Введение
Никелево-кремниевый сплав. Nikasil – это зарегистрированная торговая марка электроосажденного липофильного никелевого матричного карбида кремния, используемого для деталей двигателей, в основном для гильз цилиндров поршневых двигателей.
Nikasil is a trademarked electrodeposited lipophilic nickel matrix silicon carbide coating for engine components, mainly piston engine cylinder liners.
Разработка
Nikasil был представлен компанией Mahle в 1967 году и изначально разработан для обеспечения работы уплотнителей вершины ротора двигателя Ванкеля непосредственно на алюминиевом блоке. Это покрытие позволило алюминиевым цилиндрам и поршням работать непосредственно друг против друга с низким износом и трением. В отличие от других методов, включая чугунные гильзы цилиндров, Nikasil позволял создавать цилиндры очень большого диаметра с жесткими допусками. Это упрощало модернизацию существующих конструкций двигателей. Алюминиевые цилиндры также обеспечивали значительно лучшую теплопроводность и меньшее трение, чем чугунные гильзы – важное свойство для двигателей высокой мощности. Покрытие было дополнительно разработано в качестве замены твердому хромированию цилиндров для Mercury Marine Racing и Kohler Engines, а также в качестве ремонтной замены для заводских хромированных снегоходов, мотоциклов, квадроциклов, гидроциклов и V-образных восьмицилиндровых двигателей автомобилей. Nikasil – это сокращение от карбида никеля и кремния. Карбид кремния – это очень твердая керамика (намного тверже стали), которая может растворяться в никеле. Полученный раствор карбида никеля и кремния затем наносится на алюминиевую поверхность цилиндра методом электроосаждения. После нанесения покрытия отверстия цилиндров Nikasil подвергаются алмазной шлифовке до получения плато. Поршни должны комплектоваться поршневыми кольцами, совместимыми с Nikasil, поскольку хромированные кольца, обычно используемые с чугунными гильзами, не подходят. Благодаря высокой твердости Nikasil, полученные цилиндры обычно имеют длительный срок службы и меньший износ, чем цилиндры других типов. Поскольку Nikasil чрезвычайно долговечен, цилиндры не требуют частой переборки, обычно достаточно расточки перед установкой новых колец. Однако, при повреждении покрытия, цилиндр необходимо полностью очистить перед расточкой и повторным нанесением покрытия.
Приложения
Porsche начал использовать Никасил на гоночном автомобиле 917 в 1970 году, а позже – на 911 RS в 1973 году. Porsche также применял его в серийных автомобилях, но ненадолго перешел на Alusil ради экономии на базовой модели 911. Цилиндры с покрытием Nikasil всегда использовались в моделях 911 Turbo и RS. Алюминиевые цилиндры с покрытием Никасил позволили Porsche создавать двигатели с воздушным охлаждением, которые обладали самой высокой удельной мощностью среди двигателей того времени. Никасил был очень популярен в 1990-х годах и применялся такими компаниями, как BMW, Ducati, Jaguar и Moto Guzzi в их новых поколениях двигателей. Однако сера, содержащаяся в большинстве некачественного бензина, вызывала разрушение цилиндров Nikasil со временем, приводя к дорогостоящим поломкам двигателей. Стоит отметить, что двигатели Porsche действительно страдали от проблем, вызванных высоким содержанием серы в топливе. Никасил или аналогичные покрытия под другими торговыми марками до сих пор широко используются в гоночных двигателях, включая двигатели Формулы-1 и ChampCar. Suzuki использует запатентованное покрытие SCEM (Suzuki Composite Electro chemical Material) на основе карбида кремния с никелем и фосфором для увеличения размера цилиндров и улучшения теплоотвода в моделях TU250X, Hayabusa, Honda NX250 Enduro и других мотоциклах. В радиоуправляемых нитромоторах с калильным зажиганием обычно используется гильзованный цилиндр с покрытием Nikasil и поршень из алюминиевого сплава без каких-либо компрессионных колец.