CN107975468A - 一种真空泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种泵，具体涉及一种真空泵，属于机械设备领域。本发明真空泵包括由合金钢制成的主体以及涂覆在主体表面的涂层，所述涂层的涂料包括如下重量份数的组分：锆英粉：75‑80份，膨润土：5‑10份，树脂：5‑10份，分散剂：2‑5份，消泡剂：2‑5份，乙醇：2‑5份。本发明真空泵采用配伍合理的钢材，并在钢材中加入了CeO2，能够使钢材强度增加，从而提升本发明真空泵的强度；同时，本发明真空泵在制备过程中，通过加入脱硫剂和脱硫渣改性剂，并在表面涂覆特定的涂料，能够使制得的真空泵强度高，且耐磨损。

Description

一种真空泵
发明领域
本发明涉及一种泵，具体涉及一种真空泵，属于机械设备领域。
背景技术
真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。通俗来讲，真空泵是用各种方法在某一封闭空间中改善、产生和维持真空的装置。真空泵是一种旋转式变容，真空泵须有前级泵配合方可使用在较宽的压力范围内有较大的抽速，对被抽除气体中含有灰尘和水蒸汽不敏感广泛用于冶金、化工、食品、电子镀膜等行业。
真空泵用于输送气体并且在机动车中作用于发动机管理装置和/或制动力放大装置的真空泵。一旦关断真空泵，环境空气就基于在泵腔中建立的负压而通过空气排气部分回流到真空泵中。空气的这种回流会导致不希望的效果、如颗粒或液滴被夹带到泵腔中。
由于使用的方式限制，真空泵在现实应用过程中由于摩擦力的作用容易由于强度不高而减短使用寿命。
发明内容
本发明针对现有的技术存在上述问题，提出了一种真空泵，该真空泵具有高强度，具有较高的使用寿命。
本发明的目的可通过如下技术方案来实现：一种真空泵，所述真空泵包括由合金钢制成的主体以及涂覆在主体表面的涂层，所述涂层的涂料包括如下重量份数的组分：锆英粉：75-80份，膨润土：5-10份，树脂：5-10份，分散剂：2-5份，消泡剂：2-5份，乙醇：2-5份。本发明采用上述成分的涂料，形成的涂层能够与钢材基体紧密结合，从而显著降低钢材的高温氧化性能，主要是涂层有效地阻止了在基体——气体之间的三种扩散的继续发生，即：(1)基体中的铁向表面扩散：(2)气体中的氧向基体内部扩散；(3)基体中的铁和气体中的氧之间的互扩散。通过降低铁——氧接触的可能性，减少氧化反应的发生机率，从而降低了钢的氧化烧损。
在本发明真空泵中，所述合金钢包括如下质量分数的组分：C：0.15-0.25％，Si：0.65-0.80％，Mn：0.65-0.78％，Ni：0.12-0.24％，Cr：9.8-11.2％，Ti：0.15-0.27％，CeO2:0.5-0.7％，余量为铁。
在本发明真空泵的钢材组成中，Cr含量为9.8-11.2％，是一种高铬钢，高铬钢具有较高的强韧性、抗蠕变性能，以及良好的抗高温氧化和抗腐蚀性能，因此本发明采用上述种类的钢。
本发明在钢中加入了Si，作为钢中的合金元素，它能以固溶体形态存在于铁素体和奥氏体中，缩小奥氏体相区，能提高退火、正火和淬火温度，从而在亚共析钢中提高淬透性；在渗碳钢中，硅减小渗碳层厚度和碳的浓度，硅对钢水有良好脱氧作用。同时，Mn是良好的脱硫剂和脱氧剂，能够消除或减弱由硫所引起的钢的热脆性，从而改善钢的热加工性能，锰和铁形成固溶体，提高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；同时又是碳化物形成元素，进入渗碳体中取代一部分铁原子。锰在钢中由于降低临界转变温度。起到细化珠光体的作用。也间接地起到提高珠光体钢强度的作用。
