石墨活塞杯的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種活塞環，特別涉及到一種密封性好而且強度大，使用壽命長的石墨活塞環。本發明所要解決的技術問題是：解決以往外鍍石墨層不夠牢固，容易與活塞主體分離的問題。本專利采用特殊生成工藝解決以往石墨料附著于活塞表面，意磨損，意脫落的現象。采用了預埋技術，就是在原有活塞體混有少量附網膜，特別是表面層，其主要目的是在后續工藝中，讓原來預埋的附網膜能與后噴涂的附網膜連為一體，從而解決整體斷層的技術難題。
【專利說明】石墨活塞杯【技術領域】
[0001]本發明涉及一種活塞環，特別涉及到一種密封性好而且強度大，使用壽命長的石
墨活塞環。
【背景技術】 [0002]在現有技術中，石墨活塞杯(也叫活塞環)已經不是什么高新技術了，其主要作用是:用于活塞的密封和潤滑，在以往技術中，由于活塞杯主體是金屬材質，而石墨是碳類材料，不能與金屬類材質直接接合，現有技術中采用多種手段讓他們接觸，常用的方法是采用噴涂，可是由于石墨自身的性質，往往形成一種脫墨現象，這種脫墨現象常常是在使用一段時間后，在摩擦面常常會形成石墨結構密度高，從而造成了石墨會向上或向下脫落；從而造成活塞使用壽命短，甚至有一些石墨層直接整體斷裂。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是:解決以往外鍍石墨層不夠牢固，容易與活塞主體分離的問題。
[0004]為解決上述技術問題，本發明的是這樣實現的，一種石墨活塞杯，它是由活塞杯主體、石墨粒層構成，所述的石墨粒層由附網膜和石墨粒構成，所述的附網膜埋附于活塞杯主體內，石墨粒按層排列于活塞杯主體表面，所述的每一層石墨粒表面籠罩著附網膜；所述的附網膜呈網格狀排列，每相鄰兩層的附網膜相互之間不間斷，每相鄰兩層附網膜之間相互交錯排列。
[0005]本專利采用特殊生成工藝解決以往石墨料附著于活塞表面，意磨損，意脫落的現象。本專利則采用了附網膜技術，在微觀上，讓每層的石墨粒均被附網膜包裹，這樣在活塞活動時，微小的石墨粒由于被附網膜緊緊的裹附著，從而達到了附加石墨層與活塞杯一體的效果，在活動時，由于附網膜的作用，石墨粒被縱向綁住，所以在正面受到摩擦的同時，而在側面受到附網膜擠壓，從而解決了以往的脫墨現象。具體的說，采用了預埋技術，就是在原有活塞體混有少量附網膜，特別是表面層，其主要目的是在后續工藝中，讓原來預埋的附網膜能與后噴涂的附網膜連為一體，從而解決整體斷層的技術難題。
[0006]對上述技術方案作進一步的細化，所述的附網膜是二氧化硅膜構成，二氧化硅膜比石墨顆粒的平均直徑薄，使得石墨穿過突出出來；該二氧化硅膜的厚度是0.5 — 2 μ m。本方案采用超薄的二氧化硅膜綁定石墨，使之石墨可以牢牢的被固定在活塞表面，同時二氧化硅膜具有堅強的硬度，在使用時，石墨粒被包裹著在內，在活塞上下運動時，二氧化硅層堅硬耐腐，耐磨，內部的石墨粒則相對于較軟，起到具有一定彈性的作用，相當于在活塞表面加了一層彈性密封圈，相對于以往直接用石墨來進行表面磨擦來說，具有耐損耗，強度高，密封性好，使用壽命長等優點。
[0007]對上述技術方案作進一步的細化，所述的二氧化硅膜是由二氧化硅溶液制成的，所述的二氧化硅溶液的密度為0.45 - 0.3mol/L, PH值控制在2.8 — 3.2，加入成膜助劑，加入量為0.1 — 0.14mol/L ;后成膜，所述的石墨粒層由是二氧化硅溶液混石墨粒構成；所述的二氧化硅溶液與石墨粒安體積比1:1。本方方案進一步明確了石墨粒層形成的方法，是利用二氧化硅溶膠溶液與石墨料進行混合，從而形成液體混合液，然后采用噴涂的方式實現，從而減小后續加工工藝難度。
[0008]對上述技術方案作進一步的改進，制成石墨粒層包括兩個步驟，第一步在制成活塞杯體時，活塞懷體內部預混入二氧化硅溶液，同時在活塞杯體的外表面涂滿二氧化硅溶液，第二步在活塞懷體外表面噴涂二氧化硅溶液與石墨粒混合溶液；每噴涂一層，隔5 — 10秒再噴涂下一層；直到達到所需厚度。在第二步中采用針式噴頭進行噴涂，每噴涂一層，角度變換15度到30度。每噴涂一行與下一行之間設有0.2mm的間距。
[0009]本方案具體公布的石墨層的成形工藝，采用噴涂工藝進行，在噴涂過程中為了產生石墨突出的效果，也就是說盡量讓石墨表面突出于活塞表面，讓二氧化硅盡量薄的包裹于石墨表面，同時也加強石墨的牢固性，因此每噴涂一層，間隔五秒再噴涂一下層，這里要特別強調一下，在噴涂第一層時，要特別注意，由于第一層是與預埋附網膜進行連接的，因此，在噴涂之前要先對活塞表面進行熱處理，采用快速熱工藝系統，精確地控制高溫短時間的氧化過程，獲得了性能優良的超薄Si02薄膜。在生成二氧化硅薄膜再采用噴涂方法進行生成膜。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為活塞杯的剖視圖。
