发动机汽缸电镀纳米复合镀层

    陶瓷汽缸通常用镍-磷基陶瓷复合材料镀层，往复发动机由于部件的摩擦要耗费约40的总能量，而这种能耗多半是由活塞、活塞环和气缸之间摩擦引起的，另外发动机部件还会受到如丙烷、乙醇和汽油混合物之类的腐蚀性液体的腐蚀。为减轻这些摩擦和腐蚀性问题，日本Nihon Parkerizing公司开发了镍-磷基陶瓷复合材料（NCC）。 20世纪70年代早期，人们曾进行过铁基、镍基复合材料的电镀工艺试验，并在小型二冲程摩托车、船舶、雪地摩托车及某些豪华客车的发动机部件上少量应用。铁基、镍基复合材料镀层均抗磨损，因镍基复合材料比铁基复合材料更抗腐蚀，被用于工作在高甲醇含量环境中部件的镀层，但是随着工作温度的增加，镍基复合材料镀层的硬度会减少，这是它的一个最大缺点。 NCC镀层（分Ni-P-hBN、Ni-P-SiC两种）中由于含有磷化物（如次磷酸、次磷酸纳等），即使在恶劣的环境和在较高温度下，也能保持较高硬度，与无磷的Ni-hBN和Ni-SiC相比，抗磨损能力优异。 NCC镀层热处理后的硬度应变化。

    除了高硬度和抗腐蚀性能好以外，NCC镀层的摩擦系数还低，Ni-P-hBN由于含有优异的自身润滑性氮化硼，摩擦系数只有0.08～0.12，它比硬铬镀层的摩擦系数（润滑条件下：钛合金上的NCC摩擦系数约0.10～0.12，硬铬的摩擦系数为0.28～0.48）要低得多，使滑动部件间的磨擦损失明显减小。经几家日本公司在它们开发的发动机上应用Ni-P-hBN镀层表明，抗腐蚀性能优异，有取代铸铁缸套的趋势，能使缸壁温度、油耗、车质量均有不同程度改观，同时发动机转矩和功率增加约3.5。为此，NCC镀层有助于轻量、高效、低耗发动机的开发。日本丰田发动机公司曾验证过两个未来全铝发动机设计方案：1）采用NCC铝缸套与常规的亚共晶A1（AA319或356）合金活塞组合，以防止气缸与活塞间卡死和磨损；2）无缸套组合，过共晶高硅A2（AA390）合金缸体（或MMC缸体）与铁-磷电镀活塞组合以抗磨损。在这两种设计方案中，活塞环的磨损均是采用NCC氮化钢环来减轻的。
    目前，有两种方法可把NCC镀层用于铝缸套或直接用在铝气缸体上：1）采用完全浸渍法；2）电镀液流动法，但电镀液只流在气缸内壁上，不与其它部分接触，这是一种经济有效的新工艺，适用于大排量发动机部件，如直立和V型四冲程发动机，费用与典型的铸铁缸套相当。日本铃木发动机公司已将开发的NCC工艺用在该公司生产的摩托车、船舶、豪华客车的二冲程全铝发动机上；雅马哈和川崎公司也把NCC镀层用于大批量的二冲程铝合金发动机上，此外，部分四冲程发动机也在应用这种镀层。

    其实电视广告天天喊的陶瓷汽缸应该是叫做「铝合金电镀陶瓷汽缸」，可不是整颗都是陶瓷做的啊‧缸体一样是以铝合金制成，再加以电镀上陶瓷层，其实陶缸也没有电视广告讲的那么神，陶缸一样会磨损，只是比较慢而已‧但通常陶瓷汽缸怎么操状况都还OK ，压缩不够更换活塞及活塞环即可‧但如果要进行类似塘缸的工作也是可以的，只不过采用的机具跟铸铁汽缸不同，需要使用钻石类的刀具进行研磨‧但因为陶瓷汽缸的电镀层只有两根头发厚，因此只能进行修复性的研磨，而不能进行塘大(好比说将缸径51mm的汽缸塘到54mm)的工程‧如果汽缸受的伤超过陶瓷电镀层，如我之前发生的惨案，就真的只有换缸一途了‧

    陶瓷电镀汽缸是将工程陶瓷材料碳化硅(SiC) ，利用特殊的复合电镀技术，将工程陶瓷材料电镀于汽缸(Cylinder)壁上的技术， SYM是台湾首创将工程陶瓷材料应运用于机车引擎汽缸且大量生产的公司。

    工程陶瓷材料(SiC)能克服一般陶瓷材料性脆的缺点，同时它具有高硬度－耐磨耗性优、高耐热性等优点，对于引擎汽缸需要的高耐磨耗性、高耐热等特性，可说是绝佳的组合，但是因为工程陶瓷材料不导电，且比重高，因此以一般传统电镀技术无法将其电镀在汽缸壁上，因此SYM开发特殊的复合电镀技术，将镍(Ni)及陶瓷碳化矽(SiC)颗粒，共同电镀在汽缸壁上，形成特有的复合陶瓷电镀(Ni/Sic)汽缸，将汽缸的品质推到极致，同时在全员共同的努力下，控制其大量生产的品质，目前已达到不良率维持在0.3以下的水准，能生产出质优，且价格合理的陶瓷电镀汽缸。

    铝合金电镀陶瓷汽缸之特色

1.铸铝汽缸初步搪孔加工后再电镀镍基之碳化矽陶瓷镀层,最后再施以搪磨.
2.镀层厚度约0.00050公分,硬度比一般铸铁高(HV 550).
3.镀层为多孔性表面,驻油性佳,使汽缸表面与活塞,活塞环随时保持高度之润滑,各接触件不会刮伤,磨耗也降低.光阳之陶瓷汽缸搪磨表面是属于高原型( Plateau-Honed Surface Texture),汽缸表面之纹理峰值小,谷值大,所以汽缸之磨合时间短,很快达成正常之运转性能,汽缸之磨耗及润滑性能均再提升.
4.铝合金之比重是铸铁的0.35倍,重量仅约铸铁的1Ǚ.而且热传导系数是铸铁的2.3倍,所以引擎燃烧累积的热较快传出,保持引擎在适度的温度下运转,避免过高温造成润滑油膜剥落产生机件刮伤,或零件因高热负荷而疲劳破坏.
5.由于铝合金电镀陶瓷汽缸之优异特性,可使引擎运转于较严苛的状态下而不损坏,所以可以调整引擎条件使得引擎之马力提升,油耗减少.
6.铝合金电镀陶瓷汽缸之特色
-润滑性佳
-磨耗率低
-汽缸壁不会刮伤
-热传性佳
-重量轻
-节省燃油消耗
-性能提升