CN105385976A - 一种机械零件密封涂层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种机械零件密封涂层的制备方法，包括以下步骤：A)将n层胶带缠绕在零件的密封沟槽上，实现密封沟槽的防护；B)将所述零件的外表面进行粗化，得到粗化的零件；C)在所述粗化的零件上喷涂粘结涂层，然后去除一层附着有粘结层的胶带；D)在步骤C)喷涂有粘结层的零件上逐层喷涂工作涂层，所述胶带上附着的涂层每次达到临界厚度，去除一层附着有涂层的胶带，直至完成工作层的喷涂；其中，N-3≤n≤N+3，n≥δ/δc；N为h/θ的整数部分，θ为每层胶带厚度，h为密封沟槽的深度，δ为工作层厚度，δc为临界厚度，所述临界厚度为当工作层测试涂层受到剪切力作用时，涂层边缘能够保持完整的最大涂层厚度。
Description
技术领域
本领域属于机械加工领域，尤其涉及一种机械零件密封涂层的制备方法。
背景技术
泄露是机械设备常产生的故障之一。造成泄露的原因主要有两方面：一是由于机械加工的结果，机械产品的表面必然存在各种缺陷和形状及尺寸偏差，因此，在机械零件联接处不可避免地会产生间隙；二是密封两侧存在压力差，工作介质就会通过间隙而泄露。减小或消除间隙是阻止泄露的主要途径。密封的作用就是将接合面间的间隙封住，隔离或切断泄露通道，增加泄露的阻力。
密封是防止流体或固体颗粒从相邻结合面间泄露以及防止外界杂质(如灰尘与水分等)侵入机器设备内部的零部件或措施。常用的密封形式有垫片密封、O型圈密封、石棉扭绳密封、螺纹密封及机械密封等等。对于有相对运动的旋转机械密封主要采用机械密封形式。机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹力(或磁力)作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。机械密封经常由于外来杂质、颗粒磨损密封面，摩擦过热破坏密封材料，密封面配合超差等原因失效，发生泄漏。如何改善润滑条件，从而达到控制摩擦、减少磨损的目的，是提高密封可靠性的关键问题。
目前，常用的工艺是采用热喷涂技术制备机械密封涂层，热喷涂是以一定形式的热源将喷涂材料加热至熔融或半熔融状态，并用高速气流使其雾化，高速喷射到工件表面形成一层牢固的涂层的一种表面加工技术。采用热喷涂技术制备的可磨耗自润滑涂层，具有良好的导电导热性和较低的摩擦系数，因其具有较好的可磨耗性，作为机械密封涂层可有效降低密封配合间隙。
但是，由于密封面通常存在一个或多个环形密封沟槽，在喷涂加工过程中密封沟槽又不能被涂层覆盖，所以在喷涂加工前处理时，需对密封沟槽进行防护。现阶段，工程实际中常以铁丝或铁皮缠绕的方法对密封沟槽进行防护，可磨耗自润滑涂层为软质涂层，涂层内部疏松，涂层内聚强度低，在防护材料去除时，沟槽边缘处的涂层极易发生剥落现象，影响密封涂层的质量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机械零件密封涂层的制备方法，本发明提供的制备方法能有效解决沟槽边缘涂层易剥落的现象。
本发明提供一种机械零件密封涂层的制备方法，包括以下步骤：
A)将n层胶带缠绕在零件的密封沟槽上，实现密封沟槽的防护；
B)将所述零件的外表面进行粗化，得到粗化的零件；
C)在所述粗化的零件上喷涂粘结涂层，然后去除至少一层附着有粘结层的胶带；
D)在步骤C)喷涂有粘结层的零件上喷涂工作涂层，所述胶带上的附着的涂层每次达到临界厚度，去除一层附着有涂层的胶带，直至完成工作层的喷涂；
其中，n≤N+3且n≥N-3和δ/δc中较大的一个；
N为h/θ的整数部分，θ为每层胶带厚度，h为密封沟槽的深度，δ为工作层厚度，δc为临界厚度，所述临界厚度为当工作层测试涂层受到剪切力作用时，涂层边缘能够保持完整的最大涂层厚度。
