CN103620091A - 无转换层的真空泵组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由阀金属和它们的合金制成的无转换层的真空泵组件。

Description

无转换层的真空泵组件

本发明涉及一种由阀金属和它们的合金制成的无转换层的真空泵组件。

DE10163864 A1涉及到一种由阀金属或它们的合金制成的物体的涂层的方法，该物体上设有一层由金属和氧化物陶瓷层组成的薄阻挡层，其表面已涂有含氟聚合物，其特征在于，含氟聚合物通过真空浸渍以溶液的形式被引入到氧化物陶瓷层的毛细管系统中，然后除去溶液中的非润湿部分并干燥。因此，这组阀金属包括铝，镁，钛，铌或锆和它们的合金。此外，本说明书中还详述了由阀金属制成的真空泵的进一步组件，如涡轮分子泵的转子和定子。

在本文献中，同时也在本发明的范围内，“铝和它的合金”是指超纯铝和AlMn；AlMnCu；AlMg₁；AlMg_1.5；E-AlMgSi；AlMgSi_0.5；AlZnMgCu_0.5；AlZnMgCu_1.5；G-AlSi_1.2；G-AlSi₅MG；G-AlSi₈Cu₃；G-AlCu₄Ti；G-AlCu₄TiMg合金。另外，除了纯镁，特别地，AS41，AM60，AZ61，AZ63，AZ81；AZ91，HK31，QE22，ZE41，ZH62，ZK51，ZK61，EZ33，HZ32的有美标型号的镁铸造合金和AZ31，AZ61，AZ80，M1 ZK60，ZK40锻造合金，适用于本发明目的。此外，纯钛和钛合金，如TiAl₆V₄，TiAl₅Fe_2.5以及其它的都可以使用。

在DE10163864 A1中，氧化物陶瓷层基本上是由组件表面的转换层形成的，因此实际上是基板材料的一部分丢失和被转换为氧化阻挡层。

此外，常规的阳极氧化层是已知的，等离子体化学阳极氧化方法（KEPLA涂层^®， KERONITE^®和其他方法）是已知的。而且，涂镍于上述阀金属是已知的。

所有上述提到的涂层方法能使真实轮廓层形成。然而，所有这些涂层系统在真空技术应用中具有特定的缺点。因此，阳极氧化方法包括或多或或少明显限制防腐蚀的孔隙结构。化学镀镍涂层有所谓的“针孔”，这至少需要更大的涂层厚度以尽量减少针孔的数量和大小。另外，化学镀镍涂层的摩擦学行为，特别是在真空条件下，是不够的，因为这些涂层在碰撞期间常常会造成冷焊。

真空泵组件的替代涂层也有描述，例如，在DE10 2005040648 A1中。由阀金属制成的物体，特别是带有氧化物陶瓷层的真空泵组件，该氧化物陶瓷层由具有薄阻挡层作为朝向金属界面的金属形成，其设有以聚对二甲苯为基础形成的聚合物层。在这方面，关于表面涂层的组合物和应用方法，DE10 2005040648 A1通过引用将其全部包括在这里。

WO03/029529 A1，WO2006/047501 A2和WO2006/047526 A2描述了具有二氧化钛和/或氧化锆的耐腐蚀，耐热性和耐磨性的陶瓷涂层的物体的制备，通过直流或交流电流的阳极氧化应用到所述由铝和/或钛制成的物体。该现有技术方法相关的物体没有被指定。另外，关于耐化学性，特别是耐柠檬酸或氢氯酸和/或氢氟酸蒸气没有详细资料。

因此，本发明的目的是提供无转换层的真空泵组件，由阀金属或它们的合金制成的，除了具有耐腐蚀，耐热性和耐磨性，包括无转换层的涂层，由电镀所产生的，加之耐化学品，特别是耐柠檬酸或氢氯酸蒸气。这一点在真空泵组件的生产中尤其重要，特别是在真空技术中，接触到腐蚀性气体，比如HCl和/或HF蒸汽/气体。

在第一实施例中，上述目的是通过由阀金属或它们的合金制成的无转换层的真空泵组件达到的，其特征在于：其表面具有硼，锗，铝，镁，钛，铌，铪和/或锆元素及它们的混合物的至少一种氧化物和/或氧氟化物的涂层，通过电镀生产且具有的涂层厚度在5〜50µm的范围内。

上述问题的解决方案是使用可能在公知的转换层的表面覆盖真实轮廓，一方面，如KEPLA涂层^®，或阳极氧化层。然而，根据本发明，通过转换基板材料没有丢失是必不可少的，即，没有产生转换层。因此，如果需要的话，无基材损失的涂层可以重复任意多次，这对日常保养是非常重要的，尤其如此。

从上面提到的出版物WO03/029529 A1，WO2006/047501 A2和WO2006/047526 A2可以详细看出工艺技术的详细资料。在这方面，这些文件通过引用其全部内容也包括于此。

较通常的阳极氧化方法，由于高的沉积速率，曝光时间被减少到大约三分之一，与上述KEPLA涂层^®方法相比甚至六分之一（四分之一）。因此，提供了显著的经济优势。此外，它可以被观察到，根据本发明制备的由阀金属以及它们的合金制成的无转换层的真空泵组件没有边缘效应发生。这个属性，特别是，还没有尚未被上面提到的文件公开，从而代表了本发明的令人惊讶的优势。

