一种高散热性能镀层的磁悬浮风机蜗壳及其制备方法技术

本发明专利技术涉及风机设备技术领域，具体是涉及一种高散热性能镀层的磁悬浮风机蜗壳的制备方法，通过对蜗壳内衬壳以及耐磨层的制备材料即制备工艺进行改进，使用环状MoS2增强的低铬铁

【技术实现步骤摘要】
一种高散热性能镀层的磁悬浮风机蜗壳及其制备方法


[0001]本专利技术涉及风机设备
，具体是涉及一种高散热性能镀层的磁悬浮 风机蜗壳及其制备方法。

技术介绍

[0002]蜗壳因外形如同蜗牛壳而得名，是离心泵蜗壳式引水室的简称，化工行业 基本使用金属蜗壳。金属蜗壳具有结构紧凑、耐磨的优点。
[0003]但金属蜗壳的受力情况较复杂，除了由输送的流体所引起的薄壁应力外， 还有蜗壳与泵体、前/后护板联接处的局部应力，当这些应力不均匀时往往对蜗 壳的使用寿命产生不利影响。在低温的环境下输送高温的流体更容易增大这种 应力，尤其在开泵时高温流体瞬间进入离心泵泵腔导致蜗壳内壁与高温流体接 触处于高温状态，而蜗壳因壁厚未能及时传热，导致外壁依然处于低温状态， 产生内外冷热不均匀而导致蜗壳的断裂。
[0004]因此，选用蜗壳的材质要考虑三个方面：韧性和耐磨性以及经济性。蜗壳 属于离心泵的过流部件，在离心泵长期输送颗粒性矿浆的运行中会不断地产生 磨损，蜗壳的寿命多数情况下取决于蜗壳的耐磨性，因此为了增加蜗壳的耐磨 性从而延长蜗壳的使用寿命，制作蜗壳的材质往往是具有耐磨性的高铬合金材 料，这些材质的共同点往往都是随着耐磨性的提高而影响到材质的韧性，而要 提高材质的韧性又会导致耐磨性不足，同时提高耐磨性和韧性又会导致蜗壳制 作成本成倍的升高，显然并不现实。
[0005]综上所述，蜗壳在具有较好耐磨性时韧性方就会较差，在铸造过程中也更 容易因为其热导率低、塑性差而产生铸造缺陷，所以现在亟需一种同时具备良 好韧性、耐磨性以及导热性的金属蜗壳。

