CN111945140A - 一种接触式密封表面的磷化方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种接触式密封表面的磷化方法,包括:先对轴承钢盘表面进行抛光、清洁;然后将其置于磁场下加热得到氧化蓝釉膜;之后对轴承钢盘表面进行清洗、干燥,最后将其置于磷酸三甲酚酯浴中加热磷化,在轴承钢盘表面得到磷化膜。不仅提高了材料的耐磨性,还提高了轴承钢盘表面的耐腐蚀性。

Description

一种接触式密封表面的磷化方法
技术领域
本发明属于密封方法技术领域,涉及一种接触式密封表面的磷化方法。
背景技术
接触式机械密封是工业应用中广泛使用的一种密封形式,用于防止设备介质材料通过间隙泄漏,具有泄漏少、使用寿命长等优点。铜石墨由于具有导热、耐腐蚀、自润滑等性能,在摩擦领域、轴承、电接触材料领域、关键机械零件等领域有着广泛的应用。
铜石墨作为一种自润滑材料,在干摩擦条件下与轴承钢进行摩擦匹配时摩擦系数较低,因为它能迅速形成转移膜。虽然对铜石墨在提高耐磨性能和降低摩擦系数方面做了很多研究,但其较大的磨损率和轴承钢在水环境中的腐蚀仍然是一个大问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种接触式密封表面的磷化方法,解决了现有技术中存在的在水环境下耐腐蚀性差的问题。
本发明所采用的技术方案是,一种接触式密封表面的磷化方法,包括以下步骤:
步骤1、对轴承钢盘表面进行抛光;
步骤2、采用有机溶剂对步骤1处理后的轴承钢盘表面进行清洁;
步骤3、将步骤2处理后的轴承钢盘在磁场下进行加热,之后进行冷却,在轴承钢盘表面得到氧化蓝釉膜;
步骤4、对步骤3处理后的轴承钢盘表面进行清洗、干燥;
步骤5、将步骤4处理后的轴承钢盘置于磷酸三甲酚酯浴中加热,之后进行清洗,在轴承钢盘表面得到磷化膜。
本发明的特点还在于:
步骤1的具体过程为:
在水环境下,先依次采用120、240、600、800及1200目的水性砂纸在水冷却下对轴承钢盘表面进行抛光,再依次采用氧化铝粉末、绒布对轴承钢盘表面进行抛光,抛光后轴承钢盘表面粗糙度小于0.03。
步骤2中的有机溶剂为乙醇、丙酮及异丙醇中的一种或者几种的组合物。
步骤3中的加热过程中:加热温度为150-280℃,加热时间为1h。
步骤4的具体过程为:
采用超声在乙醇中对步骤3处理后的轴承钢盘表面进行清洗后,进行常温吹干。
步骤5的加热过程中:加热温度为90-180℃,加热时间为2h,加热的开始时间距离步骤4的干燥时间小于1h。
本发明的有益效果是:
本发明一种接触式密封表面的磷化方法,在对轴承钢盘表面进行高温氧化磷化处理后,表面形成的磷化膜,能同时提高轴承钢盘表面的耐磨性、耐腐蚀性;操作简单,易于实现。
附图说明
图1是本发明一种接触式密封表面的磷化方法中实施例1的平均摩擦系数的对比图;
图2是本发明一种接触式密封表面的磷化方法中实施例1的磨损率对比图;
图3是本发明一种接触式密封表面的磷化方法中实施例1的电化学腐蚀程度对比图。
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
一种接触式密封表面的磷化方法,具体包括以下步骤:
步骤1、对轴承钢盘表面进行抛光;
具体的,在水环境下,先依次采用120、240、600、800及1200目的水性砂纸在水冷却下对轴承钢盘表面进行抛光,再依次采用氧化铝粉末、绒布对轴承钢盘表面进行抛光至镜面效果,抛光环境都是水环境下,避免干摩擦带来的氧化效应,抛光后轴承钢盘表面粗糙度小于0.03;
