缸盖、复合涂层的制备装置及制备方法与流程

1.本发明涉及发动机制造技术领域，尤其涉及一种缸盖、复合涂层的制备装置及制备方法。


背景技术：

2.随着柴油发动机向着轻量化的方向不断迈进，选用铝合金材料作为柴油发动机缸盖成为一种趋势。通常作为柴油发动机缸盖使用的铝合金材质主要为共晶铝硅合金，因其重量轻、散热快，是较为理想的缸盖选材。
3.柴油发动机的爆压高，扭矩大，其缸盖热负荷及机械负荷大。为了使柴油发动机快速降温，需要采用大量冷却水对其进行冷却处理。为了满足柴油机缸盖的隔热要求，需要在缸盖的排气道、冷却水腔以及火力面上涂覆热障涂层进行隔热。其中热障涂层的材质主要为氧化钇稳定氧化锆。
4.但是，现有技术中热障涂层在缸套内部无法均匀涂覆，导致缸套的隔热性能差。


技术实现要素：

5.本发明提供一种缸盖、复合涂层的制备装置及制备方法，可以在缸盖的排气道、冷却水腔内均匀涂覆双层的隔热防护材料，以提高缸盖的隔热性能。
6.本发明提供一种缸盖，包括铝制的缸盖本体，缸盖本体内具有缸盖排气通道、缸盖进气通道和冷却液通道，缸盖本体内覆盖有复合涂层；
7.复合涂层包括热障涂层和隔热涂层，缸盖排气通道的内壁和冷却液通道的内壁均覆盖有热障涂层；
8.缸盖排气通道的内壁上的热障涂层和冷却液通道的内壁上的热障涂层中的至少一者上覆盖有隔热涂层。
9.在一种可能的实现方式中，本发明提供的缸盖，缸盖本体具有第一表面，第一表面上具有隔热涂层，缸盖排气通道的一端和缸盖进气通道的一端位于第一表面。
10.在一种可能的实现方式中，第一表面上的隔热涂层的厚度为50
‑
200μm；
11.缸盖排气通道的内壁内的隔热涂层的厚度为50
‑
200μm；
12.冷却液通道的内壁内的隔热涂层的厚度为50
‑
100μm；
13.隔热涂层的粗糙度为rz10
‑
rz30；
14.隔热涂层的材料包括二氧化锆。
15.在一种可能的实现方式中，隔热涂层为多孔氧化层，复合涂层还包括封孔层，封孔层覆盖在缸盖排气通道的内壁的隔热涂层上，封孔层用于填充隔热涂层表面的孔；
16.隔热涂层的体积比热容为500kj/m3k
‑
800kj/m3k；
17.隔热涂层的导热系数小于或等于0.3w/mk。
18.在一种可能的实现方式中，缸盖排气通道的两端分别具有与缸盖排气通道的内腔连通的第一开口和第二开口，缸盖进气通道的两端分别具有与缸盖进气通道的内腔连通的
第三开口和第四开口，冷却液通道的两端分别具有与冷却液通道的内腔连通的进液进口和进液出口；
19.缸盖本体具有相对的第一侧面和第二侧面，进液进口和进液出口位于第一侧面，第一开口和第三开口位于第二侧面，第二开口和第四开口位于第一表面。
20.本发明还提供一种复合涂层的制备装置，该装置包括电源、第一辅助电极、第二辅助电极和第一容器，电源的负极与第一辅助电极电连接，电源的正极用于与缸盖电连接，第一容器内用于盛放第一电解液，第一容器用于向缸盖排气通道和冷却液通道的至少一者内中通入第一电解液，第二辅助电极位于缸盖排气通道和冷却液通道的至少一者内。
21.在一种可能的实现方式中，本发明提供的复合涂层的制备装置，还包括第二容器和循环泵，第二容器内用于盛放第二电解液；
22.第一容器和缸盖排气通道均与循环泵连通，循环泵用于输送第一电解液，以使第一电解液在第一容器和缸盖排气通道之间循环流动；
23.或者，第二容器和缸盖排气通道均与循环泵连通，循环泵用于输送第二电解液，以使第二电解液在第一容器和缸盖排气通道之间循环流动；
24.或者，第一容器和冷却液通道均与循环泵连通，循环泵用于输送第一电解液，以使第一电解液在第一容器和冷却液通道之间循环流动；
25.第一辅助电极为铜板，第二辅助电极为铜条。
26.本发明还提供一种缸盖上复合涂层的制备方法，该方法用于制备上述的缸盖上的复合涂层，采用上述的复合涂层的制备装置；
27.方法包括以下步骤：
28.在缸盖的缸盖排气通道的内壁和冷却液通道的内壁形成热障涂层；
29.在缸盖排气通道内和冷却液通道内中的至少一者进行等离子电解，形成隔热涂层，从而制得具有热障涂层和隔热涂层的复合涂层。
30.在一种可能的实现方式中，本发明提供的缸盖上复合涂层的制备方法，在缸盖排气通道内和冷却液通道内中的至少一者进行等离子电解，包括：在缸盖排气通道内进行等离子电解；
31.在缸盖排气通道内进行等离子电解包括：