在本发明组成真空泵的钢材中，还加入了Ni，Ni的加入可提高钢的强度而不显著降低其韧性，同时，Ni可降低钢的脆性转变温度，即可提高钢的低温韧性，从而改善钢的加工性和可焊性，另外，Ni可以提高钢的抗腐蚀能力，不仅能耐酸，而且能抗碱和大气的腐蚀。
在本发明组成真空泵的钢材中，还加入了Ti，本发明中添加Ti的主要目的有两个：a.消除钢中的杂质(C,N,O)的有害作用以达到提高韧性的目的；b.Ti的添加有利于形成更加细小颗粒，并在辐照条件下相对稳定从而提高材料的高温性能。但Ti含量过高，则会生成大量的二氧化钛而造成脆性的产生，因此本发明将中Ti含量不超过0.27％。
其次，在本发明真空泵中，在钢材中加入了CeO2，高熔点CeO2可以在钢水凝固冷凝前析出而以固体颗粒状态存在于低碳钢中，与钢液形成固-液接触界面，在固体夹杂物颗粒的周围就会产生空化气泡，当空化气泡破裂时，它已经不再是球形，而会发生变形，空化气泡破裂产生的冲击力会对夹杂物表面产生冲击，而破裂时可引起局部高温对夹杂物表面造成熔蚀，所以可以使表面易脆的，易碎的夹杂物颗粒变成更加细小的固体小颗粒，从这个角度看相对增加了低碳钢中夹杂物的数量，但也使低碳钢中夹杂物的尺寸进一步变小，而且明显弥散和细化钢中夹杂物，从而提高钢材的洁净度。作为优选，所述CeO2的粒度为1.5-2μm。
本发明的另一个目的在于提供一种真空泵的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
熔炼：将99.9％的高纯度Fe块和亚微米CeO2置于熔炼炉中加热至700-750℃熔炼成钢液，再加入C、Si、Mn、Ni、Cr、Ti元素；
精炼：通入氩气进行精炼，并加入脱硫剂进行脱硫处理，扒渣出炉后浇注得钢材；
热处理：将钢材经过热处理得真空泵坯件；
涂层涂覆：采用浸涂的方法将涂料涂覆于钢材表面，点火快干使涂料迅速固化形成涂层得真空泵。
在上述一种真空泵的制备方法中，所述脱硫剂的质量为钢材质量的2.8-3.5％，所述脱硫剂包括如下重量分数的组分：Mg粉：15-25份，CaO：70-80份，CaF2：10-15份。硫是绝大多数钢种中的有害元素，它以硫化物的形式存在于钢中。钢中的含硫量高，会使钢材的加工性能和使用性能大大降低，在热加工过程中甚至会造成“热脆”断裂。因此本发明采用Mg基脱硫剂，其中氧化钙粉裹包并离散镁粉使之均匀分布在铁水中，既扩大其反应区域，又减缓镁的气化速度，提高镁的利用率，同时CaO可以作为复合物的核心把细小的MgS聚合起来，加快夹杂物上浮，不断降低反映区域内硫的浓度，提高脱硫速度，有利于实现快速深脱硫的要求。钢材中的硫与CaO、SiO2等生成热力学稳定性高的硅酸钙盐类，被固定在渣中，经扒渣除去不易回硫。而CaF2分解出的氟离子破坏了2CaO·SiO2赖以结合的化学键，使之形成“空隙”，易使硫扩散到CaO粒子内部从而大大提高了CaO的脱硫速度和脱硫效率。
在上述一种真空泵的制备方法中，扒渣之前还包括加入脱硫渣改性剂，所述脱硫渣改性剂包括如下重量分数的组分：SiO2:40-50份，Al2O3:5-10份，CaF2：15-25份，K2O+Na2O：15-25份，CaO：5-10份。其中，SiO2能够降低脱硫渣的熔点，还能聚集Mg基脱硫剂脱硫后的炉渣，易于扒除。而CaF2在冶金行业广泛地用作助熔剂，它能使熔点显著降低。CaF2助熔剂的加入都能在一定程度上降低炉渣的粘度，从而改善炉渣吸收和熔解氧化物的动力学条件。F-既能促进CaO的熔解，又能代替O2 -，促使硅氧离子解体，分裂形成较小的复合阴离子，从而使炉渣粘度降低。Al2O3作为两性氧化物，使得炉渣“网络”程度减弱，粘度有所降低；同时，由Al2O3可与其他氧化物形成低熔点的化合物，降低了CaO-Mg脱硫炉渣的熔化温度，改善了炉渣的流变特性和聚集性能。Na2O、K2O作为典型碱性氧化物，既降低脱硫炉渣的熔点，又能够减弱复合阴离子的“网络”程度，从而降低炉渣粘度。