技术实现思路

[0006]为了实现以上目的，本专利技术提供了一种高散热性能镀层的磁悬浮风机蜗壳 的制备方法，在能够保证蜗壳具有良好韧性、导热性以及耐磨性的前提下，不 仅能够能通过引风管对电机装置内部进行降温，而且能够有效阻隔处于高温工 作环境下的蜗壳的升温对于蜗壳自身以及电机装置的影响。蜗壳制备流程为： 先制备出支撑壳和内衬壳，然后在内衬壳上表面熔覆耐磨层，最后组装成型， 即可得到蜗壳。具体的技术方案如下：
[0007]一、制备磁悬浮风机蜗壳上内衬壳
[0008]S1、使用水热法制备环状MoS2以备用；
[0009]S2、按照合金组成配比Cu：15～20％，Cr：0.2～0.25％，Ni：0.3～3.3％， Sn：1.3～1.6％，Al：2.5～3.1％，Fe：余量；准备Fe
‑
10Cu中间合金粉、Fe
‑ꢀ
30Cu中间合金粉、Ni粉、Sn粉、Al2O3粉在高纯氩气保护下球磨24h，得到合 金粉末；
[0010]S3、将步骤S1制备的环状MoS2加入含有浓度为0.02％聚氧化乙烯的无水 乙醇溶液中，超声分散分散20min，得混合液；
[0011]S4、按照合金组成配比Mo：2.2～2.5％，S：4.4～5％；将步骤S2中制备的 合金粉末
加入步骤S3制备的混合液中，制备出固含量为50％的混合液；
[0012]S5、对步骤S4制备的混合液进行搅拌的同时，加入浓度为0.7％的聚乙烯 吡咯烷酮和浓度为0.8％的聚乙烯醇缩丁醛，维持搅拌10min得悬浊液；
[0013]S6、将步骤S5中的悬浊液倒入模具中，在8MPa的压力下干燥2.5h后取 出，然后于400℃下保温30min进行脱脂处理，最后将脱脂后的产物加工成合 金棒料；
[0014]S7、将步骤S6中制备的合金棒料装入石墨坩埚中，抽真空至4
×
10
‑1Pa， 进行中频加热重熔；待石墨坩埚中温度达到980℃、真空度达到
‑
0.05Mpa时， 关闭抽真空系统，充入高纯氩气，通过电磁感应搅拌加热直至原材料完全熔化 熔渗，熔渗时间为2h；
[0015]S8、对步骤S7中熔渗的合金液保温2h，然后随炉冷却至室温，最后使用 钢模进行铸造成钢锭；
[0016]S9、将步骤S8中制备的铸造钢锭在始锻温度为970～1000℃，终锻温度为 850～900℃的加热温度下，锻造成内衬壳部件后空冷至室温；
[0017]S10、将步骤S9中冷却后的内衬壳部件在350℃下进行回火处理，保温 2～4h后空冷至室温。
[0018]在本方案中，为了提高内衬壳的导热性能，选用铜掺杂低铬合金的方式， 由于铜的热导率大约为392W/m
‑
K，仅次于金刚石，与铁相比有良好的导热性 能，因此能显著提高合金的导热性。
[0019]与此同时，本方案选用Ni，Sn这两种金属元素作为基体强化组元，这是因 为本专利技术中基体为Fe和Cu，而Ni与基体Fe、Cu都有很好的互溶度，可以起 到固溶强化的作用；Sn可以与基体Cu互溶，同时由于其较低的熔点，在高温 下可以起到吸热的作用；Al2O3常用作Cu基复合材料第二相粒子可以起到很好 的强化作用，还能起到降低磨损的效果。
[0020]二、制备环状MoS2[0021]S11、取摩尔比为1：4的仲钼酸铵和硫脲分别使用去离子水超声处理10 min；
[0022]S12、将经步骤S11处理后的仲钼酸铵和硫脲混合，加入与所述混合液质量 比为1：2，质量分数为1.2％的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，使用浓盐酸 调节pH为3，倒入反应釜中，保证填充度为30％；
[0023]S13、将步骤S12中的反应釜置于220℃下加热35h，自然冷却至室温，离 心分离出固相产物；
[0024]S14、将经步骤S13处理后的固相产物使用去离子水和无水乙醇清洗，分离 后得环状MoS2，在60℃下烘干20h备用。
[0025]CTAB是一种典型的阳离子表面活性剂，兼有亲水和亲油性。不同浓度的 CTAB会形成不同形状的胶束。一定浓度的CTAB水溶液中亲水基团会形成特 殊的环状胶束，亲水基团暴露在环状结构外面。环状胶束外侧带正电位，且 MoS2表面带负电性，MoS2在电荷的吸引下沾附在环状结构外侧从而形成环状 结构，反应结束后用去离子水和无水乙醇清洗掉包裹在环状MoS2内的CTAB 胶束就得到了环状产物。因此环状MoS2不仅能够抑制不同元素间的扩散，而 且通过其层状空隙结构可以增加合金中各组元间的粘合力度。
[0026]三、制备磁悬浮风机蜗壳上内衬壳的耐磨层
[0027]S3
‑
1、准备合金粉末
[0028]S3
‑
11、准备作为自熔性合金粉末的Ni35合金粉末，以及作为增强相的、 配比为1：
1的Si3N4/Al2O3合金粉末；
[0029]S3
‑
12、预制第一熔覆层合金粉末：Ni35合金粉末：Si3N4/Al2O3合金粉末 ＝92％：8％；
[0030]S3
‑
13、预制第二熔覆层合金粉末：Ni35合金粉末：Si3N4/Al2O3合金粉末 ＝80％：20％；
[0031]S3
‑
14、预制第三熔覆层合金粉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高散热性能镀层的磁悬浮风机蜗壳的制备方法，其特征在于，先制备出支撑壳(11)和内衬壳(12)，然后在内衬壳(12)上表面熔覆耐磨层(121)，最后组装成型，即可得到蜗壳(1)；所述内衬壳(12)的制备方法具体如下：S1、使用水热法制备环状MoS2以备用；S2、按照合金组成配比Cu：15～20％，Cr：0.2～0.25％，Ni：0.3～3.3％，Sn：1.3～1.6％，Al：2.5～3.1％，Fe：余量；准备Fe
‑
10Cu中间合金粉、Fe
‑
30Cu中间合金粉、Ni粉、Sn粉、Al2O3粉在高纯氩气保护下球磨24h，得到合金粉末；S3、将步骤S1制备的环状MoS2加入含有浓度为0.02％聚氧化乙烯的无水乙醇溶液中，超声分散分散20min，得混合液；S4、按照合金组成配比Mo：2.2～2.5％，S：4.4～5％；将步骤S2中制备的合金粉末加入步骤S3制备的混合液中，制备出固含量为50％的混合液；S5、对步骤S4制备的混合液进行搅拌的同时，加入浓度为0.7％的聚乙烯吡咯烷酮和浓度为0.8％的聚乙烯醇缩丁醛，维持搅拌10min得悬浊液；S6、将步骤S5中的悬浊液倒入模具中，在8MPa的压力下干燥2.5h后取出，然后于400℃下保温30min进行脱脂处理，最后将脱脂后的产物加工成合金棒料；S7、将步骤S6中制备的合金棒料装入石墨坩埚中，抽真空至4
×
10
‑1Pa，进行中频加热重熔；待石墨坩埚中温度达到980℃、真空度达到
‑
0.05Mpa时，关闭抽真空系统，充入高纯氩气，通过电磁感应搅拌加热直至原材料完全熔化熔渗，熔渗时间为2h；S8、对步骤S7中熔渗的合金液保温2h，然后随炉冷却至室温，最后使用钢模进行铸造成钢锭；S9、将步骤S8中制备的铸造钢锭在始锻温度为970～1000℃，终锻温度为850～900℃的加热温度下，锻造成内衬壳(12)部件后空冷至室温；S10、将步骤S9中冷却后的内衬壳(12)部件在350℃下进行回火处理，保温2～4h后空冷至室温。2.如权利要求1所述的一种高散热性能镀层的磁悬浮风机蜗壳的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中环状MoS2的具体制备方法如下：S11、取摩尔比为1：4的仲钼酸铵和硫脲分别使用去离子水超声处理10min；S12、将经步骤S11处理后的仲钼酸铵和硫脲混合，加入与所述混合液质量比为1：2，质量分数为1.2％的十六烷基三甲基溴化铵，使用浓盐酸调节pH为3，倒入反应釜中，保证填充度为30％；S13、将步骤S12中的反应釜置于220℃下加热35h，自然冷却至室温，离心分离出固相产物；S14、将经步骤S13处理后的固相产物使用去离子水和无水乙醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：周峰，许宜峰，
申请(专利权)人：江苏优格曼航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：