32.第一辅助电极通过密封胶连接在缸盖的第一表面，缸盖进气通道的第四开口和缸盖排气通道的第二开口位第一辅助电极覆盖的区域内，并与密封胶以及部分第一辅助电极共同形成辅助通道，在缸盖排气通道内放置第二辅助电极，其中，第一辅助电极与缸盖的第一表面之间的距离为5mm
‑
20mm，第二辅助电极与缸盖排气通道的内壁之间的距离为5mm
‑
20mm；
33.经缸盖进气通道的第三开口通入第一电解液，第一电解液依次沿第三开口、缸盖进气通道、第四开口、辅助通道、第二开口、缸盖排气通道和缸盖排气通道的第一开口循环流动；
34.电源的阳极与缸盖电连接，电源的阴极与第一辅助电极电连接，以进行等离子电解，以在缸盖排气通道内的热障涂层上形成隔热涂层。
35.在一种可能的实现方式中，本发明提供的缸盖上复合涂层的制备方法，在缸盖排气通道内的热障涂层上形成隔热涂层之后，还包括：
36.经缸盖进气通道的第三开口通入第二电解液，第二电解液依次沿第三开口、缸盖进气通道、第四开口、辅助通道、第二开口、缸盖排气通道和缸盖排气通道的第一开口循环流动；
37.进行等离子电解，以在缸盖排气通道内的隔热涂层上形成封孔层。
38.在一种可能的实现方式中，本发明提供的缸盖上复合涂层的制备方法，在缸盖排气通道内和冷却液通道内中的至少一者进行等离子电解，包括：在冷却液通道内进行等离子电解；
39.在冷却液通道内进行等离子电解包括：
40.第一辅助电极通过密封胶连接在缸盖的第二表面，缸盖的第二表面具有与冷却液通道连通的通孔，通孔位于第一辅助电极覆盖的区域内，在冷却液通道内放置第二辅助电极；
41.经冷却液通道的进液进口通入第一电解液，第一电解液依次沿进液进口、冷却液通道和进液出口循环流动；
42.电源的阳极与缸盖电连接，电源的阴极与第一辅助电极电连接，以进行等离子电解，以在冷却液通道内的热障涂层上形成隔热涂层。
43.在一种可能的实现方式中，本发明提供的缸盖上复合涂层的制备方法，第二电解液包括封孔剂；
44.第一电解液的溶质组分及浓度为：10g/l
‑
25g/l硅酸钠九水、0.5g/l
‑
3g/l氢氧化钠、0.5g/l
‑
3g/l乙二胺四乙酸二钠、1.0g/l
‑
5.0g/三聚磷酸钠、0.5g/l
‑
3g/l钨酸钠、1.0g/l
‑
3.5g/l三乙醇胺、5.0g/l
‑
12g/l二氧化锆，溶剂为去离子水。
45.本发明提供的缸盖、复合涂层的制备装置及制备方法，缸盖包括铝制的缸盖本体，缸盖本体内具有缸盖排气通道、缸盖进气通道和冷却液通道，缸盖本体内覆盖有复合涂层；复合涂层包括热障涂层和隔热涂层，缸盖排气通道的内壁和冷却液通道的内壁均覆盖有热障涂层；缸盖排气通道的内壁上的热障涂层和冷却液通道的内壁上的热障涂层中的至少一者上覆盖有隔热涂层。通过在缸盖本体的缸盖排气通道、冷却液通道内均匀涂覆双层的隔热防护材料，以提高缸盖的隔热性能。
附图说明
46.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
47.图1为本发明提供的缸盖的结构示意图；
48.图2为本发明提供的缸盖的第二视角结构示意图；
49.图3为本发明提供的排气通道内侧涂覆复合涂层的结构示意图；
50.图4为本发明提供的冷却液通道内侧涂覆复合涂层的结构示意图；
51.图5为本发明提供的缸盖的第三视角结构示意图；
52.图6为图5中a
‑
a处的剖视图；
53.图7为图5中b
‑
b处的剖视图；
54.图8为本发明提供的缸盖的第四视角结构示意图；
55.图9为图8中c
‑
c处的剖视图；
56.图10为本发明提供的复合涂层的制备装置的结构示意图；
57.图11为本发明提供的复合涂层的制备装置的另一结构示意图；
58.图12为本发明提供的复合涂层的制备方法的流程图。
59.附图标记说明：
60.10
‑
制备装置；11
‑
电源；12
‑
第一辅助电极；13
‑
第二辅助电极；14
‑
第一容器；15
‑
第二容器；16
‑
循环泵；17
‑
密封胶；18
‑
第一开关；19
‑
第二开关；
61.100
‑
缸盖本体；101
‑
第一表面；102
‑
第一侧面；103
‑
第二侧面；104
‑
第二表面；
62.110
‑
缸盖排气通道；111
‑
第一开口；112
‑
第二开口；
63.120
‑
缸盖进气通道；121
‑
第三开口；122
‑
第四开口；
64.130
‑
冷却液通道；131
