CN112458453B - 一种高结合强度陶瓷绝缘涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高结合强度陶瓷绝缘涂层，其特征在于：所述高结合强度陶瓷绝缘涂层包括冷喷涂纯铝底层、微弧氧化中间层和氧化铝面层；所述冷喷涂纯铝底层采用冷喷涂工艺喷涂纯铝形成；所述微弧氧化中间层采用对底层纯铝进行微弧氧化工艺形成；所述氧化铝面层氧化铝粉经等离子喷涂工艺形成。本发明通过将冷喷涂形成的纯铝层直接进行微弧氧化，使其表面形成厚度为20‑30μm微弧氧化中间层，可显著提高涂层韧性；本发明提供的一种高结合强度陶瓷绝缘涂层的制备方法，结合强度高，绝缘性能佳，经测试：其绝缘性能为：陶瓷绝缘涂层耐电压＞1500V/0.1mm，电阻值＞500ΩM，并且该制备方法还具有工艺简单、生产成本低、产品质量好等优点。

Description

一种高结合强度陶瓷绝缘涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于绝缘涂层领域，更具体地说，尤其涉及一种高结合强度陶瓷绝缘涂层。同时，本发明还涉及一种高结合强度陶瓷绝缘涂层的制备方法。
背景技术
电动机是把电能转换成机械能的一种设备，它是利用通电线圈产生旋转磁场并作用于转子形成磁电动力旋转扭矩，电动机的种类很多，以基本结构来说，其组成主要由定子和转子所构成，绝缘轴承是电机中最为重要的组件之一，在电机运行中，定、转子磁路中或围绕轴的相电流中的任何不平衡都能产生旋转系统磁链，当轴旋转时，这些磁链能在轴两端产生电位差，这一电位差称为轴电压，轴电压能通过两端轴承在轴和机壳所形成的环路(闭合电路)中激励出循环电流，该电流称为轴电流，轴承电流的大小与电机的结构、电机的功率、驱动电压的幅度、脉冲上升时间、电缆长度等因素有关，电机的功率越大、驱动电压越高、驱动电压的上升沿越陡、电缆越短，则轴承电流越大，绝缘轴承可避免电腐蚀所造成的损害，因此与普通的轴承相比应用在电机中绝缘轴承可保障运行更可靠，绝缘轴承的外形尺寸和基本技术特点与非绝缘轴承相同，因此可以百分之百互换。适用于电机、发电机，特别是变频电机应用更广泛，在绝缘轴承的生产制造过程中，需要在其表面设置绝缘涂层。
现有的技术，大多采用等离子喷涂工艺在表面熔射氧化铝涂层，存在结合强度差，耐电压强度低，难以承受高速载荷等问题，因此，我们提出了一种一种高结合强度陶瓷绝缘涂层及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种高结合强度陶瓷绝缘涂层，本高结合强度陶瓷绝缘涂层结合强度高、耐磨性好、绝缘性能优异以解决上述提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高结合强度陶瓷绝缘涂层，所述高结合强度陶瓷绝缘涂层包括冷喷涂纯铝底层、微弧氧化中间层和氧化铝面层；
所述冷喷涂纯铝底层采用冷喷涂工艺喷涂纯铝形成，且其厚度为50-100μm；
所述微弧氧化中间层采用对底层纯铝进行微弧氧化工艺形成，且其厚度为20-30μm；
所述氧化铝面层氧化铝粉经等离子喷涂工艺形成，且其厚度为200-1000μm，所述氧化铝面层的孔隙内还包括有聚硅氧烷类封孔剂。
优选的，所述冷喷涂纯铝底层的材料为纯度不低于99.5％的铝粉。
一种高结合强度陶瓷绝缘涂层的制备方法，包括如下步骤：
S1、基体预处理：采用有机溶剂超声清洗去除油渍，采用锆刚玉砂对涂层部位进行表面喷砂处理，使表面粗糙度达到Ra＝8-12μm；
S2、冷喷涂纯铝底层：采用高压冷喷涂设备，喷涂纯度不低于99.5％的纯铝粉，形成厚度50-100μm的粘结底层；
S3、微弧氧化层：将冷喷涂形成的纯铝层直接进行微弧氧化，使其表面形成厚度为20-30μm微弧氧化中间层；
S4、等离子喷涂：采用等离子喷涂设备，在中间层上喷涂厚度为200-1000μm氧化铝面层，其中，氧化铝面层设置为氧化铝粉末纯度不低度99.5％的氧化铝面层；
S5、孔隙封闭：采用聚硅氧烷类涂层封孔剂对绝缘涂层进行渗透封孔
S6、磨削：将绝缘涂层磨削至成品尺寸。
优选的，步骤S1所述的有机溶剂超声清洗采用超声波清洗机配合有机溶剂进行清洗，所述有机溶剂采用丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮中的一种。