优选的，所述胶带为高温胶带。
优选的，N-1≤n≤N+1。
优选的，所述临界厚度按照以下方法测试得到：
将多条胶带平行粘贴至粗化的零件上，所述胶带之间的距离为3～10mm，将工作层喷涂至粘贴有胶带的零件表面，每喷涂10～20μm厚度的涂层，去除一层胶带，直至工作层边缘出现破损，则上一胶带取下时涂层的厚度即为临界厚度。
优选的，所述步骤D)具体包括：
在喷涂有粘结层的表面喷涂工作层，所述胶带上的涂层每次达到临界厚度时，停车冷却工作层，在冷却的过程中去除至少一层胶带，直至完成工作层的喷涂。
优选的，所述沟槽的宽度比所述胶带的宽度大0.05～0.1mm；
所述胶带的长度比沟槽的长度大2～3。
优选的，所述步骤B)中的粗化具体包括以下步骤：
将零件的外表面进行喷砂处理，得到粗化的零件。
优选的，所述步骤B)完成粗化后表面粗糙度为Rz3.2～12.5。
优选的，所述粘结涂层的材质为Al/Ni粉体；
所述喷涂粘结层的方法为氧-乙炔火焰喷涂或等离子喷涂。
优选的，所述工作涂层的材质为Ni/C粉体；
所述喷涂工作层的方法为氧-乙炔火焰喷涂或等离子喷涂。
本发明研究发现，作为零件密封涂层的工作层为软质涂层，软质涂层的共同特点是内聚强度低，随着涂层厚度的增加内应力越大，涂层的强度越低。防护遮蔽材料去除时会发生“联带”现象，破坏边界处涂层。而涂层厚度较薄时，防护材料的“联带”作用力就会降低，不会破坏边界处的涂层。因此，在软质涂层喷涂加工时，需要确定去除防护屏蔽材料不发生“联带”现象的涂层厚度临界值—“临界厚度”，所述临界厚度为当工作层受到剪切力作用时，涂层边缘能够保持完整的最大涂层厚度。在涂层达到临界厚度时或达到临界厚度之前就现将其去除，阻止涂层厚度累积过厚而导致的“联带”现象发生，破坏边界处涂层。
为了实现上述目的，本发明提供了一种机械零件密封涂层的制备方法，包括以下步骤：A)将n层胶带缠绕在零件的密封沟槽上，实现密封沟槽的防护；B)将零件的外表面进行粗化，得到粗化的零件；C)在粗化的零件上喷涂粘结层，然后去除至少一层附着有粘结层的胶带；D)在喷涂有粘结层的零件上喷涂工作层，所述胶带上的附着的工作层每次达到临界厚度，去除至少一层胶带，直至完成工作层的喷涂；其中，n≤N+3且n≥N-3和δ/δc中较大的一个；N为h/θ的整数部分，θ为胶带厚度，h为密封沟槽的深度，δ为工作层厚度，δc为临界厚度，所述临界厚度为当工作层涂层受到剪切力作用时，涂层边缘能够保持完整的最大涂层厚度。本发明采用胶带作为防护材料，通过合理设计胶带层数与工作层涂层厚度的对应线性关系，以及分层处理的方式，能够实现对嵌有密封沟槽的零件外表面的软质涂层的喷涂防护，不会因去除防护材料而对边界处涂层造成损伤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中沟槽防护示意图；
图2为本发明实施例1得到的密封涂层沟槽边缘处的图片；
图3为本发明实施例1得到的密封涂层的SEM图；
图4为本发明实施例3得到的密封涂层的SEM图；
图5为本发明比较例1得到的密封涂层沟槽边缘处的图片。
具体实施方式
本发明提供一种机械零件密封涂层的制备方法，包括以下步骤：
A)将n层胶带缠绕在零件的密封沟槽上，实现密封沟槽的防护；
B)将所述零件的外表面进行粗化，得到粗化的零件；
C)在所述粗化的零件上喷涂粘结层涂层，然后去除一层附着有粘结层的胶带；
D)在步骤C)喷涂有粘结层的零件上喷涂工作层涂料，所述胶带上的附着的涂层每次达到临界厚度，去除一层附着有涂层的胶带，直至完成工作层的喷涂；
其中，n≤N+3且n≥N-3和δ/δc中较大的一个；
N为h/θ的整数部分，θ为每层胶带厚度，h为密封沟槽的深度，δ为工作层厚度，δc为临界厚度，所述临界厚度为当测试涂层受到剪切力作用时，涂层边缘能够保持完整的最大涂层厚度。