‑
进液进口131；132
‑
进液出口；
65.200
‑
复合涂层；210
‑
热障涂层；220
‑
隔热涂层；230
‑
封孔层。
具体实施方式
66.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
67.随着柴油发动机向着轻量化的方向不断迈进，选用铝合金材料作为柴油发动机缸盖成为一种趋势。通常作为柴油发动机缸盖使用的铝合金材质主要为共晶铝硅合金，因其重量轻、散热快，是较为理想的缸盖选材。
68.柴油发动机的爆压高，扭矩大，其缸盖热负荷及机械负荷大。为了使柴油发动机快速降温，需要采用大量冷却水对其进行冷却处理。为了满足柴油机缸盖的隔热要求，需要在缸盖的排气道、冷却水腔以及火力面上涂覆热障涂层进行隔热。其中热障涂层的材质主要为氧化钇稳定氧化锆。
69.普通的热障涂层，热容量大，受热的时候热量会在涂层上集聚，涂层表层温度会升高到很高的值，甚至比不带热障涂层的基体还要高。燃烧室内热障涂层的局部高温一方面会对下一个冲程的进气造成加热，受热后则会发生膨胀现象，进而导致进气量减少，不利于发动机做功；另一方面热障涂层过高的温度会有大量的热量被冷却水带走，不利于发动机做功。
70.热障涂层的涂覆位置为缸盖火力面，受制于缸盖排气道狭小，该涂层无法涂覆到狭小的排气道内。仅可在较大的平面如缸盖火力面使用。具体涂覆方法为等离子喷涂或热喷涂，即需要热源将氧化钇稳定氧化锆的粉末加热至液态，然后喷到待涂覆表面上，该工艺方法需要复杂的加热系统及冷却系统，还需要送粉系统，因此结构庞大，不适用狭小内孔或内腔喷涂。
71.同时，以氧化钇稳定氧化锆为主的热障涂层的25℃
‑
300℃热膨胀系数为11
‑
13
×
10
‑
6/k，与铸铁、钢的线膨胀系数10
‑
14
×
10
‑
6/k相差不大，因此热障涂层在粘结层(粘结层一般选用nicral混合物，该材料质软，韧性好，能够在热障层和基材之间起到平衡消除变形
差异，进而消除内应力的作用)的过度作用下在铸铁、钢等材料中已经有应用，但铝的线膨胀系数为21
×
10
‑
6/k，相差过大，无法有效粘结。另外，缸盖的排气道、冷却水腔的内腔空间小，且不规则，使用一般的涂层喷涂方式难以实现复杂内腔的均匀涂布，导致缸套的隔热性能差。
72.而且，铝的线膨胀系数过大，达到21
×
10
‑
6/k，与热障涂层(氧化钇稳定氧化锆)的线膨胀系数(11
‑
13
×
10
‑
6/k)有近一倍差距，依靠粘结层无法弥补变形差异，使用过程中容易出现脱落现象，因此无法有效粘结。
73.基于此，本发明提供一种缸盖、复合涂层的制备装置及制备方法，以解决现有技术中热障涂层无法在缸套内部均匀涂覆，导致缸套的隔热性能差的问题。
74.实施例
75.图1为本发明提供的缸盖的结构示意图，图2为本发明提供的缸盖的第二视角结构示意图；图3为本发明提供的排气通道内侧涂覆复合涂层的结构示意图；图4为本发明提供的冷却液通道内侧涂覆复合涂层的结构示意图。
76.如图1和2所示，本发明提供的一种缸盖，包括铝制的缸盖本体100，缸盖本体100内具有缸盖排气通道110、缸盖进气通道120和冷却液通道130，缸盖本体100内覆盖有复合涂层200；
77.复合涂层200包括热障涂层210和隔热涂层220，缸盖排气通道110的内壁和冷却液通道130的内壁均覆盖有热障涂层210；
78.缸盖排气通道110的内壁上的热障涂层210和冷却液通道130的内壁上的热障涂层210中的至少一者上覆盖有隔热涂层220。
79.本实施例提供的缸盖主要为铝制的柴油发动机的缸盖，因为铝制缸盖具有重量轻的优点，是柴油发动机降重的理想选材。因为缸盖的结构比较复杂，一般选用共晶铝硅合金的铝合金材料进行铸造。比如铸造铝合金(alsi7mg)材料。
80.由于柴油发动机在工作时爆压高，扭矩大，缸盖热负荷及机械负荷大，因此需要对发动机缸体进行降温以使发动机能够保持正常的工作状态。而发动机缸体的降温主要是通过发动机产生的高温燃气排放和通过在发动机上加注冷却液吸收部分热量来实现的。高温燃气排放通道和冷却液通道主要是设置在发动机缸盖上。
