当前位置： 气缸 >> 气缸优势 >> 揭秘铝制气缸内壁处理工艺的前世今生
前言
众所周知，汽油发动机缸体是在高温、高载荷、磨损剧烈的工作条件下，承受较大的压力，受力复杂，同时被汽油的沉浸，环境潮湿。复杂的工作环境因此决定了缸体必须具有高强度、高刚度、高硬度、高耐磨性以及良好的散热性，同时要有很好的密封性、防漏性、减振性等性能。
而汽油发动机缸体采用的材料一般是灰铸铁HT、HT、HT，也有采用铸铝或铸钢的。采用灰铸铁可以满足高强度、高刚度以及高耐磨性的要求，而且工艺性能、减振性、切削加工性能优良，同时成本较低，但是会增加缸体的重量，增加发动机的负担；采用铸钢材料，可以使缸体承受更大的冲击载荷；采用铝合金材料最大的好处是可以减轻缸体的重量，顺应了轻量化的趋势，因此时下最火的缸体材料非铝莫属。所以，小编在此给大家刨一刨铝制气缸内壁处理工艺的“前世今生”吧！
前世之电镀工艺
相信提到耐磨、耐蚀、硬度高等性能要求，很多人都会想到一个很传统的表面处理工艺——电镀硬铬。不错，电镀硬铬工艺已经被应用长达70多年。长期以来，铬镀层除了作为装饰涂层外，还广泛作为机械零部件的耐磨和耐蚀涂层。
铝合金汽缸壁因比铸铁材质较软，所以绝大多数都是通过电镀硬铬的方式，在缸体内表面沉积硬度在-HV之间的硬铬层。对铝制小型汽油机缸体内表面的硬化处理，除电镀硬铬之外尚无合适的替代工艺，因此目前中国市场在运行的电镀硬铬处理线不少于条。 但电镀硬铬工艺会导致严重的环境问题（图1），镀铬工艺使用的铬酸溶液，会产生含铬酸雾和废水，而且还有其它一些缺点，如：硬度一般为~HV，硬度比一些陶瓷和金属陶瓷材料低，且硬度还会随温度升高而降低；镀铬层存在微裂纹，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基体，造成镀层表面出现锈斑甚至剥落；电镀工艺沉积速度慢，镀0.2~0.3mm厚的镀层往往需要2~3个班的时间，也不利于厚镀层的应用。
图1台州某企业排放电镀污水
电镀生产中的大多数有害的物质能使人窒息，受紫外线照射会分解出剧毒的光气和强腐蚀性的氯化物。三氯乙烯中毒会造成皮疹，昏厥，高烧，淋巴肿大，最后会引发多种并发症，直至皮肤溃烂，肝肾功能衰竭而死亡；苯中毒主要影响人体造血功能，轻的引起白细胞减少，重则引起再生致命；化碳可引起肝肾严重损害。
（小编敲打这些危害字眼时，小腿都在哆嗦，心疼在一线工作的电镀从业人员哇！小编表示不服，难道真的没有可替代的工艺吗？）
如果有来生的话，相信气缸也不愿意被电镀工艺进行处理吧！电镀工艺危害环境，危害身体健康，因此开发环保型铝合金缸体内表面硬化处理装备及工艺技术是势在必行的。
今生之微弧氧化工艺
千呼万唤始出来，犹抱琵琶半遮面。可取代电镀的工艺终于被研发成功，微弧氧化工艺给予了铝制气缸崭新的应用面孔及环保背景的处理工艺，对铝制气缸而言可谓新生！
南京浩穰环保科技有限公司依托南京工业大学与西安理工大学蒋百灵教授的研发团队，自主开发的微弧氧化技术，可在铝合金表面生成一层高硬度、高耐磨性的氧化铝陶瓷层，膜层具有μm级的盲型微孔（图2），其形成连续油膜作用的能力将优于电镀硬铬层中的微裂纹，加上氧化铝陶瓷层的高硬度，其减磨条件下的擦损性能远优于电镀硬铬。
同时微弧氧化处理既与电镀锌等消耗性阴极处理不同，可用非消耗性的不锈钢作阴极，避免了重金属离子从阴极溶入并随废水流出污染环境；又与电镀硬铬和重（或硬）阳极氧化等依靠消耗溶液中溶质元素在被处理样品表面形成保护膜层的工艺不同，在铝合金表面生成氧化铝陶瓷层，理论上属不消耗溶质元素的处理工艺。因此微弧氧化被称为既不消耗阴极又不消耗电解液溶质元素的清洁处理。
图2铝合金微弧氧化陶瓷层表面形貌
实力用数据说话
南京浩穰环保科技有限公司依托团队自主开发的微弧氧化技术，围绕铝合金发动机缸体内表面环保型陶瓷化工艺及设备开发展开研究工作。
微弧氧化处理铝合金缸体在重庆隆鑫及山东华盛进行了台架试验（图3），其中重庆隆鑫摩托车铝合金缸体内表面陶瓷化处理工艺，台架实验可达小时，远超过国家试验标准小时及企业试验标准小时；山东华盛农用机械用小型铝制发动机缸体内壁经微弧氧化处理后，经过抛光后的气缸可通过小时台架试验，满足行业及企业标准。
图3微弧氧化处理铝合金汽油机气缸
通过工装设计，微弧氧化技术能够实现铝合金缸体局部处理，即只对缸体内表面进行处理而外表面仍保持原状，即减少了燃烧室热量的损失，提高了热效率又不会影响缸体本身的散热性。同时由于该陶瓷化处理工艺处理工序简单，溶液配制成本极低，生产过程中只有电的消耗，相对于目前的其它表面处理工艺处理成本大大降低（40型气缸电镀硬铬市场价为4元左右，而微弧陶瓷化处理成本仅为3元）。
结语
微弧氧化技术对于替代现在市场运行的电镀硬铬工艺和扩大铝合金应用领域，满足以铝代钢的加工制造业轻量化的需求，解决了镀硬铬带来的环境污染问题，降低生产成本，并带来极大的社会效益和经济效益。
对于铝制气缸处理方法的完美蜕变，小编想不出什么好的词语来感谢各位研发人员的辛劳，只能在此衷心的表示，希望类似电镀的污染工艺少一点，类似微弧氧化这种清洁工艺多一点，天空更蓝一点，河水更清澈一点......美好家园，让我们一起携手共创！
南京浩穰环保科技期待您的垂询！
我们将竭诚为您服务！
