CN108607796A - 一种电解加工阴极绝缘涂层的制备方法 - Google Patents

一种电解加工阴极绝缘涂层的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种电解加工阴极绝缘涂层的制备方法，阴极基体为金属材料，涂层材料采用酚醛树脂粉末，利用静电喷涂设备喷涂在阴极涂层区域，通过加热固化获得，涂层厚度75μm~500μm之间。具体实施步骤：包括准备绝缘涂层材料；阴极表面预处理；非喷涂区域防护；喷涂作业；固化得到绝缘涂层。与高温烧结、热喷涂陶瓷涂层相比，采用静电喷涂酚醛树脂粉末制备绝缘涂层的方法具有工序简单、成本低、损伤易修复的特点；与聚四氟乙烯涂层相比，该方法制备的涂层具有结合强度高、耐冲刷的特点，适合于电解加工用阴极绝缘涂层的快速、低成本制备。

Description

一种电解加工阴极绝缘涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及一种电解加工阴极绝缘涂层的制备方法，属于电解加工技术领域。
背景技术
电解加工是利用电化学阳极溶解的原理，借助于成型的阴极，将工件按照一定的形状和尺寸加工成型的一种工艺方法。在加工过程中，被加工工件作为阳极，工具电极作为阴极，阴阳极之间保持很小的加工间隙。电解液一般采用中性盐溶液，极间施加一定电压，在一定的工艺参数下，工具电极按一定的速度进给，维持极间小间隙，电解液高速流动循环通过阴阳极之间的间隙，同时不断带走电解产物以及热量并去极化。随着工具电极的不断进给，工件按工具阴极的形状不断溶解，直到工件的形状和尺寸达到要求为止。
电解加工具有加工范围广，加工效率高，表面无应力，加工阴极无损耗的特点，几乎可以加工所有的导电材料，而且不受材料强度、硬度等物理条件限制，适合于各种难加工材料（高温合金、钛合金、金属间化合物等）的高效加工，在航空航天、兵器、模具等行业中得到了广泛的应用。
电解加工的实质是复形加工，因此加工阴极的形状、尺寸和精度是决定构件加工精度的关键因素。加工过程中，为了避免非加工区域被加工以及已加工部位的二次腐蚀，需要对加工阴极非加工部位进行绝缘处理，一般采用涂敷绝缘涂层的方法。电解加工过程比较复杂，涉及了电场、流场等多因素作用，并且加工过程中加工阴极有气体析出，电解液中夹杂着大量气体和电解产物，电解液在压力的作用下高速冲刷阴极表面，会使阴极表面绝缘涂层发生磨损、脱落甚至剥离，因此对绝缘涂层性能要求较高。不仅要求有良好的绝缘性能、较高的结合强度，而且要求有良好的耐腐蚀性能。
陶瓷材料具有高熔点、高耐磨性、良好的耐绝缘性以及抗腐蚀能力，因此常采用高温烧结或者热喷涂方法在金属表面制备陶瓷涂层。但是，高温烧结、热喷涂陶瓷涂层制备工序复杂、成本高，涂层损伤修复困难。聚四氟乙烯具有优异的绝缘性能，耐腐蚀性能好，也经常用作涂层材料，但是聚四氟乙烯与基体结合强度低，耐冲刷能力差。
发明内容
为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种电解加工阴极绝缘涂层的制备方法。本发明克服了现有陶瓷涂层制备工序复杂、成本高，涂层损伤修复困难的缺点，聚四氟乙烯涂层与基体结合强度低，耐冲刷能力差的缺点，具有绝缘性能好、制备工序简单、成本低、损伤易修复、与基体结合强度高的优点，可作为电解加工阴极绝缘涂层的快速、低成本制备。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下方案实现：
一种电解加工阴极绝缘涂层的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一、准备绝缘涂层材料：绝缘涂层所用材料为酚醛树脂粉末，粉末颗粒尺寸100μm~200μm之间；
步骤二、阴极工件表面预处理：对阴极工件表面进行除油、清洗、吹干和喷砂；利用有机溶剂对阴极工件表面进行反复擦拭和清理，去除阴极工件表面的油污和灰尘，并用压缩空气吹干，然后在喷砂机中喷砂10min；
步骤三、非喷涂区域防护：对无涂层区域利用防护胶带或机械防护装置进行保护；
步骤四、喷涂作业：将酚醛树脂粉末装入喷涂机料筒，阴极工件通过输送链进入喷粉房的喷枪位置准备喷涂作业，使用静电喷涂设备的喷枪将酚醛树脂粉末喷涂在阴极工件表面喷涂区域，在阴极工件表面形成均匀涂料层；
