电镀技术在汽车业的发展

汽车是集机械、电器、防腐、装饰、材料磨损技术为一体的高科技产品,如果不能有效地解决汽车防腐、装饰及磨损问题,对汽车工业将有一定的影响。本文从表面技术的角度,谈谈电镀技术在汽车工业的应用情况及发展动态。

◆电镀技术在现代汽车的应用
活塞、活塞环、连杆
  活塞、活塞环、连杆是汽车发动机三大运动部件,其摩擦损失约占发动机全部损失的40-50%。减轻活塞、活塞环、连杆的重量,改善其摩擦环境,对降低发动机震动、噪音、减少油耗都有巨大的意义。以往的活塞不进行任何表面处理或只是进行化学浸锡(形成初期磨合层)﹔活塞环采用镀铬、磷化﹔连杆只有连杆螺栓进行氧化处理﹔连杆上的轴瓦采用电镀Pb─Sn二元合金及电镀Sn处理。这些电镀层已不能满足现代发动机高速、高功率化、紧凑化及EGR技术发展的需要。

1、活塞
  日本近期研制的AC8A高硅铝合金活塞,与传统活塞相比,这种活塞缩短了活塞顶面与连杆销之间的高度,减少了围裙的面积与壁厚,将三道环槽改为二道环槽,而且减少了环槽的宽度,从而减轻了系统的重量,减少了摩擦损失。然而也带来了一些负面影响:系统的散热条件恶化,易引起活塞环与环槽之间烧损胶合,活塞顶部产生热龟裂﹔起导向作用的活塞围裙,由于面积的缩小,与缸壁的摩擦压力增大,润滑条件变差,易造成震动、噪音、摩擦损失增大。传统的镀锡工艺,对初期磨合有着很大的作用,但镀锡层很快就磨没了,不能长久改善摩擦环境。采取的对策:
  *在第一道环槽以上部位进行硬质氧化处理。氧化膜的硬度与厚度根据活塞排气量不同有所不同,一般为30-90μm、HV350左右﹔
  *活塞围裙多采用MD、MPC工艺处理。采用高压空气喷涂MoS2微粉(?11μ)处理(MPC)的效果最佳。其原因包括:活塞表面受到MoS2微粒的高速冲击,表面微观面貌发生变化,形成油膜层﹔活塞表面受到高速微粒的冲击,温度升高有利于MoS2向基体扩散,因此具有持久的润滑效果﹔该处理工艺还具有成本低、无污染、不改变尺寸等优点。

2、活塞环表面处理
  文献介绍降低活塞环摩擦力40%,即可降低中低速燃料费7%。现代发动机的第一道环多采用高强度不锈钢,表面进行氮化热处理,继而再镀上一薄层Ni-Co-P-Si3Ni4复合镀层。镀层中增加Si3Ni4含量,环的耐磨性提高,对缸套的磨损量增加﹔镀层中增加Co含量,可减少对缸套的磨损量﹔镀层中增加P含量,镀层的硬度和脆性增加,可减少对缸套的胶合。此外,活塞环还可以采用PVD方法涂复CrN或TiN,或在镀铬表面上犁沟,在沟中喷涂陶瓷工艺。