本发明提供的制备方法能有效解决沟槽边缘涂层易剥落的现象。
在制备所述机械零件的密封涂层之前，本发明优选先对需要喷涂的表面进行预处理，所述预处理的目的在于将待喷涂表面净化，彻底清除附着在表面的油污、油漆和氧化物等杂质，显露出新鲜的基体表面，本发明对所述的预处理方法没有特殊的限制，采用本领域技术人员常用的手段即可。具体的，在本发明的实施例中，可将用脱脂棉或纱布蘸丙酮擦拭零件表面，特别密封沟槽内部需仔细擦拭，直至油污彻底擦除；也可采用超声清洗的方法进行除油。。
完成喷涂表面的预处理后，本发明首先对密封沟槽进行防护，本发明将胶带缠绕在密封沟槽上，实现对密封沟槽的防护；本发明更优选将所述胶带分层缠绕在密封沟槽上，层与层之间没有连接。参见图1，图1为本发明实施例中沟槽防护示意图。
在本发明中，所述胶带优选为高温胶带，即耐高温胶带，所述胶带优选采用聚酯薄膜基材涂布和有机硅压敏胶粘剂烘结而成，所述聚酯薄膜基材涂布和有机硅压敏胶粘剂的烘结方法为本领域技术人员所熟知的，在此不再赘述。请列举几种胶带的型号。在本发明中，所述沟槽的宽度比所述胶带的宽度优选大0.05～0.1mm，更优选大0.06～0.8mm；所述胶带的长度比沟槽的长度大2～3mm。
在本发明中，所述胶带缠绕的层数n满足以下条件：
n≤N+3且n≥N-3和δ/δc中较大的一个；
即，当N-3≥δ/δc时，N-3≤n≤N+3；当δ/δc≥N-3时，δ/δc≤n≤N+3。
其中，n为层数，优选为正整数，N为h/θ的整数部分，θ为每层胶带厚度，h为密封沟槽的深度，δ为工作层厚度，δc为临界厚度，所述临界厚度为当工作层测试涂层受到剪切力作用时，涂层边缘能够保持完整的最大涂层厚度。n优选选自N-3、N-2、N-1、N、N+3，N+2或N+1，最优选为N或N+1；在本发明中，所述层数不能大也不能太小，即，胶带层的总厚度不能太厚也不能太薄，首先，太厚的话，缠的胶带的高度就会比喷涂表面高很多，会造成过多的遮挡，对喷砂粗化表面以及喷涂加工带来有害影响；其次，胶带厚度太厚的话，缠绕比较困难，最后，由于高出喷涂表面的部分没有沟槽侧面的保护，在加工过程中很容易被破坏；而胶带层数太小，会导致密封沟槽不能得到有效的防护。
所述临界厚度优选按照以下方法测试得到：
将多条胶带平行粘贴至粗化的零件上，所述胶带之间的距离为3～10mm，将工作层涂料喷涂至粘贴有胶带的零件表面，每喷涂10～20μm厚度的涂层，去除一层胶带，直至涂层边缘出现破损，则上一胶带取下时涂层的厚度即为工作层涂料的临界厚度。
完成所述密封沟槽的防护后，本发明将零件的外表面进行粗化，本发明优选对所述零件的外表面进行喷砂处理，实现所述表面的粗化。在本发明中，所述喷砂的材料优选为白刚玉；所述喷砂材料的粒径优选为50～200目，更优选为100～150目；所述喷砂的压强优选为0.2～0.5MPa，更优选为0.3～0.4MPa；所述喷砂的距离优选为100～150mm，更优选为120～140mm。完成喷砂粗化后，所述粗化的表面在光照下无反光，实现100％覆盖，表面的粗糙度优选为3.2～12.5。
完成所述粗化后，本发明在粗化的零件上喷涂粘结涂层，然后去除一层附着有粘结层的胶带，所述粘结涂层的材质优选为Al/Ni粉体；喷涂厚度优选为0.05～0.1mm；Al/Ni属于放热反应型粉末，在热喷涂技术领域常用于粘结底层材料，利用其在喷涂过程中的放热反应，可获得微冶金结合的界面状态。