[0011]圖2為圖1中A的放大圖。
[0012]圖3為圖1中B的放大圖。
【具體實施方式】
[0013]如圖所示，一種活塞杯他整體是由內外兩層構成，即內部為活塞杯的主體1，外部為石墨粒層3，中間有一個預埋層2，所述的石墨粒層3是由附網膜和石墨粒構成，石墨粒按層排列于活塞杯主體表面，所述的每一層石墨粒表面籠罩著附網膜；附網膜呈網格狀排列，每相鄰兩層的附網膜相互之間不間斷，每相鄰兩層附網膜之間相互交錯排列。附網膜采用二氧化硅膜制成，制成后的二氧化硅膜的厚度是0.5 — 2μπι，比石墨顆粒的平均直徑薄，使得石墨穿過突出出來。
[0014]在制作過程中，要分兩步進行，首先在制作活塞杯的主體I時，在它的表面向內要進行一定的預埋2，具體方法是，在制作杯體I時，活塞懷體內部預混入二氧化硅溶液，同時在活塞杯體的外表面涂滿二氧化硅溶液，生成杯體。在噴涂之前要先對活塞表面進行熱處理，采用快速熱工藝系統，精確地控制高溫短時間的氧化過程，獲得了性能優良的超薄Si02薄膜。第二步，將二氧化硅溶液的密度調整到0.45 - 0.3mol/L之間，PH值控制在2.8 — 3.2，加入成膜助劑，加入量為0.1 — 0.14mol/L ;混入同體積的石墨粒，攪拌均勻后利用噴涂設備進行噴涂，按事先設定好的軌跡進行噴涂，每噴一層噴槍的角度旋轉30度，噴出相互交錯的痕跡30，31直到達到相應的高度，在噴涂進，采用針式噴涂方法，也就是說，噴涂時，只有針孔大小的一個噴槍孔，按順序排列噴射，噴涂軌跡之間相互間隔320.2mm。[0015]采用了預埋技術，就是在原有活塞體混有少量附網膜，特別是表面層，其主要目的是在后續工藝中，讓原來預埋的附網膜能與后噴涂的附網膜連為一體，從而解決整體斷層的技術難題。
[0016]采用超薄的二氧化娃膜綁定石墨,使之石墨可以牢牢的被固定在活塞表面，同時二氧化硅膜具有堅強的硬度，在使用時，石墨粒被包裹著在內，在活塞上下運動時，二氧化硅層堅硬耐腐，耐磨，內部的石墨粒則相對于較軟，起到具有一定彈性的作用，相當于在活塞表面加了一層彈性密封圈，相對于以往直接用石墨來進行表面磨擦來說，具有耐損耗，強度高，密封性好，使用壽命長等優點。同時本專利給出了預埋技術手段，從而也解決了以往技術中，杯體自身易腐的問題。
【權利要求】
1.一種石墨活塞杯，它是由活塞杯主體、石墨粒層構成，所述的石墨粒層由附網I吳和石墨粒構成，所述的附網膜埋附于活塞杯主體內，石墨粒按層排列于活塞杯主體表面，所述的每一層石墨粒表面籠罩著附網膜；所述的附網膜呈網格狀排列，每相鄰兩層的附網膜相互之間不間斷，每相鄰兩層附網膜之間相互交錯排列。
2.根據權利要求1所述的一種石墨活塞杯，其特征在于:所述的附網膜是二氧化硅膜構成，二氧化硅膜的厚度比石墨顆粒的平均直徑薄，使得石墨穿過突出出來；該硅膜的厚度是 0.5 — 2 u rrio
3.根據權利要求2所述的一種石墨活塞杯，其特征在于:所述的二氧化硅膜是由二氧化硅溶液制成的，所述的二氧化硅溶液的密度為0.45 - 0.3mol/L, PH值控制在2.8-3.2,加入成膜助劑，加入量為0.1 — 0.14mol/L ;所述的石墨粒層由是二氧化硅溶液混石墨粒構成；所述的二氧化硅溶液與石墨粒安體積比1:1。
4.根據權利要求3所述的一種石墨活塞杯，其特征在于:制成石墨粒層包括兩個步驟，第一步在制成活塞杯體時，活塞懷體內部預混入二氧化硅溶液，同時在活塞杯體的外表面涂滿二氧化硅溶液，第二步在活塞懷體外表面噴涂二氧化硅溶液與石墨粒混合溶液；每噴涂一層，隔5 — 10秒再噴涂下一層；直到達到所需厚度。
5.根據權利要求4所述的一種石墨活塞杯，其特征在于:在第二步中采用針式噴頭進行噴涂，每噴涂一層，角度變換15度到30度。
6.根據權利要求4或5所述的一種石墨活塞杯，其特征在于:每噴涂一行與下一行之間設有0.2mm的間距。
【文檔編號】F16J9/26GK103759003SQ201310258382
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年6月26日 優先權日:2013年6月26日
【發明者】王俊飛, 張進堯, 朱小峰, 楊華 申請人:南通星球石墨設備有限公司