一种在大型水环真空泵叶轮表面制备耐蚀涂层的方法技术

本发明专利技术公开了一种在大型水环真空泵叶轮表面制备耐蚀涂层的方法。首先制备无水异丙乙醇、去离子水的混合溶液，再加入镍粉、六方氮化硼粉，磁力搅拌5小时，使镍粉、六方氮化硼在异丙醇去离子水溶液中均匀分散。对大型水环真空泵泵体内壁分别进行喷砂和常规超声清洗，然后用气筒吹干。用恒流蠕动泵将混合溶液输送到雾化喷嘴处，采用氩气作为雾化气体进行雾化处理，雾化后具有一定速度的微小液滴送入直流等离子炬的高温区，溶剂在高温高速环境下迅速挥发，镍和六方氮化硼随之析出并快速熔化成微小熔滴，加热加速后的镍和氮化硼熔滴沉积在大型水环真空泵叶轮表面上，即可获得具有分形结构的耐蚀涂层。采用该方法获得的氮化硼涂层不仅具有良好的耐蚀性、热稳定性和化学惰性，还具有优异的耐磨和自润滑性能。

A Method of Preparing Corrosion Resistant Coatings on the Impeller Surface of Large Water Ring Vacuum Pump

The invention discloses a method for preparing corrosion resistant coating on the impeller surface of a large water ring vacuum pump. Firstly, the mixed solution of anhydrous isopropanol and deionized water was prepared. Then, nickel powder and hexagonal boron nitride powder were added, and magnetic stirring was carried out for 5 hours, so that nickel powder and hexagonal boron nitride were evenly dispersed in the deionized solution of isopropanol. Sandblasting and conventional ultrasonic cleaning were carried out on the inner wall of large water ring vacuum pump respectively, and then the pump was dried by air cylinder. The mixed solution is transported to the atomizing nozzle by a constant flow peristaltic pump. Argon is used as the atomizing gas for atomizing treatment. After atomizing, small droplets with a certain speed are sent into the high temperature zone of DC plasma torch. The solvent evaporates rapidly at high temperature and high speed. Nickel and hexagonal boron nitride precipitate and melt rapidly into tiny droplets. After heating, accelerated nickel and boron nitride droplets are deposited. A fractal corrosion resistant coating can be obtained on the impeller surface of a large water ring vacuum pump. The boron nitride coating obtained by this method not only has good corrosion resistance, thermal stability and chemical inertia, but also has excellent wear resistance and self-lubrication performance.

