CN112474234A - 一种热喷涂绝缘涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热喷涂绝缘涂层，所述热喷涂绝缘涂层包括，打底层、致密氧化铝中间层和多孔氧化铝面层，所述打底层位于基体的表面，且打底层通过等离子喷涂工艺形成，其厚度为50‑100μm，所述致密氧化铝中间层设置在打底层的表面上，且致密氧化铝中间层采用细粒径氧化铝粉末通过等离子喷涂工艺形成，其厚度为100‑200μm，所述多孔氧化铝面层设置在致密氧化铝中间层的外表面。本发明提供的一种热喷涂绝缘涂层，与传统的涂层相比，本发明采用细粒径氧化铝涂层作为过滤层，可形成较致密涂层结构，提高绝缘强度；采用粗粒径氧化铝喷涂多孔面层，可提高涂层的韧性；采用聚硅氧烷类替代环氧树酯类封孔剂，绝缘和耐温性更优。

Description

一种热喷涂绝缘涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于热喷涂绝缘涂层领域，更具体地说，尤其涉及一种热喷涂绝缘涂层。同时，本发明还涉及一种热喷涂绝缘涂层的制备方法。
背景技术
电绝缘轴承采用特种喷涂工艺，在轴承的外表面喷镀优质覆膜，覆膜与基体结合力强，绝缘性能好，可避免感应电流对轴承的电蚀作用，防止电流对润滑脂和滚动体、滚道造成的损坏，提高轴承的使用寿命。该工艺不断被改进，绝缘轴承中，在外圈或内圈表面有一层100μm厚的涂层，可承受最高1000VDC的电压，特殊的喷涂工艺可形成一层厚度均匀、粘附力极强均匀的涂层，再经过进一步处理，使其能不受湿气和湿度的影响；为了保障绝缘性能，需要对绝缘轴承的绝缘情况进行测量，其中包含轴承的绝缘电阻、轴电压和轴电流。其中测定电机轴电压的目的就是了解电机轴电流的大小；测定电机轴电流的目的则是直接得到流过电机轴承电流的数值。
但是，现有的技术中，绝缘轴承通常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，我们提出一种热喷涂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，而提出的一种热喷涂绝缘涂层，本涂层结合强度高、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：
一种热喷涂绝缘涂层，所述热喷涂绝缘涂层包括，打底层、致密氧化铝中间层和多孔氧化铝面层，所述打底层位于基体的表面，且打底层通过等离子喷涂工艺形成，其厚度为50-100μm，所述致密氧化铝中间层设置在打底层的表面上，且致密氧化铝中间层采用细粒径氧化铝粉末通过等离子喷涂工艺形成，其厚度为100-200μm，所述多孔氧化铝面层设置在致密氧化铝中间层的外表面，且多孔氧化铝面层采用粗粒径氧化铝粉通过等离子喷涂工艺形成，其厚度为200-1000μm。
2、根据权利要求1所述的一种热喷涂绝缘涂层，其特征在于：所述打底层设置为镍铬钼复合粉、镍包铝、镍铬铝复合粉、钼粉中的一种。
3、根据权利要求1所述的一种热喷涂绝缘涂层，其特征在于：所述多孔氧化铝面层的孔隙内还包括有聚硅氧烷类封孔剂。
一种热喷涂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，采用白刚玉砂或锆刚玉砂对涂层部位进行表面喷砂处理；
S2、等离子喷涂：采用等离子喷涂设备在基体的表面依次喷涂打底层、致密氧化铝中间层和多孔氧化铝面层；
S3、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；
S4、磨削：将绝缘涂层磨削至成品尺寸；
优选的，步骤S2所述的等离子喷涂具体喷涂方法为：
1)首先在集体上采用镍铬钼复合粉、镍包铝、镍铬铝复合粉、钼粉中的一种作为粘结打底层材料，喷涂形成厚度50-100μm的粘结打底层；
2)然后在打底层上用细粒径氧化铝粉末喷涂形成厚度为100-200μm的中间层；
3)最后所述中间层上喷涂厚度为200-1000μm多孔氧化铝面层，其中，氧化铝面层设置为氧化铝粉末纯度不低度99.5％的多孔氧化铝面层。
优选的，步骤S1所述的基体的表面粗糙度为Ra＝8-12μm。