优选的，所述超声波清洗机包括下壳总成、电池、电路板、上壳和振能片，所述下壳总成内部有容纳腔，所述电池、所述电路板和所述振能片均密封于所述容纳腔中，所述电路板用于控制所述振能片振动，所述电池电连接所述电路板进而为所述振能片提供电能，所述上壳呈容器状，固定于所述下壳总成上，所述振能片带动所述上壳振动。
优选的，步骤S6所述的磨削采用电动打磨机进行磨削，所述电动打磨机高功率电机在整个作业范围内均可实现强大磨削性能，可达到150％的负载，所述电动打磨机采用触摸式启动、自动停止、无磨损电子刹停系统EBS、快速夹紧系统QUICKin、断电重启锁定以及软起动。
优选的，所述电动打磨机的具体参数为，电源：220V；功率：800W；空载转速：10000r/min；配件固定方式：快速免匙更换系统。
本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种高结合强度陶瓷绝缘涂层，与传统的绝缘涂层相比，本发明通过将冷喷涂形成的纯铝层直接进行微弧氧化，使其表面形成厚度为20-30μm微弧氧化中间层，可显著提高涂层韧性；本发明提供的一种高结合强度陶瓷绝缘涂层的制备方法，结合强度高，绝缘性能佳，经测试：其绝缘性能为：陶瓷绝缘涂层耐电压＞1500V/0.1mm，电阻值＞500ΩM，并且该制备方法还具有工艺简单、生产成本低、产品质量好等优点。
附图说明
图1为本发明高结合强度陶瓷绝缘涂层的制备方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1的一种高结合强度陶瓷绝缘涂层，所述高结合强度陶瓷绝缘涂层包括冷喷涂纯铝底层、微弧氧化中间层和氧化铝面层；
所述冷喷涂纯铝底层采用冷喷涂工艺喷涂纯铝形成，且其厚度为50μm；
所述微弧氧化中间层采用对底层纯铝进行微弧氧化工艺形成，且其厚度为20μm；
所述氧化铝面层氧化铝粉经等离子喷涂工艺形成，且氧化铝面层由10-38μm的氧化铝粉末喷涂而成，厚度为200μm。
其中，所述氧化铝面层的孔隙内还包括有聚硅氧烷类封孔剂。
其中，所述冷喷涂纯铝底层的材料为纯度不低于99.5％的铝粉。
一种高结合强度陶瓷绝缘涂层的制备方法，包括如下步骤：
S1、基体预处理：采用有机溶剂超声清洗去除油渍，采用锆刚玉砂对涂层部位进行表面喷砂处理，使表面粗糙度达到Ra＝8；
S2、冷喷涂纯铝底层：采用高压冷喷涂设备，喷涂纯度不低于99.5％的纯铝粉，形成厚度50-100μm的粘结底层；
S3、微弧氧化层：将冷喷涂形成的纯铝层直接进行微弧氧化，使其表面形成厚度为20-30μm微弧氧化中间层；
S4、等离子喷涂：采用等离子喷涂设备，在中间层上喷涂厚度为200-1000μm氧化铝面层，其中，氧化铝面层设置为氧化铝粉末纯度不低度99.5％的氧化铝面层；
S5、孔隙封闭：采用聚硅氧烷类涂层封孔剂对绝缘涂层进行渗透封孔
S6、磨削：将绝缘涂层磨削至成品尺寸。
其中，步骤S1所述的有机溶剂超声清洗采用超声波清洗机配合有机溶剂进行清洗，所述有机溶剂采用丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮中的一种。
其中，所述超声波清洗机包括下壳总成、电池、电路板、上壳和振能片，所述下壳总成内部有容纳腔，所述电池、所述电路板和所述振能片均密封于所述容纳腔中，所述电路板用于控制所述振能片振动，所述电池电连接所述电路板进而为所述振能片提供电能，所述上壳呈容器状，固定于所述下壳总成上，所述振能片带动所述上壳振动。
其中，步骤S6所述的磨削采用电动打磨机进行磨削，所述电动打磨机高功率电机在整个作业范围内均可实现强大磨削性能，可达到150％的负载，所述电动打磨机采用触摸式启动、自动停止、无磨损电子刹停系统EBS、快速夹紧系统QUICKin、断电重启锁定以及软起动。
其中，所述电动打磨机的具体参数为，电源：220V；功率：800W；空载转速：10000r/min；配件固定方式：快速免匙更换系统，电动打磨机打在使用前必须要开机试转，看打磨片运行是否平稳正常，检查对碳刷的磨损程度，由专业人员适时更换，确认无误后方可正常使用；工作时间较长而机体温度大于50℃以上并有烫手的感觉时，请立即停机待自然冷却后再使用；使用电动打磨机时要切记不可用力过猛，要慢慢均匀用力，以免发生打磨片撞碎的现象，如出现打磨片卡阻现象，应立即将打磨机提起，以免烧坏打磨机或因打磨片破碎，造成不安全隐患；更换砂轮片时必须关闭电源，确认无误后方可进行砂轮片的更换，务必使用专用的拆装切割V带，严禁乱敲乱打；操作打磨机前必须佩带防护眼镜及防尘口罩，防护措施不到位不准作业。