本发明优选采用氧-乙炔火焰喷涂粘结层，采用该方法喷涂时Al/Ni粉体的粒径优选为200～325目，更优选为225～300目；所述喷涂的距离优选为250～300mm，更优选为260～280mm；所述氧-乙炔火焰喷涂中氧气的流量优选为1.0～1.5m3/h，更优选为1.1～1.4m3/h，最优选为1.2～1.3m3/h；所述氧气的压力优选为0.5～0.8MPa，更优选为0.6～0.7MPa；所述乙炔的流量优选为1.0～1.5m3/h，更优选为1.1～1.4m3/h，最优选为1.2～1.3m3/h；所述乙炔的压力优选为0.05～0.3MPa，更优选为0.15～0.2MPa。本发明优选采用压缩空气对所述粘结层进行冷却，所述压缩空气的压力优选为0.2～0.6MPa，更优选为0.3～0.4MPa。在本发明中，由于粘结涂层能够提供界面结合强度，因此，本发明对所述零件的材质没有特殊的限制，金属材质的零件均可。
本发明还可以采用等离子喷涂技术喷涂所述粘结层，所述等离子喷涂的粉体粒径优选为275～400目，更优选为300～375目；所述等离子的喷涂电压优选为130～140V，更优选为135～136V；所述等离子喷涂的电流优选为400～420A，更优选为410～415A；所述等离子喷涂的功率优选为50～60kW，更优选为55～57kW；所述等离子喷涂的工作气体优选包括氩气、氢气和氮气，所述氩气的流量优选为3～4m3/h，更优选为3.2～3.8m3/h；所述氢气的流量优选为0.5～1m3/h，更优选为0.6～0.7m3/h；所述氮气的流量优选为0.5～1m3/h，更优选为0.6～0.7m3/h；所述等离子喷涂的送粉率优选为30～50g/min，更优选为40～45g/min，所述等离子喷涂的喷涂距离优选为90～100mm，更优选为95～98mm。
本发明在喷涂完粘结层后去除一层附着有粘结层的胶带，由于粘结层不是软质涂层，去除胶带时(也就是涂层受到剪切力时)不易发生“联带”现象，而且，在实际生产中喷涂的粘结层较薄，所以，无需考虑去除胶带时的“联带”现象。
喷涂完粘结层后，本发明在喷涂有粘结层的零件上喷涂工作层涂料，所述胶带上附着的工作层涂层每次达到临界厚度时，就去除一层附着有工作层涂层的胶带，直至完成工作层的喷涂。本发明优选在喷涂有粘结层的零件喷涂工作层涂料，所述胶带上的工作层涂层每次达到临界厚度时，停车冷却涂层，在冷却的过程中去除一层附着有工作层的胶带，直至完成工作层的喷涂。本发明将防护材料的去除与涂层冷却工序相结合，生产效率高，涂层质量好。在喷涂加工过程中，过热时引起涂层质量下降的常见因素之一。采用本发明的胶带防护方法，在每次涂层到达“临界厚度”时需停车去除一层防护胶带。利用这一间隙涂层也得到充分冷却，既不会耽误生产，也不会因涂层连续加工而产生过热。
在本发明中，所述去除附着有工作层的胶带时的工艺条件与测试临界厚度时的工艺条件是一致的，所说的工艺条件包括：使用的胶带的种类、去除胶带所用的剪切力的大小和方向、喷涂的工作层的材质以及零件的材质和结构。
在本发明中，所述工作涂层的材质优选为Ni/C粉体，Ni/C材料具有较好的自润滑特性，其热喷涂涂层内聚强度相对较低，在与对偶件摩擦配副时，可作为牺牲性涂层而获得理想的配合间隙。
本发明优选采用用氧-乙炔火焰喷涂技术喷涂工作层，所述火焰喷涂时Ni/C粉体的粒径优选为200～325目，更优选为225～300mu；喷涂厚度优选为0.3～0.6mm，更优选为0.4～0.5mm；所述喷涂的距离优选为150～200mm，更优选为160～180mm；所述氧-乙炔火焰喷涂中氧气的流量优选为1.0～1.5m3/h，更优选为1.1～1.4m3/h，最优选为1.2～1.3m3/h；所述氧气的压力优选为0.5～0.8MPa，更优选为0.6～0.7MPa；所述乙炔的流量优选为1.0～1.5m3/h，更优选为1.1～1.4m3/h，最优选为1.2～1.3m3/h；所述乙炔的压力优选为0.05～0.3MPa，更优选为0.15～0.2MPa。本发明优选采用压缩空气对所述粘结层进行冷却，所述压缩空气的压力优选为0.2～0.6MPa，更优选为0.3～0.4MPa。