81.为了满足发动机缸盖的隔热需求，需要在缸盖上设置具有隔热功能的防护涂层，以降低缸套的温度。具体地，在铝制的缸盖本体100上设置有用于向外排放燃烧后的高温燃气的缸盖排气通道110、用于为发动机提供氧气的缸盖进气通道120以及用于加注冷却液的冷却通道130。在缸盖本体100与缸套接触面上涂覆有用于隔绝热量散失的复合涂层200，复合涂层200其可以降低缸体向缸盖本体100散失的热量。同时，在缸盖本体100的排气通道110和冷却液通道130的内侧壁上均匀涂覆有复合涂层200。其中涂覆在缸盖排气通道110内侧壁的复合涂层200可以降低发动机产生的高温燃气的热量在经过缸盖排气通道110后向着缸盖本体100散失。同时，涂覆在冷却液通道130内壁的复合涂层200可以在冷却液通道130不产生改动的前提下进一步降低热量散失，以使缸盖本体100取得比较好的隔热效果。
82.具体地，复合涂层200包括热障涂层210和隔热涂层220，热障涂层210材料主要是氧化钇稳定氧化锆。首先是在缸盖排气通道110和冷却液通道130的内壁上涂覆一层热障涂层210，热障涂层210的具体涂覆方式为等离子喷涂或热喷涂，热障涂层210可以降低部分热
量散失。
83.另外，在缸盖排气通道110的内侧壁上涂覆的热障涂层210的外表面上涂覆有一层隔热涂层220，隔热涂层220主要为氧化铝、氧化硅和氧化锆组成的较为粗糙的隔热层。隔热涂层220可以进一步降低缸盖排气通道110内部的热量向着缸盖本体100散失，提高缸盖排气通道110的隔热效果。也可以在冷却液通道130的内侧壁上涂覆的热障涂层210的外表面上涂覆一层隔热涂层220，隔热涂层220可以有效减少冷却液中的热量向着缸盖本体100散失，在对冷却液通道130不做改动的前提下可实现降低散热量。或者，在排气通道110内侧壁的热障涂层210和冷却液通道130的内侧壁的热障涂层210上均涂覆隔热涂层220，以实现降低热量散失，提高缸盖本体100的隔热效果。
84.示例性的，本实施例中，还可以通过添加其他元素降低隔热涂层220的体积热容，具体地，通过添加锆、硅等低导热，容易产生空洞的元素。这种元素的加入，一方面元素本身的导热系数比铝小，因此隔热效果好；另一方面，锆、硅等元素的添加的工艺过程会带来孔隙，孔隙被空气填充，隔热效果会更好，同时在不增加质量的前提下增大了隔热涂层220的体积，因此降低了隔热涂层220体积比热容(体积比热容＝质量比热容*密度，孔隙的引入即降低了密度)。
85.因此本实施例在缸盖本体100的缸盖排气通道110的内侧壁或冷却液通道130的内侧壁同时涂覆热障涂层210和隔热涂层220后，其不但可以显著提高缸盖本体100的隔热效果，还可以使单层的热障涂层210和隔热涂层220的厚度下降，从而降低各个涂层的制备难度，提高各个涂层的可靠性。
86.请继续参见图1所示，缸盖本体100具有第一表面101，第一表面101上具有隔热涂层220，缸盖排气通道110的一端和缸盖进气通道120的一端位于第一表面101。
87.在一些实施例中，缸盖本体100具有第一表面101，第一表面101为缸盖本体100与缸体的接触面(即为火力面，是指缸盖上与燃烧接触的区域)，为了降低缸体产生的热量向着缸盖本体100散失，在第一表面101上涂覆有隔热涂层220。缸盖排气通道110的一端和缸盖进气通道120的一端位于第一表面101上。
88.请继续参见图3和图4所示，第一表面101上的隔热涂层220的厚度为50
‑
200μm；
89.缸盖排气通道110的内壁上的隔热涂层220的厚度为50
‑
200μm；
90.冷却液通道130的内壁上的隔热涂层220的厚度为50
‑
100μm；
91.隔热涂层220的粗糙度为rz10
‑
rz30；
92.隔热涂层的材料包括二氧化锆。
93.在一种可能的实现方式中，为了使缸盖本体100具有最佳的散热效果，缸盖本体100的第一表面101上涂覆有隔热涂层220，且隔热涂层220的厚度范围为50
‑
200μm，涂覆在缸盖排气通道110的内侧壁上的隔热涂层220的厚度范围为50
‑
200μm，隔热涂层220的厚度主要是随着缸盖本体100外侧的温度高低变化来调整，比如，在温度相对较高的区域，隔热涂层220的厚度可以设置的厚一点，在温度相对较低的区域，隔热涂层220的厚度可以设置的薄一点，这样可以合理的涂覆隔热涂层220，在节省材料的同时确保较好的散热效果。
94.在冷却液通道130的内壁上的涂覆的隔热涂层220的厚度为50
‑
