CN104805390A - 一种深筒型电池壳体内表面制备氧化锆涂层的方法 - Google Patents

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Abstract

一种深筒型电池壳体内表面制备氧化锆涂层的方法，其特征在于：对壳体的内表面进行喷涂前预处理；采用斜喷嘴并在机器人的带动下匀速上下移动的方式对壳体的直筒状部位进行喷涂，待涂层厚度达到要求后停止喷涂；将斜喷嘴更换为直喷嘴，并使其通过机器人编程手段进行分段运动的方式对壳体的底部进行喷涂，直至达到要求的涂层厚度；最后用压缩空气对喷涂后的壳体进行“清粉”处理，并空冷至室温。本发明工艺科学合理，避免了在原先在喷涂过程中涂层出现明显厚薄不均匀的现象，制备的涂层厚薄均匀、无裂纹气孔现象，涂层质量高，有效地提高了电池的使用寿命。

Description

一种深筒型电池壳体内表面制备氧化锆涂层的方法
技术领域
本发明属于表面加工与改性技术领域，涉及一种在电池壳体内表面制备涂层的方法，尤其涉及一种深筒型电池壳体内表面制备氧化锆涂层的方法。
背景技术
电池是航空航天装备上重要部件之一，尤其是氢镍电池是航天卫星上非常重要的关键部件。近些年来，随着我国航空航天事业的迅猛发展，航天卫星在太空中航行时间越来越长，这就要求电池的寿命必须满足一定的要求。然而由于电池壳体内的环境瞬息万变，其内部温度差极大，该温差过大可导致水蒸气在温度较低的电池壳壁上凝结，这便缩短了电池的使用寿命。因此，必须采用相应措施，对壳体材料起到隔热作用，从而降低电池壳体的温度。迄今，应用较多的方法是在电池壳体内表面涂覆氧化锆涂层。
目前，最为常用的制备氧化锆涂层的方法为等离子喷涂法。然而，随着深筒型电池壳体直径的缩小及长度的增加，采用传统的等离子喷涂方法会造成电池壳体的过热甚至严重过烧现象。因此，在等离子喷涂方法基础上，迫切需求一种行之有效的辅助方法，在深筒型电池壳体内表面制备出氧化锆涂层，以期提高电池的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种深筒型电池壳体内表面制备氧化锆涂层的方法，它主要采用直喷嘴与斜喷嘴复合的等离子喷涂及机器人离线编程的方法对喷涂过程进行精确控制,获得涂层具有涂层厚薄均匀、涂层质量的特点，有效提高电池的使用寿命。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种深筒型电池壳体内表面制备氧化锆涂层的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）对深筒型电池壳体的壳体内表面进行喷涂前预处理；
2）对预处理后的壳体内表面进行等离子喷涂，先采用斜喷嘴并使斜喷嘴在机器人的带动下匀速上下移动的方式对壳体的直筒状部位进行喷涂，待涂层厚度达到要求后停止喷涂；
3）然后将斜喷嘴更换为直喷嘴，并使其通过机器人编程手段进行分段运动的方式对壳体的底部进行等离子喷涂，直至达到所要求的涂层厚度；
4）最后，用压缩空气对喷涂后的壳体进行清粉处理，并空冷至室温。
作为改进，所述深筒型电池壳体的筒径不大于100mm，筒深不小于200mm。
作为改进，所述步骤1）的预处理具体过程为：先对壳体内表面进行平整化处理，并用丙酮去掉表面锈迹和油污；然后进行喷砂处理，并使用压缩空气对喷砂后的壳体进行清砂处理。
作为改进，所述步骤2）采用斜喷嘴喷涂的工艺参数为：通过离线编程后的斜喷嘴的上下移动速度为420mm/min～480mm/min，同时，机器人转台的转动速度为140r/min～180r/min。
再改进，步骤3）采用直喷嘴对壳体的底部进行喷涂的工艺参数为：通过离线编程方式进行分段运动的方式，其中在壳体的底部中心段的速度为200mm/s～220mm/s，在底部周边段的速度为130mm/s～150mm/s，并进行往复运动。
进一步改进，所述步骤3）中电池壳体的转速为135～145r/min。
与现有技术相比，本发明的优点在于：在壳体直筒状部位采用斜喷嘴并使其在机器人的带动下匀速上下移动的方法进行喷涂，这样，避免了在喷涂过程中涂层出现明显厚薄不均匀的现象，使涂层质量显著提高；在壳体呈碗状的底部，采用直喷嘴并使其通过机器人编程手段进行分段运动的方式，这样，避免了呈碗状的底部涂层出现中间厚两边薄的现象，使涂层质量显著提高。本发明工艺科学合理，制备的涂层厚薄均匀、无裂纹气孔现象，涂层质量高，有效地提高了电池的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例1的深筒型电池壳体的结构示意图；