通过上述材料以及制备方法制备出的高结合强度陶瓷绝缘涂层，其绝缘性能为：耐电压3100V，电阻值＞500ΩM；结合强度75MPa。
实施例2
与实施例1的不同之处在于：粗化至表面粗糙度为Ra＝10μm；冷喷涂纯铝底层厚度为75μm；微弧氧化中间层，厚度为25μm；氧化铝面层由15-45μm的氧化铝粉末喷涂而成，厚度为500μm。
绝缘性能为：耐电压7600V，电阻值＞500ΩM；结合强度71MPa。
实施例3
与实施例1的不同之处在于：粗化至表面粗糙度为Ra＝12μm；冷喷涂纯铝底层厚度为100μm；微弧氧化中间层，厚度为25μm；氧化铝面层由15-45μm的氧化铝粉末喷涂而成，厚度为1000μm。
绝缘性能为：耐电压15500V，电阻值＞500ΩM；结合强度68MPa。
综上所述：本发明提供的一种高结合强度陶瓷绝缘涂层，与传统的绝缘涂层相比，本发明通过将冷喷涂形成的纯铝层直接进行微弧氧化，使其表面形成厚度为20-30μm微弧氧化中间层，可显著提高涂层韧性；本发明提供的一种高结合强度陶瓷绝缘涂层的制备方法，结合强度高，绝缘性能佳，经测试：其绝缘性能为：陶瓷绝缘涂层耐电压＞1500V/0.1mm，电阻值＞500ΩM，并且该制备方法还具有工艺简单、生产成本低、产品质量好等优点。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高结合强度陶瓷绝缘涂层，其特征在于：所述高结合强度陶瓷绝缘涂层包括冷喷涂纯铝底层、微弧氧化中间层和氧化铝面层；
所述冷喷涂纯铝底层采用冷喷涂工艺喷涂纯铝形成，且其厚度为50-100μm；
所述微弧氧化中间层采用对底层纯铝进行微弧氧化工艺形成，且其厚度为20-30μm；
所述氧化铝面层氧化铝粉经等离子喷涂工艺形成，且其厚度为200-1000μm，所述氧化铝面层的孔隙内还包括有聚硅氧烷类封孔剂。
2.根据权利要求1所述的一种高结合强度陶瓷绝缘涂层，其特征在于：所述冷喷涂纯铝底层的材料为纯度不低于99.5％的铝粉。
3.一种权利要求1所述的高结合强度陶瓷绝缘涂层的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、基体预处理：采用有机溶剂超声清洗去除油渍，采用锆刚玉砂对涂层部位进行表面喷砂处理，使表面粗糙度达到Ra＝8-12μm；
S2、冷喷涂纯铝底层：采用高压冷喷涂设备，喷涂纯度不低于99.5％的纯铝粉，形成厚度50-100μm的粘结底层；
S3、微弧氧化层：将冷喷涂形成的纯铝层直接进行微弧氧化，使其表面形成厚度为20-30μm微弧氧化中间层；
S4、等离子喷涂：采用等离子喷涂设备，在中间层上喷涂厚度为200-1000μm氧化铝面层，其中，氧化铝面层设置为氧化铝粉末纯度不低度99.5％的氧化铝面层；
S5、孔隙封闭：采用聚硅氧烷类涂层封孔剂对绝缘涂层进行渗透封孔
S6、磨削：将绝缘涂层磨削至成品尺寸。
4.根据权利要求3所述的一种高结合强度陶瓷绝缘涂层的制备方法，其特征在于：步骤S1所述的有机溶剂超声清洗采用超声波清洗机配合有机溶剂进行清洗，所述有机溶剂采用丙酮、甲基丁酮、甲基异丁酮中的一种。
5.根据权利要求4所述的一种高结合强度陶瓷绝缘涂层的制备方法，其特征在于：所述超声波清洗机包括下壳总成、电池、电路板、上壳和振能片，所述下壳总成内部有容纳腔，所述电池、所述电路板和所述振能片均密封于所述容纳腔中，所述电路板用于控制所述振能片振动，所述电池电连接所述电路板进而为所述振能片提供电能，所述上壳呈容器状，固定于所述下壳总成上，所述振能片带动所述上壳振动。
6.根据权利要求3所述的一种高结合强度陶瓷绝缘涂层的制备方法，其特征在于：步骤S6所述的磨削采用电动打磨机进行磨削，所述电动打磨机高功率电机在整个作业范围内均可实现强大磨削性能，可达到150％的负载，所述电动打磨机采用触摸式启动、自动停止、无磨损电子刹停系统EBS、快速夹紧系统QUICKin、断电重启锁定以及软起动。
7.根据权利要求6所述的一种高结合强度陶瓷绝缘涂层的制备方法，其特征在于：所述电动打磨机的具体参数为，电源：220V；功率：800W；空载转速：10000r/min；配件固定方式：快速免匙更换系统。
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