作为优选，所述脱硫渣改性剂的质量为脱硫剂质量的2.5-3.2％。
在上述一种真空泵的制备方法中，所述热处理包括如下步骤：奥氏体化处理：温度为800-850℃，时间为5-10min；淬火处理：240-280℃，时间为1-2h；配分处理：温度为400-450℃，时间为5-6min。本发明采用上述热处理方法，本发明通过上述热处理方法，能够使得到的
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明真空采用配伍的钢材，并在钢材中加入了CeO2，能够使钢材强度增加，从而提升本发明真空泵的强度；
2、本发明真空泵在制备过程中，通过加入脱硫剂和脱硫渣改性剂，并在表面涂覆特定的涂料，能够使制得的真空泵强度高，且耐磨损；
3、本发明真空泵采用特殊的钢材，并配置合理的制备方法，使得到的真空泵强度高，耐磨损，使用寿命久。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1
熔炼：将99.9％的高纯度Fe块和粒度为1.5μm的CeO2置于熔炼炉中加热至700℃熔炼成钢液，再加入C、Si、Mn、Ni、Cr、Ti元素，所述合金钢包括如下质量分数的组分：C：0.15％，Si：0.65％，Mn：0.65％，Ni：0.12％，Cr：9.8％，Ti：0.15％，CeO2:0.5％，余量为铁。
精炼：通入氩气进行精炼，并加入脱硫剂进行脱硫处理，扒渣出炉后浇注得钢材，其中脱硫剂的质量为钢材质量的2.8％，脱硫剂包括如下重量分数的组分：Mg粉：15份，CaO：70份，CaF2：10份；扒渣之前还包括加入质量为脱硫剂质量2.5％的脱硫渣改性剂，脱硫渣改性剂包括如下重量分数的组分：SiO2:40份，Al2O3:5份，CaF2：15份，K2O+Na2O：15份，CaO：5份；
热处理：将钢材经过热处理得真空泵坯件，热处理包括如下步骤：奥氏体化处理：温度为800℃，时间为5min；淬火处理：240℃，时间为1h；配分处理：温度为400℃，时间为5min；
涂层涂覆：采用浸涂的方法将涂料涂覆于钢材表面，点火快干使涂料迅速固化形成涂层得真空泵，所述涂层的涂料包括如下重量份数的组分：锆英粉：75份，膨润土：5份，树脂：5份，分散剂：2份，消泡剂：2份，乙醇：2份。
实施例2
熔炼：将99.9％的高纯度Fe块和粒度为1.65μm的CeO2置于熔炼炉中加热至715℃熔炼成钢液，再加入C、Si、Mn、Ni、Cr、Ti元素，所述合金钢包括如下质量分数的组分：C：0.18％，Si：0.7％，Mn：0.68％，Ni：0.15％，Cr：10.2％，Ti：0.18％，CeO2:0.55％，余量为铁。
精炼：通入氩气进行精炼，并加入脱硫剂进行脱硫处理，扒渣出炉后浇注得钢材，其中脱硫剂的质量为钢材质量的3.0％，脱硫剂包括如下重量分数的组分：Mg粉：18份，CaO：72份，CaF2：11份；扒渣之前还包括加入质量为脱硫剂质量2.7％的脱硫渣改性剂，脱硫渣改性剂包括如下重量分数的组分：SiO2:42份，Al2O3:7份，CaF2：17份，K2O+Na2O：18份，CaO：6份；
热处理：将钢材经过热处理得真空泵坯件，热处理包括如下步骤：奥氏体化处理：温度为815℃，时间为6min；淬火处理：250℃，时间为1.25h；配分处理：温度为415℃，时间为5.2min；
涂层涂覆：采用浸涂的方法将涂料涂覆于钢材表面，点火快干使涂料迅速固化形成涂层得真空泵，所述涂层的涂料包括如下重量份数的组分：锆英粉：76份，膨润土：7份，树脂：7份，分散剂3份，消泡剂：3份，乙醇：3份。
实施例3
熔炼：将99.9％的高纯度Fe块和粒度为1.75μm的CeO2置于熔炼炉中加热至725℃熔炼成钢液，再加入C、Si、Mn、Ni、Cr、Ti元素，所述合金钢包括如下质量分数的组分：C：0.2％，Si：0.73％，Mn：0.70％，Ni：0.18％，Cr：10.5％，Ti：0.21％，CeO2:0.6％，余量为铁。