图2是图1的俯视图；
图3是本发明实施例1中斜喷嘴对电池壳体直筒状部位喷涂过程的工作示意图；
图4是本发明实施例1中直喷嘴对电池壳体呈“碗”状底部喷涂过程的工作示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
一、对深筒型电池壳体的内表面进行平整化处理，并用丙酮去掉表面锈迹和油污。
二、对步骤一处理的壳体1进行喷砂处理，并使用压缩空气对喷砂后的壳体1进行“清砂”处理。
三、对步骤二处理的壳体1进行喷涂，如图3所示，首先采用斜喷嘴2对壳体1的直筒状部位进行等离子喷涂，斜喷嘴2在机器人的带动下匀速上下移动，通过离线编程后的斜喷嘴2移动速度为420mm/min，同时，机器人转台的转动速度为180r/min，待涂层厚度达到要求后停止喷涂。
四、对步骤三制备的壳体1的呈“碗”状的底部进行等离子喷涂，如图4所示，此时，需要将斜喷嘴2更换为直喷嘴3，并通过离线编程方式进行分段运动的方式，其中在壳体1的底部中心A段的速度为200mm/s，在壳体1的底部周边B段的速度为130mm/s，并进行往复运动，直至达到所要求的涂层厚度。此时的壳体1的转速固定为140r/min。
五、将喷涂后的壳体1用压缩空气对其进行“清粉”处理，空冷至室温。
该实施例制备的样品进行组织与性能测试
试样编号 裂纹、气孔情况 硬度/Hv
1-1 无 1023.57
1-2 无 996.58
1-3 无 1085.63
实施例2：
一、对深筒型电池壳体内表面进行平整化处理，并用丙酮去掉表面锈迹和油污。
二、对步骤一处理的壳体进行喷砂处理，并使用压缩空气对喷砂后的壳体进行“清砂”处理。
三、对步骤二处理的壳体进行等离子喷涂，首先采用斜喷嘴对壳体的直筒状部位进行喷涂，通过离线编程后的喷嘴移动速度为440mm/min，同时，机器人转台的转动速度为160r/min，待涂层厚度达到要求后停止喷涂。
四、对步骤三制备的壳体的呈“碗”状的底部进行等离子喷涂，此时，需要将斜喷嘴更换为直喷嘴，并通过离线编程方式进行分段运动的方式，其中在壳体1的底部中心A段的速度为205mm/s，在壳体1的底部周边B段的速度为135mm/s，并进行往复运动，直至达到所要求的涂层厚度。此时壳体的转速固定为140r/min。
五、将喷涂后的壳体用压缩空气对其进行“清粉”处理，空冷至室温。
该实施例制备的样品进行组织与性能测试
试样编号 裂纹、气孔情况 硬度/Hv
2-1 无 1044.95
2-2 无 992.13
2-3 无 1101.23
实施例3：
一、对深筒型电池壳体内表面进行平整化处理，并用丙酮去掉表面锈迹和油污。
二、对步骤一处理的壳体进行喷砂处理，并使用压缩空气对喷砂后的壳体进行“清砂”处理。
三、对步骤二处理的壳体进行等离子喷涂，首先采用斜喷嘴对壳体的直筒状部位进行喷涂，通过离线编程后的喷嘴移动速度为460mm/min，同时，机器人转台的转动速度为150r/min，待涂层厚度达到要求后停止喷涂。
四、对步骤三制备的壳体的呈“碗”状的底部进行等离子喷涂，此时，需要将斜喷嘴更换为直喷嘴，并通过离线编程方式进行分段运动的方式，其中在壳体1的底部中心A段的速度为210mm/s，在壳体1的底部周边B段的速度为140mm/s，，并进行往复运动，直至达到所要求的涂层厚度。此时壳体的转速固定为140r/min。
五、将喷涂后的壳体用压缩空气对其进行“清粉”处理，空冷至室温。
该实施例制备的样品进行组织与性能测试
试样编号 裂纹、气孔情况 硬度/Hv
3-1 无 962.54
3-2 无 1039.43
3-3 无 1055.01
实施例4：
一、对深筒型电池壳体内表面进行平整化处理，并用丙酮去掉表面锈迹和油污。
二、对步骤一处理的壳体进行喷砂处理，并使用压缩空气对喷砂后的壳体进行“清砂”处理。
三、对步骤二处理的壳体进行等离子喷涂，首先采用斜喷嘴对壳体的直筒状部位进行喷涂，通过离线编程后的喷嘴移动速度为480mm/min，同时，机器人转台的转动速度为140r/min，待涂层厚度达到要求后停止喷涂。
四、对步骤三制备的壳体的呈“碗”状的底部进行等离子喷涂，此时，需要将斜喷嘴更换为直喷嘴，并通过离线编程方式进行分段运动的方式，其中在壳体1的底部中心A段的速度为220mm/s，在壳体1的底部周边B段的速度为150mm/s，并进行往复运动，直至达到所要求的涂层厚度。此时的壳体的转速固定为140r/min。
五、将喷涂后的壳体用压缩空气对其进行“清粉”处理，空冷至室温。
该实施例制备的样品进行组织与性能测试
试样编号 裂纹、气孔情况 硬度/Hv
4-1 无 981.95
4-2 无 992.13
4-3 无 1056.13

