阅读说明：本技术 一种汽车活塞及其制造工艺 (Automobile piston and manufacturing process thereof ) 是由 潘松辉 潘菁 于 2020-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种汽车活塞,包括活塞本体,在所述的活塞本体外覆有一层氮化层,在所述的氮化层外覆有一层盐浴氧化层。(The invention discloses an automobile piston which comprises a piston body, wherein a nitriding layer is coated outside the piston body, and a salt bath oxide layer is coated outside the nitriding layer.)

一种汽车活塞及其制造工艺

技术领域

本发明属于汽车活塞技术领域，特指一种汽车活塞及其制造工艺。

背景技术

制动卡钳是制动系统核心部件之一，制动卡钳广泛地应用在车辆中，通过制动卡钳与制动盘之间相互作用产生制动力，制动卡钳通常固定于车辆的框架，制动盘固定于车轮。制动卡钳包括活塞和制动垫片，其在受压的流体作用下在支座内滑动，进而推动制动垫片与制动盘以摩擦方式产生制动力。

在实际生产中，在活塞本体表面镀铬后利用高精度磨床精磨达到所需的精度要求，利用高硬度的硬铬层达到所需的耐磨性。镀硬铬是一种传统的表面电镀技术，镀铬工艺使用的铬酸溶液，会产生含铬酸雾和废水，其六价铬离子的公害问题比氰化物的危害还大，并且难以消除，导致严重的环境污染问题。镀铬工艺沉积速度慢，镀0.2～0.3mm厚的镀层往往需要16～24小时，存在着生产周期长，生产效率低，生产成本高等问题。镀铬层容易存在微裂纹，不可避免产生穿透性裂纹，导致腐蚀介质从表面渗透至界面而腐蚀活塞本体，造成镀层表面出现锈斑甚至剥落。

虽现有技术已经产生通过氮化层和氧化层对活塞本体进行保护，但是原有的气体氮化处理，一般采用氮化前喷砂或氯化铵加石英砂混等方法来活化活塞本体表

面钝化膜Cr2O3，氯化铵分解后在氮化过程易结晶造成管路堵塞影响活塞本体氮化处理的质量稳定性，同样原来采用喷砂活化表面由于对喷砂后进炉时间的有控制要求(≤2h)，使得批量活塞本体的气体氮化处理常常存在质量波动，存在活塞本体失效隐患。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单的汽车活塞及生产简单且高效的制造工艺。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种汽车活塞，包括活塞本体，其特征是：在所述的活塞本体外覆有一层氮化层，在所述的氮化层外覆有一层盐浴氧化层。

一种汽车活塞的制造工艺，所述的汽车活塞的制造工艺具体包括以下步骤：

步骤一、制作活塞本体，活塞本体外圆直径尺寸比卡钳活塞成品外圆直径尺寸小36～60μm；

步骤二、将活塞本体进行预热处理，后取预热过的活塞本体，将其置入盐浴氮化炉中，在盐浴槽中充入干净干燥的压缩空气搅拌并保证活塞本体与盐浴充分接触；盐浴温度为540±15℃，时间50～70min，盐浴结束后在空气中冷却活塞本体；

步骤三、取盐浴氮化后的活塞本体，在60～80℃的热水中清洗5～10min，然后将其转入洁净的常温水中漂洗10～30min出炉；

步骤四、清洗后的活塞本体均匀规则摆放于放入料筐内，料框置于气体氮化炉内，进料温度为室温至150℃；打开氨气阀，氨气流量2.0～2.5m3/h；通氨气排气50～70min；

氮化第一段、将炉温加热到530±15℃；氨气常量调至0.2～1.0m3/h，氨分解率调至33％～43％时，保温33～35h；

氮化第二段、保持炉温530±15℃；氨气常量调至0.2～0.5m3/h，将氨分解率调至80％～90％，保温6.5～7.5h；

氮化第三段、保持炉温530±15℃；关闭氨气，氨分解率为100％，保温2.5～3.5h；

步骤五、气体氮化结束后通氨气或氮气使氮化炉内活塞本体冷却至150℃以下出炉，后得氮化的活塞本体；

步骤六、将盐浴氮化的活塞本体先进行抛光后进行盐浴氧化处理。

所述预热前的活塞本体先经过如下预处理：首先在1150±15℃均匀化处理80～120min；然后在1040±15℃的固溶处理60～100min；最后540±10℃经沉淀硬化处理100～120min。