本发明还可以采用等离子喷涂技术喷涂所述工作层，采用所述等离子喷涂时Ni/C粉体的粒径优选为275～400目，更优选为300～375目；喷涂厚度优选为0.3～0.6mm，更优选为0.4～0.5mm；所述等离子的喷涂电压优选为130～140V，更优选为135～136V；所述等离子喷涂的电流优选为400～420A，更优选为410～415A；所述等离子喷涂的功率优选为50～60kW，更优选为55～57kW；所述等离子喷涂的工作气体优选包括氩气、氢气和氮气，所述氩气的流量优选为3～4m3/h，更优选为3.2～3.8m3/h；所述氢气的流量优选为0.5～1m3/h，更优选为0.6～0.7m3/h；所述氮气的流量优选为0.5～1m3/h，更优选为0.6～0.7m3/h；所述等离子喷涂的送粉率优选为30～50g/min，更优选为40～45g/min，所述等离子喷涂的喷涂距离优选为90～100mm，更优选为95～98mm。
本发明提供的机械零件密封涂层的制备方法具有如下优点：首先，操作简单，防护质量高，采用火焰喷涂方法制备可磨耗密封涂层，涂层硬度低，具有良好的润滑性和可磨耗性，密封间隙小且容易配合；其次，采用高温屏蔽防护胶带作为防护材料，通过分层处理的方式，能够实现对嵌有环形沟槽的软质涂层的喷涂防护，不会因去除防护材料而对边界处涂层造成损伤；再次，防护材料去除与涂层冷却工序相结合，生产效率高，涂层质量好。在喷涂加工过程中，过热时引起涂层质量下降的常见因素之一。采用本发明的胶带防护方法，在每次涂层到达“临界厚度”时需停车去除一层防护胶带。利用这一间隙涂层也得到充分冷却，不会因涂层连续加工而产生过热。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种机械零件密封涂层的制备方法进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
在以下实施例中，防护胶带采用北京福锐克森科技热喷涂有限公司提供的高温喷涂防护胶带；
工作层采用Ni/C粉体进行喷涂，Ni/C临界厚度测试方法如下：
将多条防护胶带裁成3mm宽，30mm长的窄条，依次平行粘贴至粗化的45钢板(100mm×50mm×10)表面，胶带一段伸出钢板表面10mm，方便揭去，胶带之间的距离为3mm，共10条，将粘结层喷涂至粘贴有胶带的钢板区域，然后喷涂工作层，每喷涂20～30μm厚度的涂层，去除一层胶带，查看胶带边缘处涂层完好程度，直至工作层边缘出现破损，测量上一胶带取下时涂层的厚度即为临界厚度。测试得到Ni/C的临界厚度为0.12mm。
实施例1
某旋转机械零件外柱面密封涂层加工，密封原材料选用Ni/C粉体、Al/Ni粉体，加工方法氧-乙炔火焰喷涂，涂层厚度0.5mm。
密封沟槽深2mm，宽2mm。选用防护胶带厚度为0.3mm，Ni/C临界厚度0.12mm。按照本发明提供的胶带层数公式可知：
n≤N+3，且n≥N-3和δ/δc中较大的一个；
即：4.16≤n≤9.67。
由上式可得n可以是5、6、7、8或9，选择防护胶带为6层，
步骤1：预处理包括除油和防护。
待加工外柱面油污的去除：
用脱脂棉或纱布蘸丙酮擦拭零件表面，特别密封沟槽内部需仔细擦拭，直至油污彻底擦除。
密封沟槽防护：
首先将屏蔽胶带裁成宽1.8mm，长为略大于环形沟槽周长的窄条，共6条，逐条缠绕到沟槽内，每层接口处相互错开，避免重叠到一起。
步骤2：表面粗化，采用喷砂处理，喷砂材料为50～200目白刚玉，喷砂压强为0.5MPa，喷砂距离为150mm。粗化后待喷涂表面在光照下无反光面出现，实现100％覆盖。
步骤3：喷涂粘结层，采用氧-乙炔火焰喷涂技术，喷涂材料Al/Ni粉体，喷涂层厚度0.05mm，喷涂距离300mm。喷涂结束去除一层防护胶带。工作气体和冷却气体参数见表1，表1为本发明实施例1喷涂工作气体和冷却气体参数。
