CN109722109A - 一种金属型管电解加工阴极绝缘涂层及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属型管电解加工阴极绝缘涂层及制备方法。该绝缘涂层包括聚四氟乙烯、聚苯硫醚与聚醚醚酮的粉末混合物，其质量百分比为：65％～75％的聚四氟乙烯，5％～15％聚苯硫醚，15％～20％聚醚醚酮，所述粉末混合物的颗粒尺寸为100μm‑200μm，采用静电喷涂方法将所述粉末混合物的绝缘涂层喷涂在金属型管电解加工阴极的非加工表面，用于在电解加工小孔时防止对孔侧壁非正常加工。采用本发明制备的绝缘涂层与阴极金属基体结合强度高，能使阴极表面耐酸、耐冲刷、绝缘性能好，提高了阴极的使用寿命。

Description

一种金属型管电解加工阴极绝缘涂层及制备方法

技术领域

本发明涉及电解加工技术领域，特别是涉及一种金属型管电解加工阴极绝缘涂层及制备方法。

背景技术

提高涡轮进口温度是增大和提高发动机推力与推重比的重要手段，在材料耐温能力有限的前提下，涡轮叶片冷却技术成为了提高涡轮进口温度、保证涡轮在高温环境下可靠工作的可行且高效的途径。目前，涡轮叶片广泛采用了气膜冷却孔结构，即通过许多小孔或窄槽让冷却气流从叶片的内腔流到叶片的外表面，在叶片表面形成一道温度较低的气膜，大幅度提高冷却效率。叶片表面分布着数量繁多、排列复杂的冷却小孔，孔径一般在0.2-0.8mm之间，空间角度复杂，小孔的位置及尺寸要求非常高。

金属型管电解加工技术(STEM)是涡轮叶片气膜冷却孔的典型加工技术之一，属于特种加工技术。外表面涂覆绝缘涂层的金属型管接电源负极作为阴极,被加工工件接电源正极作为阳极，以酸性溶液为电解液。加工过程中，阴阳极之间保持一定的初始间隙，并施加直流电压,净化的酸性溶液通过金属型管内腔流入加工区域,阴极端面对阳极工件进行电化学溶解加工，形成小孔。该技术属于典型的电化学冷加工制孔工艺，加工过程无应力，阴极无损耗，加工小孔表面无再铸层、无微裂纹、无热影响区。金属型管加工技术在保证电极强度及刚性方面具有明显优势,且电极制作形状的灵活性大,加工深径比可达300:1，适合0.5mm-7mm深小孔加工，是实现超深孔及异型深孔加工的有效方法。

根据金属型管电解加工技术的特点，加工阴极需采用耐腐蚀性强的金属管，外表面涂覆一层绝缘涂层，防止对孔侧壁进行加工，要求绝缘涂层均匀、致密、具有良好的绝缘性能、耐酸性能，与基体结合性好。

因此，发明人提供了一种金属型管电解加工阴极绝缘涂层及制备方法。

发明内容

本发明实施例提供了一种金属型管电解加工阴极绝缘涂层及制备方法。该方法制备的绝缘涂层与阴极金属基体结合强度高，能使阴极表面耐酸、耐冲刷、绝缘性能好，提高了阴极的使用寿命。

第一方面，本发明的实施例提出了一种金属型管电解加工阴极绝缘涂层，该涂层包括聚四氟乙烯、聚苯硫醚与聚醚醚酮的粉末混合物，其质量百分比为：65％～75％的聚四氟乙烯，5％～15％聚苯硫醚，15％～20％聚醚醚酮，所述粉末混合物的颗粒尺寸为100μm-200μm，采用静电喷涂方法将所述粉末混合物的绝缘涂层喷涂在金属型管电解加工阴极的非加工表面，用于在电解加工小孔时防止对孔侧壁非正常加工。

