一种燃气发动机用混合涂层材料及使用该材料的燃气发动机

摘要

一种燃气发动机用混合涂层材料及使用该材料的燃气发动机，制备原料中包括如下质量份数的物质：二硫化钼：10‑15份；氧化镍：50‑80份；过渡金属元素氧化物：2‑10份；氮化硼或碳化硅：1‑3份。本申请添加氮化硼或碳化硅，一是氮化硼或者碳化硅作为添加剂，可促进各种物质进行磨削、减小；二是提供缺陷位，从而促进积碳的脱离，避免积碳产生，延长使用时间。

说明书

技术领域

本申请涉及一种燃气发动机用混合涂层材料及使用该材料的燃气发动机。

背景技术

发动机是车辆的心脏，其性能好坏与否直接影响到车辆性能。近几年来，国内也在推广燃气汽车，即以天然气、液化石油气等为燃料的汽车，推广此种燃料的主要目的就是降低污染物的排放量，积碳现象较于燃烧汽油、柴油的车较为微弱，但却也有自己的特点。由于燃气的积碳过程是一个缓慢积存的过程，由于积存的较为缓慢，使得积碳与发动机内可接触的位置会逐步形成非常稳定的积碳，随着时间的延长，若不及时处理，由于其粘附性较好，因此情况会变得非常严重。

发明内容

为了解决上述问题，本申请提出了一种燃气发动机用混合涂层材料及使用该材料的燃气发动机，一方面，一种燃气发动机用混合涂层材料，制备原料中包括如下质量份数的物质：二硫化钼：10-15份；氧化镍：50-80份；过渡金属元素氧化物：2-10份；氮化硼或碳化硅：1-3份。氮化硼或碳化硅有两种作用：一是氮化硼或者碳化硅作为添加剂，有一定的加快球磨处理的作用，从而使得各种物质混合的更加均匀；二是一般认为涂层的平整度越好，其越能耐积碳，但是对于燃气发动机来说，由于其积累积碳是一个更加缓慢的过程，缓慢导致其具有形成之后具有较好的稳定性，因此平整度高反而作用不是非常大，而引入氮化硼或碳化硅之后，其作为一个中心，会造成“缺陷位”，其此种“缺陷位”一般都是凸起位，在使用过程中发现，在此种涂层平面缓慢造成积碳后，会在燃气发动机启动时发生脱离现象。因此，本申请的涂层是通过其与积碳之间能够产生剥离而提高了该涂层的抗积碳能力，而非提高其表面的平整程度来提高其抗积碳能力。

优选的，所述涂层材料按照如下方法合成：所述过渡金属元素氧化物为镧系金属氧化物；所述氮化硼或碳化硅的目数为4000-6000目。

优选的，所述涂层材料按照如下方法合成：将硫化钼、氧化镍、过渡金属元素氧化物、氮化硼或碳化硅进行强制混合，然后再依次进行造粒、破碎处理。通过此种方式能够提高整体的混合效果，从而使得在一个狭小的空间内能够有各种物质的普遍存在。

优选的，所述强制混合采用如下方式进行：将制备原料依次放入到球磨机中，然后进行球磨处理。球磨处理使得氮化硼、碳化硅起到磨料的作用，从而更加好的提高整个系统的目数大小，起到更好的提高整个系统中混合均匀度的问题。

优选的，将强制混合后的制备原料中放入粘结剂、分散剂、水得到浆料，然后利用浆料制备原料成团，得到初步粒，然后将初步粒干燥后进行球磨。

优选的，所述浆料通过喷雾干燥的方式得到干燥粒。避免发生整体的团聚现象，尽可能的保持内部各个粒子之间的独立性。

另一方面，所述燃气发动机的内表面喷涂有混合涂层材料得到的保护涂层。本申请利用该涂层材料能够得到一种具有凸起缺陷位的涂层，从而使得积碳附着时，会在凸起缺陷位上附着不牢固，即使是燃气发动机缓慢的积碳依然无法完成均匀附着，因此在启动阶段，由于骤热能够以此为出发点，使得涂层以此缺陷位为出发点，部分积碳会从涂层上剥离；另外由于涂料采用一种均匀混合的方式得到的原料，因此积碳点较多，从而减少了积碳问题。

优选的，所述混合涂层通过等离子喷涂法涂覆到燃气发动机的内表面得到保护涂层。

优选的，所述保护涂层的厚度为0.3-0.5mm。

优选的，所述等离子喷涂法操作时的中心温度不高于1350℃。在一个相对可控的温度下进行喷涂，主要是因为高温工况对于内部物质的保存以及涂层材料本身的催化活性造成影响。

本申请能够带来如下有益效果：

1、本申请添加氮化硼或碳化硅，一是氮化硼或者碳化硅作为添加剂，可促进各种物质进行磨削、减小；二是提供缺陷位，从而促进积碳的脱离；

2、通过强制混合，然后再依次进行造粒、破碎的方式能够提高整体的混合效果，从而使得在一个狭小的空间内能够有各种物质的普遍存在；

3、采用喷雾干燥的方式，避免发生整体的团聚现象，尽可能的保持内部各个粒子之间的独立性；

4、本申请在一个相对可控的温度下进行喷涂，主要是因为高温工况对于内部物质的保存以及涂层材料本身的催化活性造成影响。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本申请进行详细阐述。

对于涂层材料的合成过程而言，首先按照如下步骤合成：

S1、首先取如表1所述的原料；

S2、将S1中的原料加入到球磨机，球磨1.5h；

S3、取S2得到的粉末，如表1所述的量，加入粘结剂、分散剂以及适量的水得到浆料，加入水的量不少于总的质量的2倍；

S4、将S3得到的浆料进行喷雾干燥得到干燥粒，干燥粒进行球磨，球磨得到喷涂材料，所述喷涂材料的粒径不大于1000目。

表1：

对于上述物质的性质，按照如下方式用于燃气发动机涂层设计，取上述喷涂材料利用等离子喷涂方法喷涂到和发动机相同的金属板的表面，然后对于金属板利用燃气喷枪直接喷到金属板的表面，燃气喷枪处于非充分燃烧状态，试验条件见表2，对于金属板表面测量肉眼明显可见的积碳的面积比。

对于序号为7的试验来讲，其没有二硫化钼，对于序号为8的试验来讲，其没有氧化镍，对于序号为9的试验来讲，其没有过渡金属元素氧化物，此三个试验表面减少任一物质都会增加其积碳面积，推测是由于该三种物质具有一定的催化作用，因此可以延缓前期的积碳量，但是对于总体的积碳量，并没有很大的减缓作用；对于序号为10的试验来讲，其没有氮化硼或者碳化硅，此时的面积占比非常之高，推测在具有氮化硼或者碳化硅的时候，能够促进积碳的脱落；对于序号为11的试验来讲，其氮化硼或者碳化硅的粒径过高，推测在此种状况下，氮化硼或者碳化硅粒径过大时，造成了表面缺陷位过大，使得在球磨过程中无法分布均匀，从而影响了涂层的表现，积碳面积也较大。

表2：

序号保护涂层厚度(mm)中心温度(℃)时间(h)面积占比(％)10.3135052520.4130052630.5135052840.3130053150.4135053060.5130052970.4130054880.4130054690.41300541100.41300581110.41300565

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。