步骤五、固化：拆除防护胶带或机械防护装置，将喷涂好的阴极工件推入固化炉，加热到预定温度保温，炉温降低至80℃后取出，常温冷却；涂层绝缘的厚度在75μm~500μm之间。
在一个优选的技术方案中，所述的步骤四中喷涂的工艺参数为：静电高压60-90V，流速压力0.3-0.55MPa，雾化压力0.3-0.45MPa，喷枪口到工件的距离150-300mm。
在一个优选的技术方案中，所述的步骤五中加热到涂料熔点以上15℃-20℃，保温30-60分钟。
在一个优选的技术方案中，所述的有机溶剂为丙酮和/或酒精。
本发明的技术效果如下：
与高温烧结、热喷涂陶瓷涂层相比，采用静电喷涂酚醛树脂粉末制备绝缘涂层的方法具有工序简单、成本低、损伤易修复的特点；与聚四氟乙烯涂层相比，该方法制备的涂层具有结合强度高、耐冲刷的特点，适合于电解加工用阴极绝缘涂层的快速、低成本制备。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的一种电解加工阴极绝缘涂层的制备方法作进一步阐述，但本发明的保护内容并不限于以下实施例。
实施例1
电解加工阴极绝缘涂层的制备方法具体包括以下步骤：
一、准备绝缘涂层材料：绝缘涂层所用材料为酚醛树脂粉末（PF），粉末颗粒尺寸100μm-200μm之间。
二、阴极表面预处理：对阴极表面进行除油、清洗、吹干、喷砂。利用有机溶剂（丙酮、酒精）对阴极表面进行反复擦拭、清理，去除工件表面的油污、灰尘，并用压缩空气吹干，然后在喷砂机中喷砂10min。
三、非喷涂区域防护：对无涂层区域利用防护胶带或机械方式进行保护。
四、喷涂作业：将酚醛树脂粉末装入喷涂机料筒，工件通过输送链进入喷粉房的喷枪位置准备喷涂作业，用喷枪将粉末喷涂在阴极表面喷涂区域，在阴极表面形成均匀涂料层。静电高压80V，流速压力0.35MPa，雾化压力0.4MPa，喷枪口到工件的距离250mm。
五、固化：将喷涂好的阴极推入固化炉，加热到预定温度（熔点以上20℃），保温（40分钟），炉温降低至80℃取出常温冷却得到成品。
利用涂层测厚仪测试阴极涂层厚度，涂层厚度均匀，涂层厚度为155μm。
实施例2
电解加工阴极绝缘涂层的制备方法具体包括以下步骤：
一、准备绝缘涂层材料：绝缘涂层所用材料为酚醛树脂粉末（PF），粉末颗粒尺寸100μm-200μm之间。
二、阴极表面预处理：对阴极表面进行除油、清洗、吹干、喷砂。利用有机溶剂（丙酮、酒精）对阴极表面进行反复擦拭、清理，去除工件表面的油污、灰尘，并用压缩空气吹干，然后在喷砂机中喷砂10min。
三、非喷涂区域防护：对无涂层区域利用防护胶带或机械方式进行保护。
四、喷涂作业：将酚醛树脂粉末装入喷涂机料筒，工件通过输送链进入喷粉房的喷枪位置准备喷涂作业，用喷枪将粉末喷涂在阴极表面喷涂区域，在阴极表面形成均匀涂料层。静电高压80V，流速压力0.4MPa，雾化压力0.4MPa，喷枪口到工件的距离250mm。
五、固化：将喷涂好的阴极推入固化炉，加热到预定温度（熔点以上20℃），保温（40分钟），炉温降低至80℃取出常温冷却得到成品。
利用涂层测厚仪测试阴极涂层厚度，涂层厚度均匀，涂层厚度为198μm。
实施例3
电解加工阴极绝缘涂层的制备方法具体包括以下步骤：
一、准备绝缘涂层材料：绝缘涂层所用材料为酚醛树脂粉末（PF），粉末颗粒尺寸100μm-200μm之间。
二、阴极表面预处理：对阴极表面进行除油、清洗、吹干、喷砂。利用有机溶剂（丙酮、酒精）对阴极表面进行反复擦拭、清理，去除工件表面的油污、灰尘，并用压缩空气吹干，然后在喷砂机中喷砂10min。
三、非喷涂区域防护：对无涂层区域利用防护胶带或机械方式进行保护。
四、喷涂作业：将酚醛树脂粉末装入喷涂机料筒，工件通过输送链进入喷粉房的喷枪位置准备喷涂作业，用喷枪将粉末喷涂在阴极表面喷涂区域，在阴极表面形成均匀涂料层。静电高压80V，流速压力0.45MPa，雾化压力0.4MPa，喷枪口到工件的距离250mm。
五、固化：将喷涂好的阴极推入固化炉，加热到预定温度（熔点以上20℃），保温（40分钟），炉温降低至80℃取出常温冷却得到成品。
利用涂层测厚仪测试阴极涂层厚度，涂层厚度均匀，涂层厚度为226μm。
与高温烧结、热喷涂陶瓷涂层相比，采用静电喷涂酚醛树脂粉末制备绝缘涂层的方法具有工序简单、成本低、损伤易修复的特点；与聚四氟乙烯涂层相比，该方法制备的涂层具有结合强度高、耐冲刷的特点，适合于电解加工用阴极绝缘涂层的快速、低成本制备。

