本發(fā)明屬于氣缸套領(lǐng)域，尤其涉及一種用于制備針刺狀氣缸套的涂料液及其制備方法。

背景技術(shù)：

全鋁發(fā)動機(jī)具有重量輕、散熱性能好等優(yōu)點，在行業(yè)內(nèi)已經(jīng)被廣泛推廣應(yīng)用，但是其機(jī)械性能、耐磨性能、熱穩(wěn)定性等不如鑄鐵。為此，目前行業(yè)內(nèi)采用鋁缸體加鑄鐵鑲套的方式來解決這一問題。

應(yīng)用于鋁缸體的鑄鐵鑲套又稱為氣缸套，目前市場需求量較大的氣缸套是針刺狀氣缸套。針刺狀氣缸套由鐵液直接鑄造而成，其外表面分布有類似針刺狀的隆起，這些隆起可以增加氣缸套和鋁缸體的結(jié)合力和導(dǎo)熱性能，進(jìn)而提升發(fā)動機(jī)的散熱效率。

針刺狀氣缸套的制備通常包括以下步驟：首先調(diào)配涂料；然后將涂料噴灑在模具內(nèi)壁，待涂料干燥后在模具內(nèi)壁形成孔洞；之后將鐵液澆入模具中，鐵液在離心力的作用下在模具中形成圓筒狀的缸套毛坯，同時外圓表面形成隆起；最后取出缸套毛坯，清洗掉其表面的涂料，成型加工，得到針刺狀氣缸套。

在針刺狀氣缸套的制備工藝中，涂料是影響針刺狀氣缸套外表面隆起紋理結(jié)構(gòu)關(guān)鍵因素之一，但現(xiàn)有涂料存在著干燥后孔洞尺寸和孔洞分布不均勻的情況，從而嚴(yán)重影響制得的針刺狀氣缸套的外表面形貌，造成氣缸套與鋁缸體之間的結(jié)合強(qiáng)度和結(jié)合率較差，進(jìn)而影響發(fā)動機(jī)的散熱效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于制備針刺狀氣缸套的涂料液及其制備方法，采用本發(fā)明提供的涂料液可制得外表面隆起尺寸適中，且分布均勻的針刺狀氣缸套。

本發(fā)明提供了一種用于制備針刺狀氣缸套的涂料液，以重量份數(shù)計，包括以下組分：

優(yōu)選的，所述陰離子表面活性劑包括十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸三乙醇胺、表面活性劑AS和十二烷基硫酸銨中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述硅藻土的滲透率為2～3。

優(yōu)選的，所述硅藻土的堆積密度為0.33～0.65g/cm³。

優(yōu)選的，所述硅藻土的粒徑為100～800目。

優(yōu)選的，所述蒙脫石的密度為2.0～2.7g/cm³。

優(yōu)選的，所述蒙脫石的膨脹倍數(shù)為30～50。

優(yōu)選的，所述蒙脫石的粒徑為0.2～1μm。

優(yōu)選的，以重量份數(shù)計，包括以下組分：

本發(fā)明提供了一種上述技術(shù)方案所述涂料液的制備方法，包括以下步驟：

將陰離子表面活性劑、丹寧酸、燒堿、硅藻土、蒙脫石和水混合，得到涂料液。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種用于制備針刺狀氣缸套的涂料液及其制備方法。本發(fā)明提供的涂料液，以重量份數(shù)計，包括以下組分：陰離子表面活性劑0.05～0.4份；丹寧酸0.05～0.5份；燒堿0.15～0.7份；硅藻土22～38份；蒙脫石3～10份；水62～75份。本發(fā)明通過對涂料液的組成成分和各成分的含量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，得到了性能優(yōu)異的用于制備針刺狀氣缸套的涂料液，該涂料液干燥后可在模具內(nèi)壁表面形成尺寸適中，且分布均勻的孔洞，從而使后續(xù)工藝制備得到的針刺狀缸套的外圓表面具有尺寸適中，且分布均勻的隆起，進(jìn)而提高針刺狀缸套與鋁缸體之間的結(jié)合強(qiáng)度和結(jié)合率，提升發(fā)動機(jī)的散熱效率。實驗結(jié)果表明，采用本發(fā)明提供的涂料液制得的針刺狀氣缸套在外圓表面上均勻分布有隆起，隆起的高度為0.15～1.2mm，單個隆起的截面面積為0.05～7mm²，每平方厘米數(shù)量不低于30個；針刺狀氣缸套外圓表面均勻分布的隆起形狀為針刺形、燈泡形、蘑菇形、錐形或珊瑚形等不規(guī)則形狀。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明實施例1提供的從模具內(nèi)壁剝離的干燥后的涂層的數(shù)碼照片；

