压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法、涡旋盘技术

本发明专利技术提供一种压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法，通过向微弧氧化电解液中引入纳米石墨粒子，并在微弧氧化槽体内部设置循环喷淋系统，在氧化过程中，将槽内电解液不断循环喷洒在待处理涡轮盘的旋涡齿面，使涡旋盘表面原位生长出陶瓷涂层。本发明专利技术还提供一种涡旋盘。本发明专利技术的制备方法可提升陶瓷膜层的生长速率，且减小膜层厚度极差，降低膜层的表面粗糙度与摩擦系数。粗糙度与摩擦系数。粗糙度与摩擦系数。

【技术实现步骤摘要】
压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法、涡旋盘


[0001]本专利技术涉及新材料制造
，具体而言涉及一种压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法、涡旋盘。

技术介绍

[0002]随着国家对节能环保要求的日益提高，涡旋压缩机以其能效高、噪声低、结构紧凑、运行平稳等优点，在制冷及热泵领域得到快速发展，成为压缩机行业的热点。涡旋压缩机是由动、静涡旋盘间的相对高频往复公转运动形成封闭容积的连续变化，来实现压缩空气的目的。然而，关键压缩部件动涡旋盘和静涡旋盘大多采用轻质、高强度的铸造铝合金，在高速相对转动和无油润滑的恶劣工况下，必须通过表面处理来提升铝合金表面的耐磨性能。
[0003]目前，化学镀镍、硬质阳极氧化和微弧氧化是提高铝合金零部件表面耐磨性能的主要方法，但化学镀镍和硬质阳极氧化两种工艺一方面受环保压力的影响日益增大，另一方面所制膜层性能有限、无法满足涡旋盘特殊/苛刻服役工况环境下的长时间连续工作。因此，具有绿色、环保、高效、短流程等工艺特征的微弧氧化技术便成为涡旋盘工艺研发的焦点。
[0004]微弧氧化可在铝合金上轻易制备出显微硬度超过1000HV的氧化铝陶瓷层，但应用于涡旋盘耐磨涂层制备尚存在以下问题：(1)较难在高硅铸造铝合金上获得高生长速率的微弧氧化陶瓷涂层；由于富硅相的漏电效应导致铝硅压铸合金在微弧氧化过程涂层生长缓慢(2)涡旋盘中复杂的涡旋齿形结构限制了陶瓷涂层生长的均匀性；(3)涂层表面微米级多孔结构致使表面粗糙度较高。
[0005]公开号为CN109161846A的中国专利公开了一种铝制工件表面的复合涂层及其应用，其采用了两步法在铝制涡旋盘上制备了复合涂层，但是该方法得到的复合涂层存在层间性能不均问题，二硫化钨涂覆顶层虽有自润滑性能但硬度低，而陶瓷底层虽硬度高但无自润滑性能；其次，该方法在涂层制备时，其涂层生长速率和涂层均匀性均有待提高。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的在于针对现有技术的不足，提供一种压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法，该制备方法可提升陶瓷膜层的生长速率，且减小膜层厚度极差，降低膜层的表面粗糙度。
[0007]根据本专利技术目的的第一方面，提供一种压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法，具体包括以下步骤：
[0008]将经过清洗的待处理涡旋盘置于含有电解液的微弧氧化槽中，涡旋盘与微弧氧化电源输出正极相连，不锈钢板作为阴极与微弧氧化电源输出负极相连，设置电参数，开启电源、鼓气系统，以及循环喷淋系统，对待处理涡旋盘进行微弧氧化处理；
[0009]其中，所述电解液中含有纳米石墨粒子；通过所述循环喷淋系统，将电解液循环喷
洒在待处理涡旋盘上；
[0010]微弧氧化处理结束后，将氧化处理后的涡旋盘水洗、烘干，即可。
[0011]优选的，所述电解液的配方为：磷酸盐20～50g/L、成膜助剂0～5g/L、pH调节剂0～2g/L、纳米石墨粒子2～10g/L、添加剂a 4～8g/L、添加剂b 0～10g/L；其余为去离子水。
[0012]优选的，所述纳米石墨粒子的平均粒径为60～200nm。
[0013]优选的，所述磷酸盐为六偏磷酸钠。
[0014]优选的，所述成膜助剂为硅酸钠、铝酸钠中的一种或两种混合，pH调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾。
[0015]优选的，所述添加剂a为十二烷基苯磺酸钠，添加剂b为钨酸钠。
[0016]优选的，所述微弧氧化处理的参数如下：频率200～1000Hz，脉冲宽度80～500μs，电流密度2～8A/dm2，氧化时间30～60min，电解液温度为20～40℃。
[0017]优选的，所述循环喷淋系统的循环频率大于等于4次/小时。
[0018]优选的，所述循环喷淋系统采用多点射流方式，且各点等距离垂直喷洒于待处理涡轮盘的旋涡齿面。