Claims (4)

1.一种电解加工阴极绝缘涂层的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一、准备绝缘涂层材料：绝缘涂层所用材料为酚醛树脂粉末，粉末颗粒尺寸100μm~200μm之间；
步骤二、阴极工件表面预处理：对阴极工件表面进行除油、清洗、吹干和喷砂；利用有机溶剂对阴极工件表面进行反复擦拭和清理，去除阴极工件表面的油污和灰尘，并用压缩空气吹干，然后在喷砂机中喷砂10min；
步骤三、非喷涂区域防护：对无涂层区域利用防护胶带或机械防护装置进行保护；
步骤四、喷涂作业：将酚醛树脂粉末装入喷涂机料筒，阴极工件通过输送链进入喷粉房的喷枪位置准备喷涂作业，使用静电喷涂设备的喷枪将酚醛树脂粉末喷涂在阴极工件表面喷涂区域，在阴极工件表面形成均匀涂料层；
步骤五、固化：拆除防护胶带或机械防护装置，将喷涂好的阴极工件推入固化炉，加热到预定温度保温，炉温降低至80℃后取出，常温冷却；涂层绝缘的厚度在75μm~500μm之间。
2.根据权利要求1所述的电解加工阴极绝缘涂层的制备方法，其特征在于：步骤四中喷涂的工艺参数为：静电高压60-90V，流速压力0.3-0.55MPa，雾化压力0.3-0.45MPa，喷枪口到工件的距离150-300mm。
3.根据权利要求1所述的电解加工阴极绝缘涂层的制备方法，其特征在于：步骤五中加热到涂料熔点以上15℃-20℃，保温30-60分钟。
4.根据权利要求1、2或3所述的电解加工阴极绝缘涂层的制备方法，其特征在于：所述的有机溶剂为丙酮和/或酒精。
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