圖2是本發(fā)明實施例4提供的由實施例1涂料液制得的針刺狀氣缸套的數(shù)碼照片圖；

圖3是本發(fā)明實施例4提供的由實施例1涂料液制得的針刺狀氣缸套沿氣缸套軸向拍攝的針刺狀部位的數(shù)碼照片圖；

圖4是本發(fā)明實施例4提供的由實施例2涂料液制得的針刺狀氣缸套的數(shù)碼照片圖；

圖5是本發(fā)明實施例4提供的由實施例2涂料液制得的針刺狀氣缸套沿氣缸套軸向拍攝的針刺狀部位的數(shù)碼照片圖；

圖6是本發(fā)明實施例4提供的由實施例3涂料液制得的針刺狀氣缸套的數(shù)碼照片圖；

圖7是本發(fā)明實施例4提供的由實施例3涂料液制得的針刺狀氣缸套沿氣缸套軸向拍攝的針刺狀部位的數(shù)碼照片圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明提供了一種用于制備針刺狀氣缸套的涂料液，以重量份數(shù)計，包括以下組分：

本發(fā)明提供的涂料液包括陰離子表面活性劑、丹寧酸、燒堿、硅藻土、蒙脫石和水。其中，所述陰離子表面活性劑包括但不限于十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸三乙醇胺、表面活性劑AS和十二烷基硫酸銨中的一種或多種。在本發(fā)明中，所述陰離子表面活性劑在涂料液的含量為0.05～0.4重量份；在本發(fā)明提供的一個實施例中，所述陰離子表面活性劑在涂料液的含量為0.1～0.2重量份。在本發(fā)明中，陰離子表面活性劑在涂料液中的作用為在涂料液干燥過程發(fā)泡形成小的分布均勻的孔洞，保證毛坯鑄造成型過程中形成隆起，并便于毛坯脫模。

在本發(fā)明中，丹寧酸在涂料液中的含量為0.05～0.5重量份；在本發(fā)明提供的一個實施例中，丹寧酸在涂料液中的含量為0.1～0.3重量份。在本發(fā)明中，丹寧酸在涂料液中的作用為與燒堿反應(yīng)生成丹寧酸鈉(丹寧堿液)起到降低涂料液粘度作用。

在本發(fā)明中，燒堿在涂料液中的含量為0.15～0.7重量份；在本發(fā)明提供的一個實施例中，燒堿在涂料液中的含量為0.2～0.5重量份。在本發(fā)明中，燒堿在涂料液中的作用為與丹寧酸反應(yīng)生成丹寧酸鈉(丹寧堿液)起到降低涂料液粘度作用。

在本發(fā)明中，硅藻土是一種生物成因的硅質(zhì)沉積巖，其主要由古代硅藻的遺骸所組成。在本發(fā)明提供的一個實施例中，所述硅藻土的滲透率為2～3；在本發(fā)明提供的另一個實施例中，所述硅藻土的滲透率為2.7。在本發(fā)明中，所述硅藻土的滲透率的單位為達(dá)西(Darcy)。在本發(fā)明提供的一個實施例中，所述硅藻土的堆積密度為0.33～0.65g/cm³；在本發(fā)明提供的另一個實施例中，所述硅藻土的堆積密度為0.33～3.5g/cm³。在本發(fā)明提供的一個實施例中，所述硅藻土的粒徑為100～800目；在本發(fā)明提供的另一個實施例中，所述硅藻土的粒徑為140～800目。在本發(fā)明中，硅藻土在涂料液中的含量為22～38重量份；在本發(fā)明提供的一個實施例中，硅藻土在涂料液中的含量為25～35重量份。在本發(fā)明中，硅藻土在涂料液中的作用為作為涂料液中的骨料起到保溫作用，既可以保護(hù)模具避免模具被鐵水燒壞，又可以降低鐵水冷卻速度使鑄鐵得到好的金相組織。