[0019]根据本专利技术目的的第二方面，提供一种涡旋盘，该涡旋盘表面涂层采用前述压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法制备所得。
[0020]本专利技术的有益效果在于：
[0021]1、本专利技术通过向微弧氧化电解液中引入纳米石墨粒子，利用纳米石墨颗粒在阳极液固界面伴随原位化合、陶瓷烧结等过程中向工件表面电泳、熔渗等作用参与涂层生长，一定程度填充和/或封堵涂层微孔结构、降低粗糙度、形成纳米石墨粒子沿表面、界面不同分布状态的陶瓷涂层，并赋予涂层滑动磨损服役时的自润滑功效，在磨损台架试验中满足磨损率低于10μm/1000h的要求；同时，通过槽体内部循环喷淋系统，高效循环传质，加强了阳极界面纳米石墨等颗粒供给、微气泡溢出，进而提升陶瓷涂层生长速率，并且通过特有的循环喷系统的出口直射涡旋齿面，有助于快速更新近涡旋盘涡旋齿面附近的电解液，来缩小因浓度差和温度差引起的膜层厚度不均问题；而通过度电解液进行鼓气，分散了溶液中的纳米石墨粒子，减少了石墨的团聚、沉降，使石墨离子均匀分布在电解液中，从而均匀分布在陶瓷涂层中。
[0022]2、本专利技术的制备工艺流程简单、重复性好、可靠性高，可在压缩机用铝质涡旋盘表面实现自动化、低成本、大批量耐磨陶瓷涂层的生产，且无废水产生、绿色环保，具有良好的应用前景。
附图说明
[0023]图1是本专利技术的压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法的工艺流程图。
[0024]图2是本专利技术的压缩机用铝质涡旋盘的实物图。
[0025]图3是本专利技术的微弧氧化槽的结构示意图。
[0026]图4是实施例2所得样品的XRD图。
[0027]图5a是实施例2所得样品的表面SEM图。
[0028]图5b是实施例2所得样品的截面SEM图。
[0029]附图标记说明：1、槽体；11、出水口；2、阴极不锈钢板；3、阳极导电板；4、循环喷射
系统；41、循环喷射系统的进水端；42、喷淋管；421、射流嘴；5、鼓气系统；51、鼓气系统的接入端；52、管道；6、待处理涡旋盘；7、治具。
具体实施方式
[0030]为了更了解本专利技术的
技术实现思路
，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。
[0031]在本公开中参照附图来描述本专利技术的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定意在包括本专利技术的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施。
[0032]本专利技术提供一种压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法，通过向微弧氧化工艺中引入纳米石墨粒子和槽体内部设置循环喷淋系统，解决了压缩机用铝质涡旋盘微弧氧化制备耐磨陶瓷涂层生长速率低、均匀度差和粗糙度高的生产技术问题。
[0033]在具体的实施例中，如图1所示，提供一种压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法，具体包括以下步骤：
[0034]将经过清洗的待处理涡旋盘置于含有电解液的微弧氧化槽中，涡旋盘与微弧氧化电源输出正极相连，不锈钢板作为阴极与微弧氧化电源输出负极相连，设置电参数，开启电源、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：将经过清洗的待处理涡旋盘置于含有电解液的微弧氧化槽中，涡旋盘与微弧氧化电源输出正极相连，不锈钢板作为阴极与微弧氧化电源输出负极相连，设置电参数，开启电源、鼓气系统，以及循环喷淋系统，对待处理涡旋盘进行微弧氧化处理；其中，所述电解液中含有纳米石墨粒子；通过所述循环喷淋系统，将电解液循环喷洒在待处理涡旋盘上；微弧氧化处理结束后，将氧化处理后的涡旋盘水洗、烘干，即可。2.根据权利要求1所述的压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述电解液的配方为：磷酸盐20～50g/L、成膜助剂0～5g/L、pH调节剂0～2g/L、纳米石墨粒子2～10g/L、添加剂a 4～8g/L、添加剂b 0～10g/L；其余为去离子水。3.根据权利要求2所述的压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述纳米石墨粒子的平均粒径为60～200nm。4.根据权利要求2所述的压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述磷酸盐为六偏磷酸钠。5.根据权利要求2所述的压缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨波，李洪涛，徐彤，刘灿灿，路永荣，鲍星毅，
申请(专利权)人：江阴微弧金属科技有限公司，
类型：发明
国别省市：