树脂涂层在活塞环上的应用.pdf

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1、内燃机与配件2010年第1期树脂涂层在活塞环上的应用王星胡九见(安庆帝伯格茨活塞环有限公司，)[摘要]随着发动机向高转速、高负荷方向发展，引起活塞第一道环槽周边温度上升及冲击力增加，由此导致活塞槽材料铝向活塞环侧面上熔着，从而导致活塞环卡死和活塞环槽异常磨损的情况时常发生．作为对策，将固体润滑剂和树脂材料复合后涂覆在活塞环侧面，可有效防止这些异常现象的发生。(关键词]活塞环切树脂涂层PTFE二硫化钼熔着随着发动机向高转速、高负荷方向发展，引起活塞第一道环槽周边温度上升及冲击力增加。由此导致活塞槽材料铝向活塞环侧面上熔着．从而导致活塞环卡死和活塞环

2、槽异常磨损的情况时常发生，作为对策，将固体润滑剂和树脂材料复合后涂覆在活塞环侧面，可有效防止这些异常现象的发生。另外，为了提高磨合性。减小摩擦磨损，活塞环外圆喷涂特氟龙以及螺旋撑簧喷涂特氟龙也在应用之中。1树脂涂层的介绍树脂涂层的种类很多，在活塞环上最常用的有以下三种：1．1PTFE(聚四氟乙烯)阳FE又名聚四氟乙烯、特氟龙(英文名称为Teflon)，其晶体构造如图1，这种涂料可以在260。C连续使用，具有最高使用温度290—3000C，极低的摩擦系数O．06—0．07、良好的耐磨性以及极好的化学稳定性。优点：无色、分离效应好、低载下摩擦系数低。

3、缺点：高于315℃分解有毒气体、低承载能力、不可涂刷。圈1PTFE晶体构造1．2MoS，树脂涂层为了提高涂层的耐磨性将固体润滑剂MoS：(晶体构造如图2)加入有机粘结剂树脂涂层中，二硫化钼是一种极优良的同体润滑剂，质地比纯铅柔软，摩擦系数比石墨还小，一般为0．03一O．15。二硫化钼的晶体结构为六方晶系，是S—Mo—S的层状结构．因为每个分子层内的硫原子与钼原子的结合力很弱，所以分子层间产生一个低的剪切平面。同时二硫化钼分子层中的硫原子与金属表面的结合力又很强。为此，两摩擦面间加入二硫化钼就将金属间的摩擦转化为二硫化钼层状结构间的滑移，从而降低了

4、摩擦力减少磨损，起到了自润滑的作用，这种涂层的使用寿命有了显著提高。优点：高承载能力、宽温度范围、可涂刷、优异的粘附性、高承载下摩擦系数低、防摩擦腐蚀、寿命可延长(与石墨协同作用)。缺点：低载下摩擦系数较高、高承载下才能跑合、潮湿环境下摩擦系数高、只有灰黑色。圈2二硫化钼晶体构造1．3石墨树脂涂层石墨(晶体构造如图3)t包N以加入有机粘结剂树脂涂屡中。石墨为片状结构，层层之间可以滑移，王星胡九见：树脂涂层在活塞环上的应用摩擦系数小0．15～0．16。优点：高温下的热稳定性、分离性(金属构成)、潮湿环境下的良好润滑性、可导电性。缺点：与MoS2相比

5、。室温下使用寿命较短、只有黑色可选。圈3石墨晶体构适经过树脂涂层涂装后，具有以下特性：1、不粘性：几乎所有物质都不与特氟龙树脂涂膜粘合。很薄的膜也显示出很好的不粘附性能。2、耐热性：树脂涂膜具有优良的耐热性。短时间可耐高温到3000C．一般在240。C～260。C之间可连续使用．具有显著的热稳定性，在高温下不融化。3、滑动性：树脂涂膜有较低的摩擦系数。负载滑动时摩擦系数产生变化，但数值仅在0．05—0．15之间。4、耐磨损性：在高负载下，具有优良的耐磨性能。在一定的负载下，具备耐磨损和不粘附的双重优点。5、耐腐蚀性：特氟龙树脂几乎不受药品侵蚀，可

6、以保护零件免于遭受任何种类的化学腐蚀。2在活塞环上的应用2．1话塞环侧面上喷涂树脂涂层发动机磨合初期活塞环槽和活塞环侧面局部接触会产生铝熔着的现象，它常常发生在第一道压缩环上或铝活塞的相对应的槽。也就是活塞环槽上的铝附着到活塞环侧面上．典型的活塞环槽和环侧面的熔着故障的例子见图4和图5。围4毁坏的活塞沟槽SEM照片25×圈5活蠢环侧面铝烙看照片100x假如受到此破坏的环被限制在环槽内运动或甚至卡死，这会影响接下来的磨损现象(例如：环槽的熔着)和发动机性能的恶化(增加窜漏和油耗)，经过侧面喷涂MoS2涂层(照片如图6)可有效解决铝熔着现象。图6二硫

7、化钼涂层表面SEM照片2000x模拟发动机中活塞环和活塞环槽之间运动形式，经过叩击试验(试验原理图如图7)。上下运动ll卜=t‘(、=、=、：t：、，‘‘‘~=、=1．，r一，一—。l活塞环l!§—’‘’·．，田7叩击试验机原理图试验结果如图8所示：内燃机与配件2010年第1期圈8各种处理层的铝爝看发生时同基材表面的预处理对于润滑膜的使用性能起着非常重要的作用，基材表面粗糙度和微晶的排列方式对润滑膜的寿命有相当大的影响，可采用各种预处理的方法使基材表面达到最理想的状况。对于金属表面，通常采用喷砂、磷酸盐处理、电镀、浸蚀等，活塞环一般采用不处理或者

8、磷酸盐处理如图9所示。圈9典型固体润滑剂涂层的结构不曩圈2．2活塞环外圆上喷涂树脂涂层为提高初期磨合性能。活塞环外圆可以喷涂上树脂涂层，