在本發(fā)明中，蒙脫石又名微晶高嶺石或膠嶺石，是一種硅鋁酸鹽，其主要成分為八面體蒙脫石微粒。在本發(fā)明提供的一個實施例中，所述蒙脫石的密度為2.0～2.7g/cm³；在本發(fā)明提供的另一個實施例中，所述蒙脫石的密度為2.5～2.6g/cm³。在本發(fā)明提供的一個實施例中，所述蒙脫石的膨脹倍數(shù)為30～50。在本發(fā)明提供的一個實施例中，所述蒙脫石的粒徑為0.2～1μm。在本發(fā)明中，蒙脫石在涂料液中的含量為3～10重量份；在本發(fā)明提供的一個實施例中，蒙脫石在涂料液中的含量為5～8重量份。

在本發(fā)明中，水在涂料液中的含量為62～75份；在本發(fā)明提供的一個實施例中，水在涂料液中的含量為65～70份。在本發(fā)明中，水在涂料液中充當(dāng)溶劑，用于溶解涂料液中的其他組分。

在本發(fā)明提供的一個實施例中，所述涂料液包括0.1～0.2重量份的十二烷基苯磺酸鈉、0.1～0.3重量份的丹寧酸、0.2～0.5重量份的燒堿、25～35重量份的硅藻土、5～8重量份的蒙脫石和65～70重量份的水。

本發(fā)明還提供了一種上述技術(shù)方案所述涂料液的制備方法，包括以下步驟：

將陰離子表面活性劑、丹寧酸、燒堿、硅藻土、蒙脫石和水混合，得到涂料液。

在本發(fā)明提供的制備方法中，直接將陰離子表面活性劑、丹寧酸、燒堿、硅藻土、蒙脫石和水混合均勻即可得到所述涂料液。其中，所述陰離子表面活性劑、丹寧酸、燒堿、硅藻土、蒙脫石和水的用量已經(jīng)在上文中介紹，在此不再贅述。

本發(fā)明通過對涂料液的組成成分和各成分的含量進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，得到了性能優(yōu)異的用于制備針刺狀氣缸套的涂料液，該涂料液干燥后可在模具內(nèi)壁表面形成尺寸適中，且分布均勻的孔洞，從而使后續(xù)工藝制備得到的針刺狀缸套的外圓表面具有尺寸適中，且分布均勻的隆起，進(jìn)而提高針刺狀缸套與鋁缸體之間的結(jié)合強(qiáng)度和結(jié)合率，提升發(fā)動機(jī)的散熱效率。實驗結(jié)果表明，采用本發(fā)明提供的涂料液制得的針刺狀氣缸套在外圓表面上均勻分布有隆起，隆起的高度為0.15～1.2mm，單個隆起的截面面積為0.05～7mm²，每平方厘米數(shù)量不低于30個；針刺狀氣缸套外圓表面均勻分布的隆起形狀為針刺形、燈泡形、蘑菇形、錐形或珊瑚形等不規(guī)則形狀。

為更清楚起見，下面通過以下實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。

實施例1

1)配方設(shè)計：

2)制備涂料液

在攪拌容器中加入陰離子表面活性劑、丹寧、燒堿、硅藻土、蒙脫石和水，攪拌均勻，得到涂料液。

3)涂料液干燥后的表觀形貌觀察

將上述涂料液加入壓力涂料液罐中，壓力調(diào)整為0.4MPa；啟動離心鑄管機(jī)，轉(zhuǎn)速設(shè)定為1400r/min，將模具的溫度加熱到160℃，然后將涂料液噴灑到模具內(nèi)壁，涂料液厚度為0.5mm，涂料液干燥后在模具內(nèi)壁形成具有孔洞結(jié)構(gòu)的涂層。將干燥后涂層從模具內(nèi)壁剝離，拍攝數(shù)碼照片，如圖1所示。圖1是本發(fā)明實施例1提供的從模具內(nèi)壁剝離的干燥后的涂層的數(shù)碼照片。通過圖1可以看出，本發(fā)明提供的涂料液可在模具內(nèi)壁表面形成尺寸適中，且分布均勻的孔洞，用于針刺狀氣缸套的制備。