100μm，其目的是为了在冷却液通道130的内侧壁上能够达到均匀涂覆的效果，因为冷却液通道130的内部结构复杂，所以涂覆的隔热涂层220也无具体的形状规律。隔热涂层220可以用于阻碍缸盖本体
100的热量向冷却水散失。
95.在本实施例中，隔热涂层为多孔氧化层；复合涂层200还包括封孔层230，封孔层230覆盖在缸盖排气通道110的内壁的隔热涂层220上封孔层用于填充隔热涂层表面的孔；隔热涂层的体积比热容为500kj/m3k
‑
800kj/m3k；隔热涂层的导热系数小于或等于0.3w/mk。
96.示例性地，在缸盖本体100上涂覆的隔热涂层220的表面粗糙度在rz10
‑
rz30之间，这样使其粗糙度保持原始的疏松多孔的状态。且多孔分布散乱，相互之间不连通，以确保隔热涂层220的体积比热容低至500kj/m3k
‑
800kj/m3k，且导热系数低至0.3w/mk，这样可以使其隔热效果最佳。隔热涂层的材料主要包括二氧化锆。
97.为了提高缸盖排气通道110内的高温燃气的流动速度，在缸盖排气通道110的内壁的隔热涂层220上涂覆有封孔层230。具体地，通过在隔热涂层220的表面涂覆封孔剂，封孔剂固化后可以部分填充隔热涂层220表面的孔，进而使缸盖排气通道110的内壁上形成粗糙度在rz3之内的封孔层230。封孔层230可降低多孔层的表面粗糙度，让高温燃气流通的通道更顺畅，减少高温燃气的摩擦阻力。
98.图5为本发明提供的缸盖本体的第三视角结构示意图，图6为图5中a
‑
a处的剖视图，图7为图5中b
‑
b处的剖视图。
99.如图5
‑
7所示，缸盖排气通道110的两端分别具有与缸盖排气通道110的内腔连通的第一开口111和第二开口112，缸盖进气通道120的两端分别具有与缸盖进气通道120的内腔连通的第三开口121和第四开口122。
100.图8为本发明提供的缸盖的第四视角结构示意图，图9为图8中c
‑
c处的剖视图。
101.如图8和图9所示，冷却液通道130的两端分别具有与冷却液通道130的内腔连通的进液进口131和进液出口132；
102.缸盖本体100具有相对的第一侧面102和第二侧面103，进液进口131和进液出口132位于第一侧面102，第一开口111和第三开口121位于第二侧面103，第二开口112和第四开口122位于第一表面101。
103.在本实施例中，缸盖排气通道110的两端分别设置有第一开口111和第二开口112，且第一开口111和第二开口112均与缸盖排气通道110的内部连通；缸盖进气通道120的两端分别设置有第三开口121和第四开口122，且第三开口121和第四开口122均与缸盖进气通道120的内部连通。在冷却液通道130的两端分别设置有与冷却液通道130的内腔连通的进液进口131和进液出口132。
104.缸盖本体100具有相对的第一侧面102和第二侧面103，其中，冷却液通道130的进液进口131和进液出口132设置在第一侧面102上。缸盖排气通道110的第一开口111和缸盖进气通道120的第三开口121设置在第二侧面103上。缸盖排气通道110的第二开口112和缸盖进气通道120的第四开口122设置在第一表面101上。
105.图10为本发明提供的复合涂层的制备装置的结构示意图；图11为本发明提供的复合涂层的制备装置的另一结构示意图。
106.如图10和11所示，复合涂层的制备装置10包括电源11、第一辅助电极12、第二辅助电极13和第一容器14，电源11的负极与第一辅助电极12电连接，电源11的正极用于与缸盖电连接，第一容器14内用于盛放第一电解液，第一容器14用于向缸盖排气通道110和冷却液通道130的至少一者内中通入第一电解液，第二辅助电极13位于缸盖排气通道110和冷却液
通道130的至少一者内。
107.复合涂层的制备装置10，还包括第二容器15和循环泵16，第二容器15内用于盛放第二电解液；
108.第一容器14和缸盖排气通道110均与循环泵16连通，循环泵16用于输送第一电解液，以使第一电解液在第一容器14和缸盖排气通道110之间循环流动；
109.或者，第二容器15和缸盖排气通道110均与循环泵16连通，循环泵16用于输送第二电解液，以使第二电解液在第二容器15和缸盖排气通道110之间循环流动；
110.或者，第一容器14和冷却液通道130均与循环泵16连通，循环泵16用于输送第一电解液，以使第一电解液在第一容器14和冷却液通道130之间循环流动；