步骤4：喷涂工作层，采用氧-乙炔火焰喷涂技术，喷涂材料Ni/C粉体，喷涂层厚度0.45mm,喷涂距离200mm。喷涂层厚度每增加0.12mm去除一层防护胶带。工作气体和冷却气体参数同见表1：
表1本发明实施例1喷涂工作气体和冷却气体参数
| 气体名称 | 流量(m3/h) | 压力(MPa) | 备注 |
| 氧气 | 1.2 | 0.7 | |
| 乙炔 | 1.3 | 0.15 | |
| 压缩空气 | -- | 0.4 | 冷却气体 |
本发明得到的密封涂层在沟槽边缘处完整无缺损，如图2所示，图2为本发明实施例1得到的密封涂层沟槽边缘处的图片。
本发明对本实施例得到的密封涂层进行了SEM扫描，结果如图3所示，图3为本发明实施例1得到的密封涂层的SEM图，由图3可以看出，涂层由浅灰色的Ni相及黑色的石墨(C)相组成，涂层组织相对均匀，石墨面积比超过40％。
实施例2
某旋转机械密封涂层加工，密封原材料选用Ni/C粉体、Al/Ni粉体，加工方法氧-乙炔火焰喷涂，涂层厚度0.2mm。密封沟槽深1mm，宽1.5mm。选用防护胶带厚度为0.3mm，Ni/C临界厚度0.12mm。按照本发明提供的胶带层数公式可知：
n≤N+3，且n≥N-3和δ/δc中较大的一个；
即：0.33≤n≤6.33。
由上式可得n为3、4、5或6，选防护胶带为3层。
步骤1：预处理包括除油和防护。
待加工外柱面油污的去除：采用超声清洗的方法进行除油。
密封沟槽防护：因此首先将屏蔽胶带裁成宽1.4mm，长为略大于环形沟槽周长的窄条，共3条，逐条缠绕到沟槽内，每层接口处相互错开，避免重叠到一起。
步骤2：同实施例1步骤2。
步骤3：同实施例1步骤3。
步骤4：喷涂工作层，采用氧-乙炔火焰喷涂技术，喷涂材料Ni/C粉体，喷涂层厚度0.15mm，喷涂距离150mm。喷涂层厚度每增加0.12mm去除一层防护胶带。工作气体和冷却气体参数同表1。
实施例3
某密封涂层加工，密封原材料选用Ni/C粉体、Al/Ni粉体，加工方法大气等离子喷涂，涂层厚度0.5mm。
步骤1：同实施例1步骤1。
步骤2：同实施例1步骤2。
步骤3：喷涂粘结层，采用大气等离子喷涂技术，喷涂材料Al/Ni粉体，喷涂层厚度0.1mm，喷涂工艺参数见表2，表2为本发明实施例3中等离子喷涂工艺参数。喷涂结束去除一层防护胶带。
步骤4：喷涂工作层，采用大气等离子喷涂技术，喷涂材料Ni/C粉体，喷涂层厚度0.45mm，喷涂工艺参数见表2。喷涂层厚度每增加0.12mm去除一层防护胶带。
表2本发明实施例3中等离子喷涂工艺参数
| 工艺参数 | 数值 |
| 喷涂电压/V | 135 |
| 喷涂电流/A | 410 |
| 功率/kW | 55.35 |
| 氩气Ar流量/(m3·h-1) | 3.2 |
| 氢气H2流量/(m3·h-1) | 0.6 |
| 氮气N2流量/(m3·h-1) | 0.7 |
| 送粉率/(g·min-1) | 40 |
| 喷涂距离/mm | 90-100 |
本发明对本实施例得到的密封涂层进行了SEM扫描，结果如图4所示，图4为本发明实施例3得到的密封涂层的SEM图，由图4可以看出，涂层由浅灰色的Ni相及黑色的石墨(C)相组成，涂层组织相对均匀，石墨面积比在30％左右。
比较例1
某旋转机械零件外柱面密封涂层加工，密封原材料选用Ni/C粉体、Al/Ni粉体，加工方法氧-乙炔火焰喷涂，涂层厚度0.5mm。
步骤1：预处理包括除油和防护。
待加工外柱面油污的去除：
用脱脂棉或纱布蘸丙酮擦拭零件表面，特别密封沟槽内部需仔细擦拭，直至油污彻底擦除。
密封沟槽防护：选取直径与密封凹槽宽度相当的铁丝，缠绕在密封凹槽处，实现凹槽处对喷涂的遮蔽作用。
步骤2：表面粗化，采用喷砂处理，喷砂材料为50～200目白刚玉，喷砂压强为0.5MPa，喷砂距离为150mm。粗化后待喷涂表面在光照下无反光面出现，实现100％覆盖。