第二方面，提供了一种金属型管电解加工的阴极绝缘涂层的制备方法，该方法包括：

制备喷涂层的粉末混合物，按照质量百分比分别为：65％～75％的聚四氟乙烯、5％～15％的聚苯硫醚和15％～20％的聚醚醚酮作为喷涂层材料均匀混合成粉末混合物；

表面处理，利用有机溶剂对阴极表面进行表面清洁处理；

保护非涂层区域，利用高温防护胶带对阴极端面非涂层区域进行保护；

喷涂粉末混合物，将上述粉末混合物装入喷涂机料筒中，通过喷枪将粉末混合物均匀喷涂在阴极表面的喷涂区域；

固化喷涂层，拆除防护胶带，将喷涂好的阴极推入固化炉进行固化获得涂有涂有绝缘层的阴极。

进一步地，所述制备喷涂层的粉末混合物方法中，将按照质量百分比混合后的粉末混合物放入球磨机中研磨，使粉末混合物均匀混合，粉末颗粒尺寸为100μm-200μm。

进一步地，所述表面处理的方法中，采用丙酮或酒精对阴极表面进行反复擦拭、清理，去除工件表面的油污、浮锈，并用压缩空气吹干，然后在喷砂机中喷砂，喷砂机压力0.1～0.2Mpa，喷砂后对阴极进行校直，并利用丙酮将表面清洗干净。

进一步地，所述喷涂粉末混合物的方法中，将混合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，喷涂作业时静电高压为70-90V，流速压力为0.1-0.25MPa，雾化压力为0.2-0.3MPa，喷枪口到工件的距离为100-250mm。

进一步地，拆除防护胶带，将喷涂好的阴极推入固化炉，分两次固化，先加热到330℃-350℃之间，保温30-60分钟；然后继续升温到360℃-380℃之间保温40-60分钟，随后停止加热，当炉温降低至100℃以下取出得到成品。

综上，金属型管电解加工的阴极绝缘涂层及其制备方法，该阴极绝缘涂层具有良好的绝缘性能、耐腐蚀性能、耐冲刷性能、与金属基体结合强度高的特点，适合于金属型管电解加工阴极绝缘涂层的快速、低成本制备，可以较大幅度的提高阴极的使用寿命及加工小孔的表面质量，适合于大深径比小孔的高效、低成本加工。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种金属型管电解加工的阴极绝缘涂层的制备方法流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种金属型管电解加工阴极表面耐酸、耐冲刷、绝缘性能好、与金属基体结合强度高的绝缘涂层及其制备方法，以提高阴极的使用寿命。

第一方面，本发明的实施例提供的一种金属型管电解加工的阴极绝缘涂层包括聚四氟乙烯、聚苯硫醚与聚醚醚酮的粉末混合物，其质量百分比为：65％～75％的聚四氟乙烯，5％～15％聚苯硫醚，15％～20％聚醚醚酮，所述粉末混合物的颗粒尺寸为100μm-200μm，采用静电喷涂方法将所述粉末混合物的绝缘涂层喷涂在金属型管电解加工阴极的非加工表面，用于在电解加工小孔时防止对孔侧壁非正常加工。

阴极绝缘涂层的制备方法至少包括以下步骤S110～步骤S150：

步骤S110为制备喷涂层的粉末混合物，按照质量百分比分别为：65％～75％的聚四氟乙烯、5％～15％的聚苯硫醚和15％～20％的聚醚醚酮作为喷涂层材料均匀混合成粉末混合物；

步骤S120为表面处理，利用有机溶剂对阴极表面进行表面清洁处理；

步骤S130为保护非涂层区域，利用高温防护胶带对阴极端面非涂层区域进行保护；

步骤S140为喷涂粉末混合物，将上述粉末混合物装入喷涂机料筒中，通过喷枪将粉末混合物均匀喷涂在阴极表面的喷涂区域；

步骤S150为固化喷涂层，拆除防护胶带，将喷涂好的阴极推入固化炉进行固化获得涂有涂有绝缘层的阴极。

具体实施时可参见以下实施例：

实施例1

涂层的制作方法具体包括以下步骤：

一、绝缘涂层材料：绝缘涂层所用材料为700g聚四氟乙烯(PTFE)、150g聚苯硫醚(PPS)与150g聚醚醚酮(PEEK)的混合物，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(丙酮或酒精)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1min。为了保证阴极垂直度，喷砂后对阴极进行校直。

三、非喷涂区域防护：利用高温防护胶带对阴极端面非涂层区域进行保护。

四、喷涂作业：将混合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70V，流速压力0.2MPa，雾化压力0.3MPa，喷枪口到工件的距离120mm。