优选的，步骤S1所述的基体预处理还包括对具体表面和外形进行机械加工，去除基体表面原有的疲劳镀层。
优选的，所述机械加工具体采用CNC数控机械加工，所述CNC数控机械加工由数控加工语言进行编程控制，所述CNC数控机械加工大量减少工装数量，加工形状复杂的零件不需要复杂的工装，且CNC数控机械加工加工质量稳定，加工精度高，重复精度高，能加工常规方法难于加工的复杂型面，甚至能加工一些无法观测的加工部位。
本发明的技术效果和优点：本发明提供的一种热喷涂绝缘涂层，与传统的涂层相比，本发明采用细粒径氧化铝涂层作为过滤层，可形成较致密涂层结构，提高绝缘强度；采用粗粒径氧化铝喷涂多孔面层，可提高涂层的韧性；采用聚硅氧烷类替代环氧树酯类封孔剂，绝缘和耐温性更优；并且通过该方法制备的陶瓷绝缘涂层结构，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；而且该制备方法还具有工艺简单、生产成本低。
附图说明
图1为本发明的热喷涂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。
实施例1
本发明提供了如图1的一种热喷涂绝缘涂层，热喷涂绝缘涂层包括，打底层、致密氧化铝中间层和多孔氧化铝面层，打底层位于基体的表面，且打底层通过等离子喷涂工艺形成，其厚度为50μm；
致密氧化铝中间层设置在打底层的表面上，且致密氧化铝中间层采用细粒径氧化铝粉末通过等离子喷涂工艺形成，其厚度为100μm，其中，致密氧化铝中间层采用10-30μm的氧化铝粉末作为原料；
多孔氧化铝面层设置在致密氧化铝中间层的外表面，且多孔氧化铝面层采用粗粒径氧化铝粉通过等离子喷涂工艺形成，其厚度为200μm，其中，多孔氧化铝面层采用30-53μm的氧化铝粉末作为原料。
通过上述材料制备出的热喷涂绝缘涂层，其绝缘性能为：耐电压3100V，电阻值＞500ΩM；结合强度72MPa。
其中，打底层设置为镍铬钼复合粉、镍包铝、镍铬铝复合粉、钼粉中的一种。
其中，多孔氧化铝面层的孔隙内还包括有聚硅氧烷类封孔剂。
一种热喷涂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，采用白刚玉砂或锆刚玉砂对涂层部位进行表面喷砂处理；
S2、等离子喷涂：采用等离子喷涂设备在基体的表面依次喷涂打底层、致密氧化铝中间层和多孔氧化铝面层；
S3、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；
S4、磨削：将绝缘涂层磨削至成品尺寸；
其中，步骤S2的等离子喷涂具体喷涂方法为：
1)首先在集体上采用镍铬钼复合粉、镍包铝、镍铬铝复合粉、钼粉中的一种作为粘结打底层材料，喷涂形成厚度50μm的粘结打底层；
2)然后在打底层上用细粒径氧化铝粉末喷涂形成厚度为100μm的中间层；
3)最后中间层上喷涂厚度为200μm多孔氧化铝面层，其中，氧化铝面层设置为氧化铝粉末纯度不低度99.5％的多孔氧化铝面层。
其中，步骤S1的基体的表面粗糙度为Ra＝8μm。
其中，步骤S1的基体预处理还包括对具体表面和外形进行机械加工，去除基体表面原有的疲劳镀层。
其中，机械加工具体采用CNC数控机械加工，CNC数控机械加工由数控加工语言进行编程控制，CNC数控机械加工大量减少工装数量，加工形状复杂的零件不需要复杂的工装，且CNC数控机械加工加工质量稳定，加工精度高，重复精度高，能加工常规方法难于加工的复杂型面，甚至能加工一些无法观测的加工部位。
其中，步骤S1采用超声波清洗机进行清洗，超声波清洗机由超声波发生器发出的高频振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质－－清洗溶剂中，超声波在清洗液中疏密相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的直径为50-500μm的微小气泡，存在于液体中的微小气泡在声场的作用下振动，这些气泡在超声波纵向传播的负压区形成、生长，而在正压区，当声压达到一定值时，气泡迅速增大，然后突然闭合，并在气泡闭合时产生冲击波，在其周围产生上千个大气压，破坏不溶性污物而使他们分散于清洗液中，当团体粒子被油污裹着而黏附在清洗件表面时，油被乳化，固体粒子及脱离，从而达到清洗件净化的目的。在这种被称之为“空化”效应的过程中，气泡闭合可形成几百度的高温和超过1000个气压的瞬间高压。