步骤2、采用有机溶剂对步骤1处理后的轴承钢盘表面进行清洁,除去其表面的水分,有机溶剂为乙醇、丙酮及异丙醇中的一种或者几种的组合物;
步骤3、将步骤2处理后的轴承钢盘在磁场下进行加热,加热温度为150-280℃,加热时间为1h,之后进行冷却,在轴承钢盘表面得到氧化蓝釉膜;
步骤4、对步骤3处理后的轴承钢盘表面进行清洗、干燥;
具体的,采用超声在乙醇中对步骤3处理后的轴承钢盘表面进行清洗后,进行常温吹干;
步骤5、将步骤4处理后的轴承钢盘置于磷酸三甲酚酯浴中加热,之后进行清洗,在轴承钢盘表面得到磷化膜;加热温度为90-180℃,加热时间为2h;加热的开始时间距离步骤4的干燥时间小于1h,避免长时间接触空气中的水分。
在摩擦试验机上进行了轴承钢盘和铜石墨复合球的润滑试验。铜石墨球的直径为6mm,抛光后的表面粗糙度在0.02~0.04μm之间。轴承钢盘材质为GCr15,磷化后的表面粗糙度在0.03μm以内。实验采用铜石墨球在2Hz频率、5N载荷下对轴承钢盘往复滑动15分钟,滑动距离为6mm,经过磷化后的轴承钢盘在摩擦过程中磨损率显著降低,并且耐腐蚀。
本发明的接触式密封表面的磷化方法原理为:以磷酸三甲酚酯作为磷化溶剂,制备防磨损的磷化膜。对轴承钢盘表面进行高温氧化磷化处理后,表面形成的磷化膜,不仅提高了材料的耐磨性,还提高了轴承钢盘表面的耐腐蚀性。磷化膜为FePO4膜,在NaCl溶液中进行电化学腐蚀实验时,Cl-不能代替PO4 3-,所以FePO4表面膜不会被破坏,并且在电化学实验中可以降低腐蚀电流密度,从而减少腐蚀。
通过以上方式,本发明一种接触式密封表面的磷化方法,在对轴承钢盘表面进行高温氧化磷化处理后,表面形成的磷化膜,能同时提高轴承钢盘表面的耐磨性、耐腐蚀性;操作简单,易于实现。
实施例1
在水环境下,先依次采用120、240、600、800及1200目的水性砂纸在水冷却下对轴承钢盘表面进行抛光,再依次采用氧化铝粉末、绒布对轴承钢盘表面进行抛光至镜面效果,抛光后轴承钢盘表面粗糙度为0.015;依次采用乙醇、丙酮对轴承钢盘表面进行清洁,除去其表面的水分;常温吹干后将轴承钢盘在磁场下以200℃加热1h,自然冷却后在轴承钢盘表面得到氧化蓝釉膜;采用超声在乙醇中对轴承钢盘表面进行清洗后,进行常温吹干后1h内,将轴承钢盘置于磷酸三甲酚酯浴中120℃下加热2h加热,采用有机溶剂清洗,在轴承钢盘表面得到磷化膜。该实施例处理后的轴承钢盘磷化表面、未经处理的轴承钢盘表面、氧化处理后的轴承钢盘表面的平均摩擦系数、磨损率、电化学腐蚀程度对比图见图1、图2及图3。磷化后的轴承钢盘具有较低的摩擦系数(图1)。磷化膜在干摩擦条件下具有最低的磨损率,在水润滑工况下磨损量也较低(图2)。图3显示了磷化表面具有最高的抗电化学腐蚀性能。
实施例2
在水环境下,先依次采用120、240、600、800及1200目的水性砂纸在水冷却下对轴承钢盘表面进行抛光,再依次采用氧化铝粉末、绒布对轴承钢盘表面进行抛光至镜面效果,抛光后轴承钢盘表面粗糙度为0.025;依次采用乙醇、丙酮对轴承钢盘表面进行清洁,除去其表面的水分;常温吹干后将轴承钢盘在磁场下以230℃加热1h,自然冷却后在轴承钢盘表面得到氧化蓝釉膜;采用超声在乙醇中对轴承钢盘表面进行清洗后,进行常温吹干后1h内,将轴承钢盘置于磷酸三甲酚酯浴中150℃下加热2h加热,采用有机溶剂清洗,在轴承钢盘表面得到磷化膜。
实施例3
