涡旋干式真空泵防护涂层的制备方法技术

本发明专利技术涉及洁净的真空系统获得表面防护领域，具体为一种涡旋干式真空泵防护涂层的制备方法。采用化学镀、氟涂料和真空离子镀（PVD）对涡旋干泵实施防护涂层，对转子和定子采用化学镀镍磷和氟涂料封闭技术制备防护涂层，对曲柄轴和曲柄销采用PVD技术制备Cr/CrN多层复合防护镀层。本发明专利技术方法应用于涡旋干泵可以提高真空泵的耐腐蚀性和耐磨性能，在高腐蚀性气体等离子刻蚀、生物制药和科学仪器的真空获得系统中，防护涂层可以长时间抵抗高腐蚀性气体的腐蚀，提高涡旋干泵的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及洁净的真空系统获得表面防护领域，具体为一种。
技术介绍
涡旋真空泵的研究始于20世纪80年代末期，随着涡旋真空泵在半导体行业中的应用不断扩大，对洁净的真空系统获得要求也越来越苛刻，使得涡旋真空泵在应用中的表现也越来越不能令人感到满意。因此，人们开始致力于涡旋干式真空泵(简称:涡旋干泵)的研究。到目前为止，涡旋干泵的研究和生产主要集中在美国、日本和欧洲，以日本Anestta、美国Varian、德国Busch等为代表，形成了系列产品。国内真空行业相关企业也对涡旋干泵进行了基础和应用研究以及小规模试制生产等不同阶段的探索，但由于技术基础、研发手段的限制，工作进展缓慢。在现有技术中，涡旋干泵在机械和结构的设计上同涡旋真空泵相比有明显的差异。泵的定子和转子采用的是铸造铝合金材料，防护方法采用阳极氧化法。涡旋干泵由于没有油的冷却和密封，抽气系统直接接触介质气体使定子和转子对气体温度和压力产生了比较复杂的变化。虽然现 有技术中的涡旋干泵可以获得洁净的真空环境，但这类涡旋干泵在使用中普遍存在耐蚀性和耐磨性差的问题，尤其是在高腐蚀性气体等离子刻蚀、生物制药、化工化学和科学仪器的真空获得系统等工艺中，阳极氧化膜难以抵抗高腐蚀性气体的长时间腐蚀和磨损性能，这将严重影响涡旋干泵的使用寿命和应用领域。为了克服这类涡旋干泵耐腐蚀性和耐磨性差等问题，对其泵体施加防护涂层十分必要。涡旋干泵零件形状复杂、使用的零部件材料品种多、尺寸控制严格。在使用强腐蚀性气体介质的工艺过程中，防护涂层设计和涂层实施难度非常大。因此，需要对不同结构和零部件采用不同的防护涂层以期达到对泵体的耐腐蚀和耐磨性综合要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种涡旋干式真空泵(涡旋干泵)防护涂层的制备方法，该方法应用于涡旋干泵可以提高真空泵的耐腐蚀性能和耐磨性能。在高腐蚀性气体等离子刻蚀、生物制药和科学仪器的真空获得系统中，防护涂层可以长时间抵抗高腐蚀性气体的腐蚀，提高涡旋干泵的使用寿命。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是:一种，采用化学镀、氟涂料和真空离子镀对涡旋干泵实施防护涂层，对转子和定子采用化学镀镍磷和氟涂料封闭技术制备防护涂层，对曲柄轴和曲柄销采用真空离子镀膜技术制备Cr/CrN复合防护镀层。所述的，采用化学镀在铝合金转子和定子表面施镀镍磷镀层，其工艺过程为:除油一水洗一一次酸蚀一水洗一一次浸锌一水洗一二次酸蚀一水洗一二次浸锌一水洗一化学镀镍磷一水洗一无水乙醇洗一烘干一氟涂料封闭一塑化，其中:(I)除油去除转子和定子材料表层的油污，铝合金除油液配方如下:Na2CO315 20g/L, Na3PO4 12H2020 30g/L, Na2SiO3IO 15g/L, OP 乳化剂 I 3g/L ；除油液温度为50 60°C，同时采用超声波，超声波频率为28或40KHz、处理时间为10 30分钟；(2) —次酸蚀采用体积浓度为45 55%的HNO3水溶液作为酸蚀液，在室温下酸蚀时间50 70秒，酸蚀后转子和定子呈银白色，表面洁净；(3) —次浸锌浸锌液配方如下:Na0H40 60g/L，Zn03 6g/L，KNaC4H4O6 4H2040 60g/L，FeCl3I 3g/L，NaNO30.5 2g/L，其余为水；一次浸锌温度为20 25°C，时间为50 70秒，浸锌后转子和定子表面呈浅灰色；(4) 二次酸蚀采用体积浓度为45 55%的HNO3水溶液作为酸蚀液，在室温下酸蚀时间40 50秒，酸蚀后转子和定子呈灰 