111.第一辅助电极12为铜板，第二辅助电极13为铜条。
112.在本实施例中，为了在缸盖本体100上涂覆复合涂层200，通过制造一种复合涂层的制备装置10来在缸盖本体100上进行等离子电解氧化形成复合涂层200。复合涂层200的制备装置10包括电源11、与电源11的负极电连接的第一辅助电极12、与第一辅助电极12电连接的第二辅助电极13以及第一容器14。电源11的正极与缸盖本体100电连接，在电源11的任意一端还串联有开关(图中未标示)，从而形成一个完整的放电电路。第一辅助电极12设置在缸盖本体100的第一表面101，其将第二开口112和第四开口122连通，以使缸盖进气通道120和缸盖排气通道110能够贯通连接。第二辅助电极13的一端与第一辅助电极12电连接，另外一端伸入到缸盖排气通道110的内部。将第一容器14的两端分别与第一开口111和第三开口121连通，在第一容器14盛放第一电解液后，第一电解液可以从缸盖进气通道120的第三开口121流入到缸盖本体100的内部，接着从缸盖排气通道110的第一开口111流出缸盖本体100，在第一电解液流动的同时将电源开关闭合，使电源11对缸盖本体100和第二辅助电极13放电，这样就可以在缸盖排气通道的内壁上等离子电解形成复合涂层200。或者，第一容器14的两端分别与冷却液通道130的进液进口131和进液出口132连通，第二辅助电极13位于冷却液通道130内部，第一电解液可以从进液进口131流入到冷却液通道130的内部。接着从进液出口132流出缸盖本体100，在第一电解液流动的同时将电源开关闭合，使电源11对缸盖本体100和第二辅助电极13放电，这样就可以在冷却液通道130的内壁上等离子电解形成复合涂层200。
113.在另一实施例中，复合涂层的制备装置10，还包括第二容器15和循环泵16，第二容器15内用于盛放第二电解液。第一容器14与缸盖排气通道110均与循环泵16连通，这样在启动循环泵16之后，可以有效加快第一电解液在第一容器14和缸盖排气通道110之间循环流动的速度，以加快等离子电解的速度。此外，将第二容器15的两端分别与第一开口111和第三开口121连通，以使第二容器15内盛放的第二电解液在缸盖排气通道110内部流动，在第二电解液流动的同时将电源开关闭合，使电源11对缸盖本体100和第二辅助电极13放电，这样就可以在缸盖排气通道110的内壁上等离子电解形成复合涂层200。同样的，第二容器15与缸盖排气通道110均与循环泵16连通，这样在启动循环泵16之后，可以有效加快第二电解液在第二容器15和缸盖排气通道110之间循环流动的速度，以加快等离子电解的速度。
114.需要特别说明的是，在第一容器14和第二容器15与缸盖排气通道110的之间分别连接有第一开关18和第二开关19，通过控制第一开关18的闭合以连通第一容器14和缸盖排气通道110以使第一电解液流动；通过控制第二开关19的闭合以连通第二容器15和缸盖排
气通道110以使第二电解液流动。其中，第一辅助电极12为铜板，第二辅助电极13为铜条。
115.图12为本发明提供的复合涂层的制备方法的流程图。
116.如图12所示，本发明还提供一种缸盖上复合涂层的制备方法，该方法用于制备上述的缸盖上的复合涂层200，采用上述的复合涂层的制备的装置10；方法包括以下步骤：
117.s101、在缸盖的缸盖排气通道110的内壁和冷却液通道130的内壁形成热障涂层210；
118.s102、在缸盖排气通道110内和冷却液通道130内中的至少一者进行等离子电解，形成隔热涂层220，从而制得具有热障涂层210和隔热涂层220的复合涂层200。
119.在一些实施例中，在缸盖排气通道110内和冷却液通道130内中的至少一者进行等离子电解，包括：在缸盖排气通道130内进行等离子电解；
120.在缸盖排气通道内110进行等离子电解包括：
