[发明专利]一种高硬度耐磨活塞销及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高硬度耐磨活塞销及其制备方法，首先将基体材料粉末、Co‑Cr‑W系合金粉末分别与粘结剂混炼，制粒获得基体材料和高硬度耐磨涂层材料喂料，然后利用注射成形技术将基体材料喂料和Co‑Cr‑W系合金涂层材料喂料依次注入到模具型腔中得到产品生坯；再将生坯中的粘结剂经催化脱脂、热脱脂工艺脱除，最后共烧结致密化得到Co‑Cr‑W系高硬度耐磨活塞销。本发明具有工艺简单、包覆层与基体的结合性能好，具有高硬度耐磨的特点。

技术领域

本发明属于耐磨材料制备技术领域，具体涉及一种高硬度耐磨活塞销及其制备方法。

背景技术

近年来，发动机在向着高功率、高载荷和轻量化的方向不断发展，随之对活塞销的重量强度及可靠性等也提出了更高的要求，这就需要从结构和材料上进行不断的革新和优化。活塞销处于汽缸内部，工作时形成告诉运动，惯性力较大，尤其对于告诉发动机，往复惯性力最高可达自重的3000倍以上，活塞销在工作过程中传递载荷及运动，活塞销表面的磨损是导致活塞销失效的主要原因。

传统的活塞销为钢制材质，设计结构为内孔圆柱形，参照GB/T 25361.1-2010标准，活塞销的材料一般为低碳钢或低碳合金钢，如16MnCr5、31CrMoV9、SAE1016或20MnV等，再经过外表面渗碳或渗氮淬硬，精磨和抛光等加工工序获得。但这些材料和工艺所制备的活塞销有如下缺点：

1、工艺过程繁琐，材料利用率低，使用寿命低。

2、渗碳层或渗氮层厚度不易控制。

3、性能稳定性差。

在小而复杂零件的制备工艺方面，国内外采用的制造方法主要是粉末冶金技术，它是通过利用金属粉末作为原料经过成型和烧结制备各种类型制品的冶金技术，而通过粉末冶金的方式制造的汽车零部件精度高、材料利用率高、制造成本低等优点迅速得到汽车市场的青睐。

Co-Cr-W系合金在具有较高的硬度及稳定性，常采用激光熔覆、等离子熔覆、热喷涂等技术在金属表面制备Co-Cr-W系合金涂层，但由于其制备过程中有大量热量输出导致基体变形，涂层内应力大产生微裂纹，零部件使用过程中涂层剥落，导致产品失效。

发明内容

本发明为解决上述现有技术不足，本发明的目的在于提供一种高硬度耐磨活塞销及其制备方法；所述制备方法，工艺简单、制作成本低，可在各种异型活塞销表面制备具有一定厚度Co-Cr-W系合金耐磨耐高温包覆层；所制备的包覆层厚度均匀、与基体结合性好，具有较好的耐磨耐高温性能，可明显提高活塞销的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明一种高硬度耐磨活塞销的制备方法，包括以下步骤：

步骤一

将基体粉末与粘接剂A混炼、制粒获得基体材料喂料；将包覆层粉末与粘接剂B混炼、制粒，获得包覆层喂料，所述基体粉末选自铁基合金粉末、镍基合金粉末、钴基合金粉末、钛合金粉末中的一种；所述包覆层粉末为Co-Cr-W系合金粉末；

步骤二

将基体材料喂料注入模具型腔，冷却，获得基体生坯，再于基体生坯表面注入包覆层喂料；获得复合结构生坯；

步骤三

将复合结构生坯先于硝酸气氛下进行催化脱脂，再于保护气氛下进行热脱脂，获得预烧结坯体；预烧结坯体进行烧结即得活塞销制品。

优选的方案，所述基体粉末选自铁基合金粉末、镍基合金粉末中的一种。

优选的方案，所述基体粉末的粒径为5～50μm，优选10-30μm，进一步的优选10～20μm。

在本发明中，基体粉末、包覆层粉末优选采用气雾化制备的粉末。