4)氣缸套成品制備

3-1)鑄鐵材料熔煉：將生鐵、廢鋼加入無芯中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔化，熔化后根據(jù)光譜儀分析結(jié)果加入硅鐵、磷鐵、錳鐵、鉻鐵、電解銅、硫化亞鐵等合金料，熔化均勻后通過光譜儀進(jìn)行成分確認(rèn)，獲得成分合格鐵液。通過微調(diào)使原料中各成分的質(zhì)量百分比如下：碳3.62wt％、硫0.04wt％、硅2.07wt％、磷0.18wt％、錳0.62wt％、鉻0.12wt％、銅0.48wt％，余量為鐵。

3-2)離心鑄造：將上述配置好的涂料液加入壓力涂料罐中，壓力調(diào)整為0.5MPa；啟動離心鑄管機(jī)，轉(zhuǎn)速設(shè)定為1400r/min，將模具的溫度加熱到160℃，然后將涂料噴灑到模具內(nèi)壁，涂料厚度為0.35mm，涂料干燥后形成不規(guī)則分布的孔洞，將合格鐵液溫度升至1520℃后轉(zhuǎn)入到澆鑄包中，同時按照鐵液質(zhì)量的0.65wt％比例加入硅鍶孕育劑，進(jìn)行孕育處理，然后將孕育后的鐵液溫度控制在1480℃澆入到模腔中，通過模具的冷卻，鐵液在離心力的作用下形成圓筒狀的缸套毛坯，同時外圓表面形成均勻分布的隆起，總冷卻時間92s、毛坯出模溫度700℃。

3-3)涂料清理：采用離心式拋丸機(jī)，采用直徑0.15～0.3mm的鋼丸，通過10kg的噴射壓力在12s的時間內(nèi)將缸套毛坯的外圓表面涂料清理干凈，成型加工，得到針刺狀氣缸套成品。

實施例2

1)配方設(shè)計：

2)制備涂料液

在攪拌容器中加入陰離子表面活性劑、丹寧、燒堿、硅藻土、蒙脫石和水，攪拌均勻，得到涂料液。

3)氣缸套成品制備

3-1)鑄鐵材料熔煉：將生鐵、廢鋼加入無芯中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔化，熔化后根據(jù)光譜儀分析結(jié)果加入硅鐵、磷鐵、錳鐵、鉻鐵、電解銅、硫化亞鐵等合金料，熔化均勻后通過光譜儀進(jìn)行成分確認(rèn)，獲得成分合格鐵液。通過微調(diào)使原料中各成分的質(zhì)量百分比如下：碳3.31wt％、硫0.08wt％、硅2.68wt％、磷0.07wt％、錳0.94wt％、鉻0.38wt％、銅0.12wt％，余量為鐵。

3-2)離心鑄造：將上述配置好的涂料液加入壓力涂料罐中，壓力調(diào)整為0.5MPa；啟動離心鑄管機(jī)，轉(zhuǎn)速設(shè)定為1600r/min，將模具的溫度加熱到240℃，然后將涂料噴灑到模具內(nèi)壁，涂料厚度為1.2mm，涂料干燥后形成均勻分布的孔洞，將合格鐵液溫度升至1540℃后轉(zhuǎn)入到澆鑄包中，同時按照鐵液質(zhì)量的0.95wt％比例加入硅鍶孕育劑，進(jìn)行孕育處理，然后將孕育后的鐵液溫度控制在1500℃澆入到模腔中，通過模具的冷卻，鐵液在離心力的作用下形成圓筒狀的缸套毛坯，同時外圓表面形成均勻分布的隆起，總冷卻時間76s、毛坯出模溫度800℃。

3-3)涂料清理：采用離心式拋丸機(jī)，采用直徑0.15～0.3mm的鋼丸，通過8kg的噴射壓力在16s的時間內(nèi)將缸套毛坯的外圓表面涂料清理干凈，成型加工，得到針刺狀氣缸套成品。

實施例3

涂料液制備

1)配方設(shè)計：

2)制備涂料液

在攪拌容器中加入陰離子表面活性劑、丹寧、燒堿、硅藻土、蒙脫石和水，攪拌均勻，得到涂料液。

3)氣缸套成品制備

3-1)鑄鐵材料熔煉：將生鐵、廢鋼加入無芯中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔化，熔化后根據(jù)光譜儀分析結(jié)果加入硅鐵、磷鐵、錳鐵、鉻鐵、電解銅、硫化亞鐵等合金料，熔化均勻后通過光譜儀進(jìn)行成分確認(rèn)，獲得成分合格鐵液。通過微調(diào)使原料中各成分的質(zhì)量百分比如下：碳3.53wt％、硫0.10wt％、硅2.37wt％、磷0.12wt％、錳0.71wt％、鉻0.27wt％、銅0.31wt％，余量為鐵。