121.第一辅助电极12通过密封胶17连接在缸盖的第一表面101，此时，缸盖进气通道120的第四开口122和缸盖排气通道110的第二开口112位于第一辅助电极12覆盖的区域内，即，第一辅助电极12将第四开口122和第二开口112连通，并与密封胶17以及部分第一辅助电极12共同形成辅助通道(图中未标示)，该辅助通道用于第一电解液或第二电解液在缸盖排气通道110和缸盖进气通道120之间流动。在缸盖排气通道内110放置第二辅助电极13，第二辅助电极13的一端与第一辅助电极12电连接，其另一端伸入在缸盖排气通道110的内部后与缸盖排气通道110的内壁保持一定的距离，确保第二辅助电极13不要接触到缸盖排气通道110的内壁即可。同时，第一辅助电极12通过密封胶17与第一表面101连接，密封胶17在密封并防止电解液流出的同时，还可以使第一辅助电极12与第一表面101之间保持一定的距离，以确保第一辅助电极12不要接触到第一表面101，以使电路的阳极与阴极间形成绝缘，以保证复合涂层200能够均匀生长。其中，第一辅助电极12与缸盖的第一表面101之间的距离设置的范围为5mm
‑
20mm，第二辅助电极13与缸盖排气通道110的内壁之间的距离范围设置为5mm
‑
20mm。
122.紧接着，经缸盖进气通道120的第三开口121通入第一电解液，第一电解液依次沿第三开口121、缸盖进气通道120、第四开口122、辅助通道、第二开口112、缸盖排气通道110和缸盖排气通道的第一开口111循环流动。
123.电源11的阳极与缸盖本体100电连接，电源11的阴极与第一辅助电极12电连接，将电源开关闭合后，使电源11开始放电工作，以对流入缸盖本体100内的第一电解液进行等离子电解工作，以在缸盖排气通道110内的热障涂层210上形成隔热涂层220。具体地，启动电解液输送循环泵16，打开第一开关18，开启第一电解液的循环，接通电源11，电源11采用恒流脉冲模式输出，此过程电流密度设置为8a/dm2～20a/dm2，负正电流比为0.9～1.3，正脉冲占空比为30％～65％，脉冲频率范围为800hz～1600hz，前10min内，采用低电流8a/dm～12a/dm2的低电流持续，10min后每间隔2min以20％的梯度递增，直至起弧。待出现弧光(弧光是指等离子电解氧化反应发生的放电现象，形成的明亮的呈弧状的亮线，弧光出现后肉眼可见。)后，逐渐降低电流至10a/dm2～15a/dm2，电解液温度控制在20度～25度，在电压进入平稳区后保持放电35min～55min。关闭第一开关18，关闭电解液输送循环泵16。此阶段形成的等离子电解氧化多孔层厚度为80
‑
200μm。在第一电解液的作用下，通过电源11的阴极的放电作用产生热量，将电源11阳极的铝缸盖表面熔融氧化，氧化层在电解液环境中冷却，
近似淬火，从而在表层形成氧化层。等离子电解氧化过程中在电源放电、电解液元素掺杂、电解液放电的作用下产生有空洞的疏松氧化层，这层疏松氧化层即为隔热涂层220。
124.在一些实施例中，在缸盖排气通道内110的热障涂层210上形成隔热涂层220之后，还包括：
125.经缸盖进气通道110的第三开口121通入第二电解液，第二电解液依次沿第三开口121、缸盖进气通道120、第四开口122、辅助通道、第二开口112、缸盖排气通道110和缸盖排气通道110的第一开口111循环流动；进行等离子电解，以在缸盖排气通道110内的隔热涂层220上形成封孔层230。
126.具体地，启动电解液输送循环泵16，打开第二开关19，开启第二电解液的循环，接通电源11，电源11采用恒流脉冲模式输出，此过程电流密度设置为8a/dm2～20a/dm2，负正电流比为0.9～1.3，正脉冲占空比为30％～65％，脉冲频率范围为800hz～1600hz，前10min内，采用低电流8a/dm2～12a/dm2的低电流持续，10min后每间隔2min以20％的梯度递增，直至起弧。待出现弧光后，逐渐降低电流至10a/dm2～15a/dm2，电解液温度控制在20度～25度，在电压进入平稳区后保持放电35min～55min。关闭第二开关19，关闭电解液输送循环泵16。此阶段形成的等离子电解氧化多孔层厚度为80
‑
200μm。在第二电解液的作用下，通过电源11的阴极的放电作用产生热量，将电源11阳极的铝缸盖表面熔融氧化，氧化层在电解液环境中冷却，近似淬火，从而在表层形成氧化层。等离子电解氧化过程中在电源放电、电解液元素掺杂、电解液放电的作用下在隔热涂层220的表面形成封孔层230。第二电解液中的封孔剂在缸盖外侧固化后部分填充疏松隔热涂层220，在外侧表层形成粗糙度rz3之内的封孔层230，封孔层230利于高温燃气的流动，高温燃气流动快，进而减少热量散失。
127.在本实施例中，在缸盖排气通道110内和冷却液通道130内中的至少一者进行等离子电解，包括：在冷却液通道130内进行等离子电解；