【技术实现步骤摘要】
一种在大型水环真空泵叶轮表面制备耐蚀涂层的方法
本专利技术属于水环式真空泵
，特别涉及一种在大型水环真空泵叶轮表面制备耐蚀涂层的方法。
技术介绍
水环真空泵是一种输送气体的流体机械，被广泛应用于煤矿井下瓦斯抽采系统中。叶轮是水环真空泵的重要组成部分，当叶轮按规定方向转动时，工作循环水在泵体内壁形成与叶轮一起转动的水环，依靠叶轮的旋转把机械能传递给旋转水环，又通过旋转水环对气体的压缩，把能量传递给气体并使压力升高，达到抽吸真空的目的。水环真空泵工作时，如果局部区域的压力小于到液体饱和蒸汽压，液体则气化，产生的气泡会随着流动的液体被带到高压区域。在高压作用下，气泡极易破裂，产生气蚀现象。水环真空泵叶轮一旦产生气蚀，则会引起以下问题：（1）磨损叶轮两侧的分配盘，产生泵体振动和发热现象，对泵的安全稳定运行构成威胁；（2）破坏叶轮的平衡，引起前后轴承工作条件的恶化，造成轴承温度升高，振动和噪声增大；（3）叶片表面形成大面积蜂窝、坑蚀点，降低真空泵的扬程，恶化真空泵的效能，因此如何预防和解决大型水环真空泵叶轮气蚀的问题迫在眉睫。虽然保持气水分离器储水的合理水位、控制真空泵在临界所需真空度或临界排气压力区域运行、尽量缩短吸入管长度等措施，能够一定程度上减小水环真空泵叶轮发生气蚀的几率，然而当真空泵的使用条件受到限制、不可避免发生气蚀时，应当采用激光熔覆、化学镀、热喷涂等方式对水环真空泵叶轮表面进行改性处理，从而提高叶轮的抗蚀耐磨性能，延长泵的服役寿命。中国专利技术专利公开号CN105088224A公开了一种水泵叶轮强化延寿的装置和方法，利用激光熔覆工艺有效修复水泵叶轮表面产生的空洞和犁沟，不仅延长了叶轮的服役寿命，同时大幅提高耐磨耐腐蚀性能。中国专利技术专利公开号CN102925848A公开了一种水泵叶轮表面超音速火焰喷涂纳米超硬复合涂层的制备方法，采用超音速火焰喷涂工艺在水泵叶轮表面基体上制备出WC-8Co超硬纳米复合涂层。中国专利技术专利公开号CN107299310A公开了一种强化水泵叶轮表面等离子喷涂陶瓷涂层的制备方法，采用等离子喷涂工艺在水泵叶轮基体表面上制备出耐磨耐蚀陶瓷涂层。以上方法虽然证明表面涂覆涂层是提高水泵叶轮表面耐磨防腐性能中最有效、最常用的一种方法，但激光熔覆设备昂贵，超音速火焰喷涂工艺复杂，常规等离子喷涂晶核粗大，涂层组织不够致密。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提出一种在大型水环真空泵叶轮表面制备耐蚀涂层的方法，由于制备的氮化硼纳米涂层具有较高的硬度、热稳定性、化学惰性，可显著增强水环真空泵叶轮表面的耐蚀性能。为实现上述目的，本专利技术采取以下的技术方案：（1）将无水异丙醇加入去离子水中混合，组成异丙醇去离子水混合溶液，无水异丙醇：去离子水质量百分比为4:96；（2）将镍粉、六方氮化硼粉放入异丙醇去离子水混合溶液中，镍粉：六方氮化硼：异丙醇去离子水混合溶液的质量百分比为4:1:95，在室温下磁力搅拌5小时，使镍粉、六方氮化硼在异丙醇去离子水溶液中均匀分散；（3）对大型水环真空泵叶轮进行表面喷砂处理，去除锈蚀和氧化皮，并提高叶轮基本与涂层之间的结合强度；（4）对大型水环真空泵叶轮表面进行常规超声清洗，去除油脂、颗粒等表面污染物；（5）借助恒流蠕动泵将均匀混合的溶液输送到雾化喷嘴处，采用氩气作为雾化气体进行混合溶液雾化处理；（6）雾化后具有一定速度的微小液滴送入直流等离子炬的高温区，工作气体为氮气、氩气和氢气的混合气体，微小液滴中的溶剂在高温高速环境下迅速挥发，镍和六方氮化硼随之析出并快速熔化成微小熔滴；（7）加热加速后的镍和氮化硼熔滴沉积在大型水环真空泵叶轮表面上，即可获得具有分形结构的耐蚀涂层。本专利技术的一种在大型水环真空泵叶轮表面制备耐蚀涂层的方法具有以下优点和效果：（1）本专利技术通过溶液前驱体等离子体喷涂制备得到的镍基氮化硼涂层具有蜂窝状结构，分别由微米级的镍基金属化合物和纳米级的氮化硼多相组成，该分形结构使得氮化硼涂层具有较高的结合强度；（2）本专利技术通过溶液前驱体等离子体喷涂制备得到的镍基氮化硼涂层孔隙均匀分布、无层间横向裂纹，与其它喷涂方法相比，该涂层具有更高的致密性和均匀性；（3）本专利技术通过溶液前驱体等离子体喷涂制备得到的涂层是由镍基金属化合物和氮化硼多相组成，不仅具有良好的耐蚀性、热稳定性和化学惰性，还具有优异的耐磨和自润滑性能。