精炼：通入氩气进行精炼，并加入脱硫剂进行脱硫处理，扒渣出炉后浇注得钢材，其中脱硫剂的质量为钢材质量的3.2％，脱硫剂包括如下重量分数的组分：Mg粉：20份，CaO：75份，CaF2：12份；扒渣之前还包括加入质量为脱硫剂质量2.85％的脱硫渣改性剂，脱硫渣改性剂包括如下重量分数的组分：SiO2:45份，Al2O3:8份，CaF2：20份，K2O+Na2O：20份，CaO：7份；
热处理：将钢材经过热处理得真空泵坯件，热处理包括如下步骤：奥氏体化处理：温度为825℃，时间为7min；淬火处理：260℃，时间为1.5h；配分处理：温度为425℃，时间为5.5min；
涂层涂覆：采用浸涂的方法将涂料涂覆于钢材表面，点火快干使涂料迅速固化形成涂层得真空泵，所述涂层的涂料包括如下重量份数的组分：锆英粉：78份，膨润土：8份，树脂：8份，分散剂4份，消泡剂：4份，乙醇：4份。
实施例4
熔炼：将99.9％的高纯度Fe块和粒度为1.85μm的CeO2置于熔炼炉中加热至740℃熔炼成钢液，再加入C、Si、Mn、Ni、Cr、Ti元素，所述合金钢包括如下质量分数的组分：C：0.22％，Si：0.75％，Mn：0.74％，Ni：0.21％，Cr：10.8％，Ti：0.23％，CeO2:0.65％，余量为铁。
精炼：通入氩气进行精炼，并加入脱硫剂进行脱硫处理，扒渣出炉后浇注得钢材，其中脱硫剂的质量为钢材质量的3.2％，脱硫剂包括如下重量分数的组分：Mg粉：22份，CaO：78份，CaF2：14份；扒渣之前还包括加入质量为脱硫剂质量3.0％的脱硫渣改性剂，脱硫渣改性剂包括如下重量分数的组分：SiO2:48份，Al2O3:9份，CaF2：22份，K2O+Na2O：22份，CaO：8份；
热处理：将钢材经过热处理得真空泵坯件，热处理包括如下步骤：奥氏体化处理：温度为840℃，时间为8min；淬火处理：270℃，时间为1.8h；配分处理：温度为440℃，时间为5.8min；
涂层涂覆：采用浸涂的方法将涂料涂覆于钢材表面，点火快干使涂料迅速固化形成涂层得真空泵，所述涂层的涂料包括如下重量份数的组分：锆英粉：79份，膨润土：9份，树脂：8份，分散剂4份，消泡剂：5份，乙醇：4份。
实施例5
熔炼：将99.9％的高纯度Fe块和粒度为2μm的CeO2置于熔炼炉中加热至750℃熔炼成钢液，再加入C、Si、Mn、Ni、Cr、Ti元素，所述合金钢包括如下质量分数的组分：C：0.25％，Si：0.80％，Mn：0.78％，Ni：0.24％，Cr：11.2％，Ti：0.27％，CeO2:0.7％，余量为铁。
精炼：通入氩气进行精炼，并加入脱硫剂进行脱硫处理，扒渣出炉后浇注得钢材，其中脱硫剂的质量为钢材质量的3.5％，脱硫剂包括如下重量分数的组分：Mg粉：25份，CaO：80份，CaF2：15份；扒渣之前还包括加入质量为脱硫剂质量3.2％的脱硫渣改性剂，脱硫渣改性剂包括如下重量分数的组分：SiO2:50份，Al2O3:10份，CaF2：25份，K2O+Na2O：25份，CaO：10份；
热处理：将钢材经过热处理得真空泵坯件，热处理包括如下步骤：奥氏体化处理：温度为850℃，时间为10min；淬火处理：280℃，时间为2h；配分处理：温度为450℃，时间为6min；
涂层涂覆：采用浸涂的方法将涂料涂覆于钢材表面，点火快干使涂料迅速固化形成涂层得真空泵，所述涂层的涂料包括如下重量份数的组分：锆英粉：80份，膨润土：10份，树脂：10份，分散剂5份，消泡剂：5份，乙醇：5份。
对比例1
与实施例1的区别仅在于，该对比例真空泵采用市售合金钢，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例2