步骤二中所述活塞本体进行盐浴之前用碱性清洗液清洗至活塞本体表面无污渍；且步骤二中所述的盐浴指法国舍舍夫基础盐加调整盐或国内一般QPQ常用盐。步骤四种所述活塞本体进行气体氮化之前对其进行清洗抛光保证表面干净干燥无垢。

所述步骤三与步骤四之间间隔为1～47h。

步骤四种所述气体氮化时，打开氨气阀通氨气时，氨气流量与分解率按各阶段要求控制，加热温度为三段恒温控制，加热到530±15℃时恒温渗氮。

与现有技术相比，QPQ盐浴复合处理技术的投资成本和能源消耗成本均不到镀硬铬技术的一半；QPQ盐浴复合处理技术处理成本只有镀硬铬技术的60％。车辆制动卡钳活塞经过QPQ盐浴复合处理耐腐蚀性是镀硬铬的70倍。QPQ盐浴复合处理是无公害，无污染、不含重金属的。因而采用本汽车制作方法制作的汽车具有节能环保，生产成本低的优点。

且步骤二至五，先采用盐浴氮化预处理的设备温度均匀性好，半自动化生产，盐浴氮化预处理时活塞本体表面质量状态一致受控；后采用盐浴氮化预处理活化后，表层已达到浅层氮化，避免二次产生Cr2O3钝化膜影响气体氮化速度；再采用盐浴氮化预处理活化并形成浅层氮化层后，对转到气体氮化间隔时间大大延长，由喷砂活化一般控制在1小时左右延长到47小时；采用盐浴氮化预处理后，节约了气体氮化的强渗时间(从原来一般强渗50小时左右缩短到33～35小时)，降低了生产周期与成本。

本发明进一步设置为：所述步骤二中使用的盐浴氮化炉包括炉壁、设置于所述炉壁内腔的炉胆、设置在所述炉壁上的炉盖，所述炉盖通过与所述炉盖的炉盖连接部相连的气泵控制开合；

所述炉盖的中部设有加盐口，所述加盐口中部设有套筒，所述套筒和所述加盐口之间形成环形气体通道，所述套筒的下部深入到所述炉胆内的盐液内，所述套筒的侧壁上设有进气孔；所述炉盖与所述炉胆接触的一侧设有排风道，所述排风道与所述加盐口的侧壁相通；

所述炉胆包括外炉胆和内炉胆，所述外炉胆和内炉胆之间设置有反应层，所述反应层与所述内炉胆之间设有间隙；

所述外炉胆上端通过第一密封垫卡接嵌入到所述炉壁内，所述炉盖与所述第一密封垫之间还设有第二密封垫。

本发明进一步设置为：所述炉壁与所述外炉胆之间设有加热件；所述内炉胆内的盐液从所述内炉胆溢出后，所述反应层可与所述盐液反应。

本发明进一步设置为：距所述内炉胆的底部预设距离的位置设有可拆卸的捞渣装置；所述捞渣装置包括第一过滤板和置于所述第一过滤板下部的第二过滤板，所述第二过滤板的下部与所述内炉胆之间预留有捞渣容纳空间；所述第一过滤板的滤孔直径大于杂质直径，所述第二过滤板的滤孔直径小于所述杂质直径。