（4）本专利技术通过溶液前驱体等离子体喷涂在大型水环真空泵叶轮表面制备氮化硼涂层的方法，成本低、操作方便，容易实现大面积或复杂型面耐蚀涂层的制备，利于产业化和商业推广。具体实施方式本专利技术的一种在大型水环真空泵叶轮表面制备耐蚀涂层的方法，其较佳的具体实施方式是：将无水异丙醇加入去离子水中混合，组成异丙醇去离子水混合溶液，无水异丙醇、去离子水质量百分比分别为4%和96%；将镍粉、六方氮化硼粉放入异丙醇去离子水混合溶液中，镍粉、六方氮化硼、异丙醇去离子水混合溶液的质量百分比分别为4%、1%和95%，在室温下磁力搅拌5小时，使镍粉、六方氮化硼在异丙醇去离子水溶液中均匀分散；将大型水环真空泵叶轮表面进行喷砂处理，去除杂质和氧化皮的同时，提高表面粗糙度和活化度，再对喷砂后的叶轮表面进行常规超声波清洗10分钟，清除表面残留的油污和颗粒，然后用气筒吹干；用恒流蠕动泵将制得的混合溶液输送到雾化喷嘴处，采用氩气作为雾化气体进行雾化处理，雾化后具有一定速度的微小液滴送入直流等离子炬的高温区，设置等离子喷涂参数：工作气体为氩气和氢气的混合气体，混合比例90:10，混合气体流量60L/min，弧电流450A，溶液喂料速度30g/min，喷距100mm。等离子喷枪固定在机械手上，通过程序控制机械手的移动轨迹和移动速度，实现对大型水环真空泵叶轮表面高效快速喷涂；最后，对喷涂后的叶轮表面再次清洗和干燥。制得的氮化硼耐蚀涂层结合强度和硬度分别达到25MPa、1045HV。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在大型水环真空泵泵体内壁表面制备抗垢纳米陶瓷涂层的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将无水异丙醇加入去离子水中混合，组成异丙醇去离子水混合溶液，无水异丙醇：去离子水质量百分比为4:96；（2）将镍粉、六方氮化硼粉放入异丙醇去离子水混合溶液中，镍粉：六方氮化硼：异丙醇去离子水混合溶液的质量百分比为4:1:95，在室温下磁力搅拌5小时，使镍粉、六方氮化硼在异丙醇去离子水溶液中均匀分散；（3）对大型水环真空泵叶轮进行表面喷砂处理，去除锈蚀和氧化皮，并提高叶轮基本与涂层之间的结合强度；（4）对大型水环真空泵叶轮表面进行常规超声清洗，去除油脂、颗粒等表面污染物；（5）借助恒流蠕动泵将均匀混合的溶液输送到雾化喷嘴处，采用氩气作为雾化气体进行混合溶液雾化处理；（6）雾化后具有一定速度的微小液滴送入直流等离子炬的高温区，工作气体为氮气和氩气的混合气体，微小液滴中的溶剂在高温高速环境下迅速挥发，镍和六方氮化硼随之析出并快速熔化成微小熔滴；（7）加热加速后的镍和氮化硼熔滴沉积在大型水环真空泵叶轮表面上，即可获得具有分形结构的耐蚀涂层。

【技术特征摘要】
1.一种在大型水环真空泵泵体内壁表面制备抗垢纳米陶瓷涂层的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）将无水异丙醇加入去离子水中混合，组成异丙醇去离子水混合溶液，无水异丙醇：去离子水质量百分比为4:96；（2）将镍粉、六方氮化硼粉放入异丙醇去离子水混合溶液中，镍粉：六方氮化硼：异丙醇去离子水混合溶液的质量百分比为4:1:95，在室温下磁力搅拌5小时，使镍粉、六方氮化硼在异丙醇去离子水溶液中均匀分散；（3）对大型水环真空泵叶轮进行表面喷砂处理，去除锈蚀和氧化皮，并提高叶轮基...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉刚，孟建兵，唐志共，李向东，陈维茂，赵国勇，孟凡瑞，蒲旭阳，张人会，孙海波，荆延波，燕洪顺，
申请(专利权)人：淄博水环真空泵厂有限公司，山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37