五、固化：将喷涂好的阴极推入固化炉，加热到330℃之间，保温40分钟；继续升温到360℃保温40分钟，随后停止加热，当炉温降低至室温取出得到成品。

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122μm。

实施例2

涂层的制作方法具体包括以下步骤：

一、绝缘涂层材料：绝缘涂层所用材料为730g聚四氟乙烯(PTFE)、100g聚苯硫醚(PPS)与170g聚醚醚酮(PEEK)的混合物，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(丙酮或酒精)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1min。为了保证阴极垂直度，喷砂后对阴极进行校直。

三、非喷涂区域防护：利用高温防护胶带对阴极端面非涂层区域进行保护。

四、喷涂作业：将混合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0.15MPa，雾化压力0.25MPa，喷枪口到工件的距离180mm。

五、固化：将喷涂好的阴极推入固化炉，加热到340℃，保温30分钟；继续升温到370℃保温30分钟，随后停止加热，当炉温降低至室温取出得到成品。

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154μm。

实施例3

涂层的制作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750g聚四氟乙烯(PTFE)、70g聚苯硫醚(PPS)与180g聚醚醚酮(PEEK)的混合物，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(丙酮或酒精)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1min。为了保证阴极垂直度，喷砂后对阴极进行校直。

三、非喷涂区域防护：利用高温防护胶带对阴极端面非涂层区域进行保护。

四、喷涂作业：将混合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90V，流速压力0.1MPa，雾化压力0.2MPa，喷枪口到工件的距离230mm。

五、固化：将喷涂好的阴极推入固化炉，加热到350℃，保温30分钟；继续升温到380℃保温30分钟，随后停止加热，当炉温降低至室温取出得到成品。

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186μm。

以上所述仅为本申请的实施例而已，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定步骤和结构。并且，为了简明起见，这里省略对已知方法技术的详细描述。在不脱离本发明的范围的情况下对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种金属型管电解加工的阴极绝缘涂层，其特征在于，所述绝缘涂层包括聚四氟乙烯、聚苯硫醚与聚醚醚酮的粉末混合物，其质量百分比为：65％～75％的聚四氟乙烯，5％～15％聚苯硫醚，15％～20％聚醚醚酮，所述粉末混合物的颗粒尺寸为100μm-200μm，采用静电喷涂方法将所述粉末混合物的绝缘涂层喷涂在金属型管电解加工阴极的非加工表面，用于在电解加工小孔时防止对孔侧壁非正常加工。

2.一种金属型管电解加工的阴极绝缘涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

制备喷涂层的粉末混合物，按照质量百分比分别为：65％～75％的聚四氟乙烯、5％～15％的聚苯硫醚和15％～20％的聚醚醚酮作为喷涂层材料均匀混合成粉末混合物；

表面处理，利用有机溶剂对阴极表面进行表面清洁处理；

保护非涂层区域，利用高温防护胶带对阴极端面非涂层区域进行保护；

喷涂粉末混合物，将上述粉末混合物装入喷涂机料筒中，通过喷枪将粉末混合物均匀喷涂在阴极表面的喷涂区域；

固化喷涂层，拆除防护胶带，将喷涂好的阴极推入固化炉进行固化获得涂有涂有绝缘层的阴极。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述制备喷涂层的粉末混合物方法中，将按照质量百分比混合后的粉末混合物放入球磨机中研磨，使粉末混合物均匀混合，粉末颗粒尺寸为100μm-200μm。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述表面处理的方法中，采用丙酮或酒精对阴极表面进行反复擦拭、清理，去除工件表面的油污、浮锈，并用压缩空气吹干，然后在喷砂机中喷砂，喷砂机压力0.1～0.2Mpa，喷砂后对阴极进行校直，并利用丙酮将表面清洗干净。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述喷涂粉末混合物的方法中，将混合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，喷涂作业时静电高压为70-90V，流速压力为0.1-0.25MPa，雾化压力为0.2-0.3MPa，喷枪口到工件的距离为100-250mm。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述固化喷涂层的方法中，拆除防护胶带，将喷涂好的阴极推入固化炉，分两次固化，先加热到330℃-350℃之间，保温30-60分钟；然后继续升温到360℃-380℃之间保温40-60分钟，随后停止加热，当炉温降低至100℃以下取出得到成品。