本发明进一步设置为：所述炉盖与所述炉胆接触的一侧设有排风道；当所述内炉胆内的盐液从所述内炉胆溢出后，所述反应层可与所述盐液反应。通过采用上述的技术方案，

上述的盐浴氮化炉采用双层炉胆结构，在使用时，如发生盐液外漏的情况，可以通过反应层与其发生化学反应，在外炉胆内层将险情控制，防止盐液与外炉胆外侧的加热件接触，避免其损坏，反应层可随时更换，节约盐浴炉维护成本；内炉胆与外炉胆之间的间隙是为了防止加热件对外炉胆加热时，受热膨胀而造成挤压；内炉胆底部设置的捞渣装置，通过不同的滤板孔径，将杂质锁在两层滤板之间，只要定期更换维护即可。且该结构盐浴氮化炉维护更换方便，有效延长了设备的使用寿命等优点，基于上述理由本发明可在热处理等领域广泛推广。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中Ⅰ处的局部放大图；

图3是本发明中步骤二使用的盐浴氮化炉的结构示意图；

图4是本发明中步骤二使用的盐浴氮化炉的局部结构示意图；

图5是本发明中步骤二使用的盐浴氮化炉的中捞渣装置的结构示意图；

附图中标记及相应的部件名称：1-炉盖、2-炉壁、3-外炉胆、4-内炉胆、5-反应层、6-间隙、7-加热件、8-排风道、9-第一密封垫、10-第二密封垫、11-盐液、12-捞渣装置、13-气泵、14-炉盖连接部、15-第一过滤板、16-第二过滤板、17-捞渣容纳空间、18-加盐口、19-套筒、20-进气孔、100-活塞本体、101-层氮化层、102-盐浴氧化层。

具体实施方式

参照图1至图5对本发明的一个实施例做进一步说明。

一种汽车活塞，包括活塞本体100，其特征是：在所述的活塞本体100外覆有一层氮化层101，在所述的氮化层101外覆有一层盐浴氧化层102。

一种汽车活塞的制造工艺，所述的汽车活塞的制造工艺具体包括以下步骤：

步骤一、制作活塞本体100，活塞本体100外圆直径尺寸比卡钳活塞成品外圆直径尺寸小36～60μm；

步骤二、将活塞本体100进行预热处理，后取预热过的活塞本体100，将其置入盐浴氮化炉中，在盐浴槽中充入干净干燥的压缩空气搅拌并保证活塞本体100与盐浴充分接触；盐浴温度为540±15℃，时间50～70min，盐浴结束后在空气中冷却活塞本体100；

步骤三、取盐浴氮化后的活塞本体100，在60～80℃的热水中清洗5～10min，然后将其转入洁净的常温水中漂洗10～30min出炉；

步骤四、清洗后的活塞本体100均匀规则摆放于放入料筐内，料框置于气体氮化炉内，进料温度为室温至150℃；打开氨气阀，氨气流量2.0～2.5m3/h；通氨气排气50～70min；

氮化第一段、将炉温加热到530±15℃；氨气常量调至0.2～1.0m3/h，氨分解率调至33％～43％时，保温33～35h；

氮化第二段、保持炉温530±15℃；氨气常量调至0.2～0.5m3/h，将氨分解率调至80％～90％，保温6.5～7.5h；

氮化第三段、保持炉温530±15℃；关闭氨气，氨分解率为100％，保温2.5～3.5h；

步骤五、气体氮化结束后通氨气或氮气使氮化炉内活塞本体100冷却至150℃以下出炉，后得氮化的活塞本体100；

步骤六、将盐浴氮化的活塞本体100先进行抛光后进行盐浴氧化处理。

所述预热前的活塞本体100先经过如下预处理：首先在1150±15℃均匀化处理80～120min；然后在1040±15℃的固溶处理60～100min；最后540±10℃经沉淀硬化处理100～120min。

步骤二中所述活塞本体100进行盐浴之前用碱性清洗液清洗至活塞本体100表面无污渍；且步骤二中所述的盐浴指法国舍舍夫基础盐加调整盐或国内一般QPQ常用盐。步骤四种所述活塞本体100进行气体氮化之前对其进行清洗抛光保证表面干净干燥无垢。