在水环境下,先依次采用120、240、600、800及1200目的水性砂纸在水冷却下对轴承钢盘表面进行抛光,再依次采用氧化铝粉末、绒布对轴承钢盘表面进行抛光至镜面效果,抛光后轴承钢盘表面粗糙度为0.02;依次采用乙醇、丙酮对轴承钢盘表面进行清洁,除去其表面的水分;常温吹干后将轴承钢盘在磁场下以180℃加热1h,自然冷却后在轴承钢盘表面得到氧化蓝釉膜;采用超声在乙醇中对轴承钢盘表面进行清洗后,进行常温吹干后1h内,将轴承钢盘置于磷酸三甲酚酯浴中100℃下加热2h加热,采用有机溶剂清洗,在轴承钢盘表面得到磷化膜。
实施例4
在水环境下,先依次采用120、240、600、800及1200目的水性砂纸在水冷却下对轴承钢盘表面进行抛光,再依次采用氧化铝粉末、绒布对轴承钢盘表面进行抛光至镜面效果,抛光后轴承钢盘表面粗糙度为0.02;依次采用乙醇、丙酮对轴承钢盘表面进行清洁,除去其表面的水分;常温吹干后将轴承钢盘在磁场下以280℃加热1h,自然冷却后在轴承钢盘表面得到氧化蓝釉膜;采用超声在乙醇中对轴承钢盘表面进行清洗后,进行常温吹干后1h内,将轴承钢盘置于磷酸三甲酚酯浴中130℃下加热2h加热,采用有机溶剂清洗,在轴承钢盘表面得到磷化膜。
实施例5
在水环境下,先依次采用120、240、600、800及1200目的水性砂纸在水冷却下对轴承钢盘表面进行抛光,再依次采用氧化铝粉末、绒布对轴承钢盘表面进行抛光至镜面效果,抛光后轴承钢盘表面粗糙度为0.01;依次采用乙醇、丙酮对轴承钢盘表面进行清洁,除去其表面的水分;常温吹干后将轴承钢盘在磁场下以230℃加热1h,自然冷却后在轴承钢盘表面得到氧化蓝釉膜;采用超声在乙醇中对轴承钢盘表面进行清洗后,进行常温吹干后1h内,将轴承钢盘置于磷酸三甲酚酯浴中110℃下加热2h加热,采用有机溶剂清洗,在轴承钢盘表面得到磷化膜。

Claims (6)

1.一种接触式密封表面的磷化方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1、对所述轴承钢盘表面进行抛光;
步骤2、采用有机溶剂对步骤1处理后的轴承钢盘表面进行清洁;
步骤3、将步骤2处理后的轴承钢盘在磁场下进行加热,之后进行冷却,在所述轴承钢盘表面得到氧化蓝釉膜;
步骤4、对步骤3处理后的轴承钢盘表面进行清洗、干燥;
步骤5、将步骤4处理后的轴承钢盘置于磷酸三甲酚酯浴中加热,之后进行清洗,在所述轴承钢盘表面得到磷化膜。
2.根据权利要求1所述的一种接触式密封表面的磷化方法,其特征在于,步骤1的具体过程为:
在水环境下,先依次采用120、240、600、800及1200目的水性砂纸在水冷却下对所述轴承钢盘表面进行抛光,再依次采用氧化铝粉末、绒布对所述轴承钢盘表面进行抛光,抛光后所述轴承钢盘表面粗糙度小于0.03。
3.根据权利要求1所述的一种接触式密封表面的磷化方法,其特征在于,步骤2中所述的有机溶剂为乙醇、丙酮及异丙醇中的一种或者几种的组合物。
4.根据权利要求1所述的一种接触式密封表面的磷化方法,其特征在于,步骤3中所述的加热过程中:加热温度为150-280℃,加热时间为1h。
5.根据权利要求1所述的一种接触式密封表面的磷化方法,其特征在于,步骤4的具体过程为:采用超声在乙醇中对步骤3处理后的轴承钢盘表面进行清洗后,进行常温吹干。
6.根据权利要求1所述的一种接触式密封表面的磷化方法,其特征在于,步骤5的加热过程中:步骤4进行常温吹干后1h内进行磷化处理,磷化时加热温度为90-180℃,加热时间为2h。
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