与通过阳极氧化方法或由KEPLA涂层^®方法制备的涂层相比，有更高的抗磨料磨损性能。该沉积层可以具有约700 HV的硬度。

根据本发明，在公知的防腐蚀保护层系统的显著优势可以实现。特别是，这包括防柠檬酸和盐酸的保护。阳极氧化层对柠檬酸的作用敏感是公知的，而KEPLA涂层^®层对盐酸没有足够的稳定性。

人们已经发现电解质的基本使用寿命可以被设置，通过分析监测和与由阀金属和它们的合金制成的真空泵组件的涂层的已知的方法的那些周期相比，任选地补充了明显更长的周期。与此相反，KEPLA涂层^®的电解质，根据由于源自起始原料的污染的用法，必须丢弃。这同样适用于阳极氧化层的电解质。

根据本发明的由阀金属和它们的合金制成的真空泵组件包括，特别地，转子，定子，定子半磁盘，螺旋段，外壳和轴承壳。

根据现有技术，本发明的术语“阀金属”包括铝，镁，钛，铌和/或锆以及它们的合金构成的金属组。根据本发明也特别优选在说明书的介绍部分提到的铝，镁和钛的特定合金。

特别优选至少一种选自铝，钛和/或锆元素的氧化物和/或氧氟化物用于表面涂层。这些能最适合于实现本发明的优点。

在本发明的一个实施例中，表面涂层的厚度为5〜50µm。根据本发明特别优选的表面涂层的厚度是从15到30µm。如果被选择的表面涂层的厚度过薄，足够的防腐蚀保护，耐热，耐磨性和耐化学品不能确保。与此相反，如果被选择的表面涂层的厚度过大，相应的涂层往往会崩裂。此外，相应的厚涂层经济效益低下。

本发明的另一个实施例涉及到一种制备无转换层的真空泵组件的工艺，由阀金属或它们的合金制成，通过电镀生产，其特征在于

(a) 提供一种阳极氧化溶液包含，除了水，至少一种其它组分选自硼，锗，铝，镁，钛，铌，铪和/或锆元素及它们的混合物的水分散性的复合氟化物和氟氧化物；

(b) 用所述阳极氧化溶液接触阴极；

(c) 将作为阳极的组件插入到所述阳极氧化溶液；和

(d) 在阳极和阴极之间施加电压，以在所述的组件形成表面涂层。

原则上，这个工艺已经在所提到的文件WO03/029529 A1，WO2006/047501 A2和WO2006/047526 A2中提到。本发明通过所选的由阀金属和它们的合金制成的真空泵组件而与其区分。

具体实施例：

实施例 1 ：

将尺寸为100×50×1.5mm的AlMgSi₁的样品片在电解液中，400伏电压下5分钟进行阳极化涂层，该电解液如WO03/029529 A1，WO2006/047501 A2和WO2006/047526 A2中所描述的在5分钟内。得到的涂层厚度为约10µm。

实施例 2 ：

实施例1所描述的样品片在10分钟内以类似的方式被涂层。得到的涂层厚度为约12µm。

实施例 3 ：

根据实施例1和实施例2被涂层的样品片曝光在含有15％（重量）盐酸的浴缸上方形成的氢氯酸气氛。样品片上的氧化物陶瓷层在144小时和300小时的测试持续时间后被检查脱落情况。样品片上的氧化物陶瓷层在这个曝光时间后仍然完好无损。

实施例 4 ：

根据实施例1和实施例2被涂层的样品片曝光在浓度为2％，3.5％和5％的柠檬酸溶液。样品片上的氧化物陶瓷层在90小时的测试持续时间后被检查脱落情况。样品片上的氧化物陶瓷层在这个曝光时间后仍然完好无损。

Claims (6)

1.无转换层的真空泵组件，由阀金属或它们的合金制成，其特征在于，它们的表面具有至少一种选自硼，锗，铝，镁，钛，铌，铪和/或锆元素及它们的混合物的氧化物和/或氟氧化物的涂层，通过电镀生产且具有的涂层厚度在5〜50µm的范围内。

2.根据权利要求1所述的组件，包括转子，定子，定子半磁盘，螺旋段，外壳和轴承壳。

3.根据权利要求1或2所述的组件，其特征在于，所述阀金属选自铝，镁，钛，铌和/或锆和它们的合金。

4.根据权利要求1至3任一项所述的组件，其特征在于，所述涂层包括至少一种选自铝，钛和/或锆元素的氧化物和/或氟氧化物。

5.根据权利要求1〜4任一项所述的组件，其特征在于：表面涂层的厚度是从15到30µm。

6.一种制备无转换层的真空泵组件的工艺，由阀金属或它们的合金制成，其是通过电镀生产，其特征在于

(a) 提供一种阳极氧化溶液包含，除了水，至少一种其它组分选自硼，锗，铝，镁，钛，铌，铪和/或锆元素及它们的混合物的水分散性的复合氟化物和氟氧化物；

(b) 用所述阳极氧化溶液接触阴极；

(c) 将作为阳极的组件插入到所述阳极氧化溶液；

(d) 在阳极和阴极之间施加电压，以在所述的组件形成表面涂层。