白色，表面洁净；(5) 二次浸锌浸锌液配方如下:Na0H40 60g/L，Zn03 6g/L，KNaC4H4O6 4H2040 60g/L，FeCl3I 3g/L，NaNO3I 2g/L，其余为水；第二次浸锌温度为20 25°C，时间为40 50秒，浸锌后转子和定子表面呈灰色；(6)化学镀镀液以次亚磷酸钠作为还原剂，硫酸镍作为主盐，附加络合剂、加速剂、稳定剂，镀液的配方如下:硫酸镍25 30g/L ；次亚磷酸钠30 40g/L ；络合剂配方:乙酸钠20 25g/L ；丙酸5 20g/L ；DL-苹果酸5 30g/L ；甘氨酸2 10g/L ；乙二胺四乙酸EDTA 5 10g/L ;柠檬酸钠5 20g/L ；加速剂配方:丁二酸10 30g/L ；稳定剂配方:乙酸铅Pb2+0 6ppm ；硫脲H2NCSNH24 6ppm ；溶剂为水；化学镀工艺参数:pH:4.4 4.6、温度:82 84。。、时间:120分钟、镀速13 15 y m/小时；镀液在金属表面的催化作用下，经控制化学还原法进行镍磷沉积，沉积的镀层均匀完整，外观呈银白色且镀层结合良好；(7)封闭处理采用氟树脂进行封闭处理，工艺参数:喷涂距离100 200mm,喷涂厚度5 8微米。所述的，优选地，乙酸铅Pb2+范围为2 4ppm0所述的，化学镀获得镀层厚度为15 30微米。所述的，化学镀装置包括:镀槽、镀液、定子B、转子、定子A、转轴，具体结构如下:镀槽内水平设置转轴于镀液中，转轴上设置于定子B、转子、定子A ;将定子B、转子、定子A放于镀槽内的转轴上，使工件在镀液中缓慢旋转，转轴的转速为5 15转/分。所述的，采用真空离子镀法制备曲轴和曲柄销不锈钢材料零部件Cr/CrN复合防护镀层，具体实施如下:用超声波在丙 酮和无水乙醇溶液中分别清洗5 15min后，用去离子水清洗，烘干，随后放入真空尚子镀设备中；镀膜前基体被加热到100 200°C，背底真空(I 3) X10_3Pa，通入高纯氩气，氩气分压为(0.5 2.0) XKT1Pa ;在800 1200V直流负偏压下对样品进行轰击，以去除表面吸附的气体和杂质；随后直流负偏压保持在180 220V，工作气压0.4 0.5Pa，阴极弧电流为70 80A，控制氮气间歇送气，通断间隔5min/10min，氮气分压为(0.5 2.5) X KT1Pa ;沉积时间为100 150min，形成Cr/CrN复合防护镀层。所述的，Cr/CrN复合防护镀层为两层以上。所述的，真空离子镀法获得镀层厚度为4 5微米。所述的，真空离子镀施镀装置包括:真空室、曲轴或曲柄销、真空泵连接管、Cr靶、进气管、转架，具体结构如下:转架上安装曲轴或曲柄销于真空室中，真空室通过真空泵连接管连接真空泵，真空室上设有通入N2、Ar的进气管，转架外侧设置Cr靶于真空室中，Cr靶与弧电源连接，转架与偏压电源连接。与现有技术相比较，本专利技术具有以下优点:1.本专利技术采用化学镀、氟涂料和PVD技术对涡旋干泵实施防护涂层，对转子和定子A/B采用化学镀镍磷和氟涂料封闭技术制备的防护涂层。另外，曲柄轴、曲柄销采用PVD镀膜技术制备Cr/CrN多层复合防护镀层。上述镀层厚度均匀，能满足尺寸精度要求，具有优良的耐磨耐蚀性能。2.本专利技术能够在铝合金转子和定子表面直接施镀镍磷镀层，并在镀层表面采用氟涂料封闭技术制备的防护涂层，能够有效的防止铝合金定子和转子的腐蚀问题；而且在长时间工作环境下能保持结构的稳定性。3.本专利技术采用PVD镀膜技术制备曲柄轴、曲柄销、不锈钢过滤网等表面的Cr/CrN防护涂层，该膜能显著提高材料的耐蚀性能和机械稳定性。4.本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涡旋干式真空泵防护涂层的制备方法，其特征在于，采用化学镀、氟涂料和真空离子镀对涡旋干泵实施防护涂层，对转子和定子采用化学镀镍磷和氟涂料封闭技术制备防护涂层，对曲柄轴和曲柄销采用真空离子镀膜技术制备Cr/CrN复合防护镀层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金花子，吴杰，南泉，熊天英，
申请(专利权)人：中国科学院金属研究所，
类型：发明
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