步骤3：喷涂粘结层，采用氧-乙炔火焰喷涂技术，喷涂材料Al/Ni粉体，喷涂层厚度0.05mm，喷涂距离300mm。工作气体和冷却气体参数见表1，表1为本发明实施例1喷涂工作气体和冷却气体参数。
步骤4：喷涂工作层，采用氧-乙炔火焰喷涂技术，喷涂材料Ni/C粉体，喷涂层厚度0.45mm,喷涂距离200mm。喷涂结束后小心取出防护铁丝。工作气体和冷却气体参数同见表1。
本比较例得到的密封涂层在沟槽边缘处有明显的破损现象，如图5所示，图5为本发明比较例1得到的密封涂层沟槽边缘处的图片。
由实施例1～3和比较例1可以看出，本发明提供的密封涂层的制备方法能够有效避免涂层边缘的破损，得到的涂层边缘整齐，无破损。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种机械零件密封涂层的制备方法，包括以下步骤：
A)将n层胶带缠绕在零件的密封沟槽上，实现密封沟槽的防护；
B)将所述零件的外表面进行粗化，得到粗化的零件；
C)在所述粗化的零件上喷涂粘结涂层，然后去除一层附着有粘结层的胶带；
D)在步骤C)喷涂有粘结层的零件上逐层喷涂工作涂层，所述胶带上的附着的涂层每次达到临界厚度，去除一层附着有涂层的胶带，直至完成工作层的喷涂；
其中，n≤N+3且n≥N-3和δ/δc中较大的一个；
N为h/θ的整数部分，θ为每层胶带厚度，h为密封沟槽的深度，δ为工作层厚度，δc为临界厚度，所述临界厚度为当工作层测试涂层受到剪切力作用时，涂层边缘能够保持完整的最大涂层厚度。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述胶带为高温胶带。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，N-1≤n≤N+1。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述临界厚度按照以下方法测试得到：
将多条胶带平行粘贴至粗化的零件上，所述胶带之间的距离为3～10mm，将工作层喷涂至粘贴有胶带的零件表面，每喷涂10～20μm厚度的涂层，去除一层胶带，直至工作层边缘出现破损，则上一胶带取下时涂层的厚度即为临界厚度。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤D)具体包括：
在喷涂有粘结层的表面喷涂工作层，所述胶带上的涂层每次达到临界厚度时，停车冷却工作层，在冷却的过程中去除至少一层胶带，直至完成工作层的喷涂。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述沟槽的宽度比所述胶带的宽度大0.05～0.1mm；
所述胶带的长度比沟槽的长度大2～3mm。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)中的粗化具体包括以下步骤：
将零件的外表面进行喷砂处理，得到粗化的零件。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)完成粗化后表面粗糙度为Rz3.2～12.5。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述粘结涂层的材质为Al/Ni粉体；
所述喷涂粘结层的方法为氧-乙炔火焰喷涂或等离子喷涂。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述工作涂层的材质为Ni/C粉体；
所述喷涂工作层的方法为氧-乙炔火焰喷涂或等离子喷涂。
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