
實施例3將三氧化二鋁與粘土按1∶5的比例混合，磨成粉狀，加水調(diào)和成泥漿，制成含水量為55％的懸浮泥漿，將懸浮泥漿注入鋁質(zhì)模具中，置-8℃低溫快速凍結(jié)20～40分鐘，將凍結(jié)物置于低溫真空干燥，制成高空隙率(68％)的陶坯，脫模檢查無裂縫、離析和不均勻現(xiàn)象后，經(jīng)1100℃高溫煅燒成陶器，出爐后立即沖入蒸汽，使水汽在陶瓷空隙中快速揮發(fā)，以疏通各空隙間的微隔膜，將疏孔后的陶器置600＋9的爐具中干燥，將干燥后的高空隙率陶瓷就熱置于金屬溶液中浸透，使金屬成份滲入陶瓷的空隙之中。
權(quán)利要求
1.一種汽車活塞用合金陶瓷，其特征在于由三氧化二鋁、粘土、合金陶瓷結(jié)構(gòu)體，其空隙率為50～70％，在陶瓷的表面及空隙中有經(jīng)浸滲或電滲的合金覆層。
2.如權(quán)利要求1所說的合金陶瓷，其特征在于合金覆層為鋁質(zhì)及其它金屬材料。
3.一種權(quán)利要求1所說的合金陶瓷的制備方法，其特征在于①將三氧化二鋁與粘土按比例混合磨細成粉狀，加水調(diào)和成泥漿，制成含水懸浮泥漿；②將懸浮泥漿注入模具中，置-8℃以下低溫中快速凍結(jié)；③將凍結(jié)物置于低溫下真空干燥，成空隙率達50～60％的高空隙率陶坯；④經(jīng)高溫煅燒成陶器；⑤出爐后，立即沖入蒸汽或熱水，使水汽在陶瓷空隙中快速揮發(fā)，以疏通各空隙間的微隔膜；⑥將疏孔后的陶器置于干燥爐具中干燥；⑦將干燥后的高空隙率陶瓷就熱置于金屬溶液中浸滲或置于電解液中電滲，使金屬成份有效地進入陶瓷的空隙之中。
4.如權(quán)利要求3所說的制備方法，其特征在于所說的三氧化二名與粘土的比例為1∶3～6；懸浮泥漿的含水量為55～70％。
5.如權(quán)利要求4所說的制備方法，其特征在于所說的-8℃以下低溫快速凍結(jié)時間為20～40分鐘；凍結(jié)物真空干燥時間為16小時以上；真空干燥溫度為-2℃～-3℃。
6.如權(quán)利要求4所說的制備方法，其特征在于所說的高溫煅燒溫度為980～1100℃，煅燒疏孔后，干燥溫度為400～600℃。
7.如權(quán)利要求2所說的合金陶瓷，其特征在于制成的合金陶瓷 活塞，成型后于頂部鑲貼有鎳催化片。
全文摘要
本發(fā)明提供一種汽車活塞用合金陶瓷，由三氧化二鋁、粘土經(jīng)特定工藝制成高隙率合金陶瓷結(jié)構(gòu)體，在陶瓷的表面及空隙中有經(jīng)浸滲或電滲的合金覆層。本發(fā)明的合金陶瓷，由于有高空隙率的陶瓷作結(jié)構(gòu)體，用鋁質(zhì)及其它金屬材料填鑄空隙體，使零件具有了陶瓷的熱穩(wěn)定性、耐磨性和鋁質(zhì)金屬材料的機械強度，可適應(yīng)于高溫工作環(huán)境和延長使用壽命。本發(fā)明具有簡化加工工藝，降低熱損失30％，可提高燃燒效率和燃燒性能，質(zhì)量較輕，運動慣量小等優(yōu)點。
文檔編號C04B41/51GK1129201SQ9510181
公開日1996年8月21日 申請日期1995年2月14日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月14日
發(fā)明者李德貴 申請人:李德貴