128.在冷却液通道130内进行等离子电解包括：
129.第一辅助电极12通过密封胶17连接在缸盖的第二表面104，缸盖的第二表面104具有与冷却液通道130连通的通孔(图中未标示)，通孔位于第一辅助电极12覆盖的区域内，在冷却液通道130内放置第二辅助电极13；经冷却液通道130的进液进口131通入第一电解液，第一电解液依次沿进液进口131、冷却液通道130和进液出口132循环流动。
130.电源11的阳极与缸盖本体100电连接，电源11的阴极与第一辅助电极12电连接，以进行等离子电解，以在冷却液通道130内的热障涂层210上形成隔热涂层220。
131.具体地，启动电解液输送循环泵16，打开第一开关18，开启第一电解液的循环，接通电源11，电源11采用恒流脉冲模式输出，此过程电流密度设置为8a/dm2～20a/dm2，负正电流比为0.9～1.3，正脉冲占空比为30％～65％，脉冲频率范围为800hz～1600hz，前10min内，采用低电流8a/dm2～12a/dm2的低电流持续，10min后每间隔2min以20％的梯度递增，直至起弧。待出现弧光后，逐渐降低电流至10a/dm2～15a/dm2，电解液温度控制在20度～25度，在电压进入平稳区后保持放电35min～55min。关闭第一开关18，关闭电解液输送循环泵16。此阶段形成的等离子电解氧化多孔层厚度为80μm
‑
200μm。在第一电解液的作用下，通过电源11的阴极的放电作用产生热量，将电源11阳极的铝缸盖表面熔融氧化，氧化层在电解液环境中冷却，近似淬火，从而在表层形成氧化层。等离子电解氧化过程中在电源放电、电解液元素掺杂、电解液放电的作用下产生有空洞的疏松氧化层，这层疏松氧化层即为隔热
涂层220。
132.在一些实施例中，第二电解液包括封孔剂；第一电解液的溶质组分及浓度为：10g/l
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25g/l硅酸钠九水、0.5g/l
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3g/l氢氧化钠、0.5g/l
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3g/l乙二胺四乙酸二钠、1.0g/l
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5.0g/三聚磷酸钠、0.5g/l
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3g/l钨酸钠、1.0g/l
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3.5g/l三乙醇胺、5.0g/l
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12g/l二氧化锆，溶剂为去离子水。
133.在本实施例中对封孔剂的具体材料不做限定，可以为：聚硅氮烷、水玻璃或二氧化硅溶胶等。封孔剂用于封堵部分多孔层，多孔层内的空气封闭在多孔层中，形成热的隔绝；另外，封孔剂可降低多孔层的表面粗糙度，让燃气流通的通道更顺畅，减少燃气的摩擦阻力。
134.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
135.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以使固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
136.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
137.本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
138.此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或维护工具不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或维护工具固有的其它步骤或单元。