3-2)離心鑄造：將上述配置好的涂料液加入壓力涂料罐中，壓力調(diào)整為0.4MPa；啟動離心鑄管機(jī)，轉(zhuǎn)速設(shè)定為1550r/min，將模具的溫度加熱到220℃，然后將涂料噴灑到模具內(nèi)壁，涂料厚度為0.78mm，涂料干燥后形成均勻分布的孔洞，將合格鐵液溫度升至1590℃后轉(zhuǎn)入到澆鑄包中，同時按照鐵液質(zhì)量的0.78wt％比例加入硅鍶孕育劑，進(jìn)行孕育處理，然后將孕育后的鐵液溫度控制在1550℃澆入到模腔中，通過模具的冷卻，鐵液在離心力的作用下形成圓筒狀的缸套毛坯，同時外圓表面形成均勻分布的隆起，總冷卻時間84s、毛坯出模溫度680℃。

3-3)涂料清理：采用離心式拋丸機(jī)，采用直徑0.15～0.3mm的鋼丸，通過14kg的噴射壓力在8s的時間內(nèi)將缸套毛坯的外圓表面涂料清理干凈，成型加工，得到針刺狀氣缸套成品。

實施例4

針刺狀氣缸套制品表面針刺狀觀察

對實施例1～3制得的針刺狀氣缸套的外表面進(jìn)行觀察，結(jié)果如下：

1)由實施例1涂料液制得的針刺狀氣缸套的觀察結(jié)果如圖2和圖3所示，其中，圖2是本發(fā)明實施例4提供的由實施例1涂料液制得的針刺狀氣缸套的數(shù)碼照片圖，圖3是本發(fā)明實施例4提供的由實施例1涂料液制得的針刺狀氣缸套沿氣缸套軸向拍攝的針刺狀部位的數(shù)碼照片圖。根據(jù)圖2和圖3的可以獲得以下量化結(jié)果：針刺狀氣缸套外表面的隆起的高度0.25mm；

2)由實施例2涂料液制得的針刺狀氣缸套的觀察結(jié)果如圖4和圖5所示，其中，圖4是本發(fā)明實施例4提供的由實施例2涂料液制得的針刺狀氣缸套的數(shù)碼照片圖，圖5是本發(fā)明實施例4提供的由實施例2涂料液制得的針刺狀氣缸套沿氣缸套軸向拍攝的針刺狀部位的數(shù)碼照片圖。根據(jù)圖4和圖5的可以獲得以下量化結(jié)果：針刺狀氣缸套外表面平均分布有多個隆起，80％以上的隆起的形狀為針刺形、燈泡形、蘑菇形、錐形或珊瑚形，針刺狀氣缸套外表面的隆起平均高度1.05mm，每平方厘米隆起數(shù)量為41個，單個隆起底部截面面積0.79mm²；單個隆起在隆起平均高度3/5處的截面積為0.58mm²；單個隆起在距隆起根部0.2mm處的截面積為0.62mm²；

3)由實施例3涂料液制得的針刺狀氣缸套的觀察結(jié)果如圖6和圖7所示，其中，圖6是本發(fā)明實施例4提供的由實施例3涂料液制得的針刺狀氣缸套的數(shù)碼照片圖，圖7是本發(fā)明實施例4提供的由實施例3涂料液制得的針刺狀氣缸套沿氣缸套軸向拍攝的針刺狀部位的數(shù)碼照片圖。根據(jù)圖6和圖7的可以獲得以下量化結(jié)果：針刺狀氣缸套外表面平均分布有多個隆起，80％以上的隆起的形狀為針刺形、燈泡形、蘑菇形、錐形或珊瑚形，針刺狀氣缸套外表面的隆起平均高度0.67mm，每平方厘米隆起數(shù)量為62個，單個隆起底部截面面積0.356mm²；單個隆起在隆起平均高度3/5處的截面積為0.25mm²；單個隆起在距隆起根部0.2mm處的截面積為0.21mm²。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。