Claims (6)

1.一种深筒型电池壳体内表面制备氧化锆涂层的方法，其特征在于包括以下步骤：
1）对深筒型电池壳体的壳体内表面进行喷涂前预处理；
2）对预处理后的壳体内表面进行等离子喷涂，先采用斜喷嘴并使斜喷嘴在机器人的带动下匀速上下移动的方式对壳体的直筒状部位进行喷涂，待涂层厚度达到要求后停止喷涂；
3）然后将斜喷嘴更换为直喷嘴，并使其通过机器人编程手段进行分段运动的方式对壳体的底部进行等离子喷涂，直至达到所要求的涂层厚度；
4）最后，用压缩空气对喷涂后的壳体进行清粉处理，并空冷至室温。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述深筒型电池壳体的筒径不大于100mm，筒深不小于200mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤1）的预处理具体过程为：先对壳体内表面进行平整化处理，并用丙酮去掉表面锈迹和油污；然后进行喷砂处理，并使用压缩空气对喷砂后的电池壳体进行清砂处理。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤2）采用斜喷嘴喷涂的工艺参数为：通过离线编程后的斜喷嘴的上下移动速度为420mm/min～480mm/min，同时，机器人转台的转动速度为140r/min～180r/min。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3）采用直喷嘴对壳体的底部进行喷涂的工艺参数为：通过离线编程方式进行分段运动的方式，其中在壳体的底部中心段的速度分别为200mm/s～220mm/s，在底部周边的速度为130mm/s～150mm/s，并进行往复运动。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤3）中壳体的转速为135～145r/min。
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