所述步骤三与步骤四之间间隔为1～47h。

步骤四种所述气体氮化时，打开氨气阀通氨气时，氨气流量与分解率按各阶段要求控制，加热温度为三段恒温控制，加热到530±15℃时恒温渗氮。

与现有技术相比，QPQ盐浴复合处理技术的投资成本和能源消耗成本均不到镀硬铬技术的一半；QPQ盐浴复合处理技术处理成本只有镀硬铬技术的60％。车辆制动卡钳活塞经过QPQ盐浴复合处理耐腐蚀性是镀硬铬的70倍。QPQ盐浴复合处理是无公害，无污染、不含重金属的。因而采用本汽车制作方法制作的汽车具有节能环保，生产成本低的优点。

且步骤二至五，先采用盐浴氮化预处理的设备温度均匀性好，半自动化生产，盐浴氮化预处理时活塞本体100表面质量状态一致受控；后采用盐浴氮化预处理活化后，表层已达到浅层氮化，避免二次产生Cr2O3钝化膜影响气体氮化速度；再采用盐浴氮化预处理活化并形成浅层氮化层101后，对转到气体氮化间隔时间大大延长，由喷砂活化一般控制在1小时左右延长到47小时；采用盐浴氮化预处理后，节约了气体氮化的强渗时间(从原来一般强渗50小时左右缩短到33～35小时)，降低了生产周期与成本。

本发明进一步设置为：所述步骤二中使用的盐浴氮化炉包括炉壁2、设置于所述炉壁2内腔的炉胆、设置在所述炉壁2上的炉盖1，所述炉盖1通过与所述炉盖1的炉盖连接部14相连的气泵13控制开合；

所述炉盖1的中部设有加盐口18，所述加盐口18中部设有套筒19，所述套筒19和所述加盐口18之间形成环形气体通道，所述套筒19的下部深入到所述炉胆内的盐液11内，所述套筒19的侧壁上设有进气孔20；所述炉盖1与所述炉胆接触的一侧设有排风道8，所述排风道8与所述加盐口18的侧壁相通；

所述炉胆包括外炉胆3和内炉胆4，所述外炉胆3和内炉胆4之间设置有反应层5，所述反应层5与所述内炉胆4之间设有间隙6；

所述外炉胆3上端通过第一密封垫9卡接嵌入到所述炉壁2内，所述炉盖1与所述第一密封垫9之间还设有第二密封垫10。

本发明进一步设置为：所述炉壁2与所述外炉胆3之间设有加热件7；所述内炉胆4内的盐液11从所述内炉胆4溢出后，所述反应层5可与所述盐液11反应。

本发明进一步设置为：距所述内炉胆4的底部预设距离的位置设有可拆卸的捞渣装置12；所述捞渣装置12包括第一过滤板15和置于所述第一过滤板15下部的第二过滤板16，所述第二过滤板16的下部与所述内炉胆4之间预留有捞渣容纳空间17；所述第一过滤板15的滤孔直径大于杂质直径，所述第二过滤板16的滤孔直径小于所述杂质直径。

本发明进一步设置为：所述炉盖1与所述炉胆接触的一侧设有排风道8；当所述内炉胆4内的盐液11从所述内炉胆4溢出后，所述反应层5可与所述盐液11反应。通过采用上述的技术方案，

上述的盐浴氮化炉采用双层炉胆结构，在使用时，如发生盐液11外漏的情况，可以通过反应层5与其发生化学反应，在外炉胆3内层将险情控制，防止盐液11与外炉胆3外侧的加热件7接触，避免其损坏，反应层5可随时更换，节约盐浴炉维护成本；内炉胆4与外炉胆3之间的间隙6是为了防止加热件7对外炉胆3加热时，受热膨胀而造成挤压；内炉胆4底部设置的捞渣装置12，通过不同的滤板孔径，将杂质锁在两层滤板之间，只要定期更换维护即可。且该结构盐浴氮化炉维护更换方便，有效延长了设备的使用寿命等优点，基于上述理由本发明可在热处理等领域广泛推广。

上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。