与实施例1的区别仅在于，该对比例真空泵表面不涂覆涂层，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例3
与实施例1的区别仅在于，该对比例真空泵的合金钢材料中不含有亚微米CeO2，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例4
与实施例1的区别仅在于，该对比例真空泵在制备过程中加入的脱硫剂为普通脱硫剂，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对比例5
与实施例1的区别仅在于，该对比例真空泵在制备过程中没有加入脱硫渣改性剂，其他与实施例1相同，此处不再赘述。
对上述实施例1-5及对比例1-5中真空泵进行性能测试，测试结果如表1中所示。
表1：实施例1-5及对比例1-5中真空泵性能测试结果
由上述结果可以看出，本发明真空泵采用配伍合理的钢材，并在钢材中加入了CeO2，能够使钢材强度增加，从而提升本发明真空泵的强度；同时，本发明真空泵在制备过程中，通过加入脱硫剂和脱硫渣改性剂，并在表面涂覆特定的涂料，能够使制得的真空泵强度高，且耐磨损。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (8)

1.一种真空泵，其特征在于，所述真空泵包括由合金钢制成的主体以及涂覆在主体表面的涂层，所述涂层的涂料包括如下重量份数的组分：锆英粉：75-80份，膨润土：5-10份，树脂：5-10份，分散剂：2-5份，消泡剂：2-5份，乙醇：2-5份。
2.根据权利要求1所述的真空泵，其特征在于，所述合金钢包括如下质量分数的组分：C：0.15-0.25％，Si：0.65-0.80％，Mn：0.65-0.78％，Ni：0.12-0.24％，Cr：9.8-11.2％，Ti：0.15-0.27％，CeO2:0.5-0.7％，余量为铁。
3.根据权利要求1所述的一种真空泵，其特征在于，所述CeO2的粒度为1.5-2μm。
4.一种如权利要求1所述的真空泵的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
熔炼：将99.9％的高纯度Fe块和亚微米CeO2置于熔炼炉中加热至700-750℃熔炼成钢液，再加入C、Si、Mn、Ni、Cr、Ti元素；
精炼：通入氩气进行精炼，并加入脱硫剂进行脱硫处理，扒渣出炉后浇注得钢材；
热处理：将钢材经过热处理得真空泵坯件；
涂层涂覆：采用浸涂的方法将涂料涂覆于钢材表面，点火快干使涂料迅速固化形成涂层得真空泵。
5.根据权利要求4所述的一种真空泵的制备方法，其特征在于，所述脱硫剂的质量为钢材质量的2.8-3.5％，所述脱硫剂包括如下重量分数的组分：Mg粉：15-25份，CaO：70-80份，CaF2：10-15份。
6.根据权利要求5所述的一种真空泵的制备方法，其特征在于，扒渣之前还包括加入脱硫渣改性剂，所述脱硫渣改性剂包括如下重量分数的组分：SiO2:40-50份，Al2O3:5-10份，CaF2：15-25份，K2O+Na2O：15-25份，CaO：5-10份。
7.根据权利要求4所述的一种真空泵的制备方法，其特征在于，所述脱硫渣改性剂的质量为脱硫剂质量的2.5-3.2％。
8.根据权利要求4所述的一种真空泵的制备方法，其特征在于，所述热处理包括如下步骤：奥氏体化处理：温度为800-850℃，时间为5-10min；淬火处理：240-280℃，时间为1-2h；配分处理：温度为400-450℃，时间为5-6min。
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