进一步地，上述步骤S4磨削后，可根据实际的情况对热喷涂绝缘涂层进行热处理，热处理通过真空加压气冷卧式淬火炉对基体进行加热升温和保温热处理，提高热喷涂绝缘涂层性能。
实施例2
与实施例1的不同的是，一种热喷涂绝缘涂层，热喷涂绝缘涂层包括，打底层、致密氧化铝中间层和多孔氧化铝面层，打底层位于基体的表面，且打底层镍铬钼厚度为75μm；
致密氧化铝中间层设置在打底层的表面上，且致密氧化铝中间层采用细粒径氧化铝粉末通过等离子喷涂工艺形成，其厚度为150μm，其中，致密氧化铝中间层采用5-22μm的氧化铝粉末作为原料；
多孔氧化铝面层设置在致密氧化铝中间层的外表面，且多孔氧化铝面层采用粗粒径氧化铝粉通过等离子喷涂工艺形成，其厚度为500μm，其中，多孔氧化铝面层采用45-75μm的氧化铝粉末作为原料；
其中，基体表面粗化至表面粗糙度为Ra＝10μm；
通过上述材料制备出的热喷涂绝缘涂层，其绝缘性能为：耐电压7600V，电阻值＞500ΩM；结合强度68MPa。
实施例3
与实施例1的不同的是，一种热喷涂绝缘涂层，热喷涂绝缘涂层包括，打底层、致密氧化铝中间层和多孔氧化铝面层，打底层位于基体的表面，且打底层镍包铝厚度为100μm；
致密氧化铝中间层设置在打底层的表面上，且致密氧化铝中间层采用细粒径氧化铝粉末通过等离子喷涂工艺形成，其厚度为100μm，其中，致密氧化铝中间层采用5-22μm的氧化铝粉末作为原料；
多孔氧化铝面层设置在致密氧化铝中间层的外表面，且多孔氧化铝面层采用粗粒径氧化铝粉通过等离子喷涂工艺形成，其厚度为1000μm，其中，多孔氧化铝面层采用45-90μm的氧化铝粉末作为原料；
其中，基体表面粗化至表面粗糙度为Ra＝10μm；
通过上述材料制备出的热喷涂绝缘涂层，其绝缘性能为：耐电压15500V，电阻值＞500ΩM；结合强度62MPa。
综上：本发明提供的一种热喷涂绝缘涂层，与传统的涂层相比，本发明采用细粒径氧化铝涂层作为过滤层，可形成较致密涂层结构，提高绝缘强度；采用粗粒径氧化铝喷涂多孔面层，可提高涂层的韧性；采用聚硅氧烷类替代环氧树酯类封孔剂，绝缘和耐温性更优；并且通过该方法制备的陶瓷绝缘涂层结构，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；而且该制备方法还具有工艺简单、生产成本低。
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 (8)

1.一种热喷涂绝缘涂层，其特征在于：所述热喷涂绝缘涂层包括打底层、致密氧化铝中间层和多孔氧化铝面层，所述打底层位于基体的表面，且打底层通过等离子喷涂工艺形成，其厚度为50-100μm，所述致密氧化铝中间层设置在打底层的表面上，且致密氧化铝中间层采用细粒径氧化铝粉末通过等离子喷涂工艺形成，其厚度为100-200μm，所述多孔氧化铝面层设置在致密氧化铝中间层的外表面，且多孔氧化铝面层采用粗粒径氧化铝粉通过等离子喷涂工艺形成，其厚度为200-1000μm。
2.根据权利要求1所述的一种热喷涂绝缘涂层，其特征在于：所述打底层设置为镍铬钼复合粉、镍包铝、镍铬铝复合粉、钼粉中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种热喷涂绝缘涂层，其特征在于：所述多孔氧化铝面层的孔隙内还包括有聚硅氧烷类封孔剂。
4.一种权利要求1所述的热喷涂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，采用白刚玉砂或锆刚玉砂对涂层部位进行表面喷砂处理；
S2、等离子喷涂：采用等离子喷涂设备在基体的表面依次喷涂打底层、致密氧化铝中间层和多孔氧化铝面层；
S3、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；
S4、磨削：将绝缘涂层磨削至成品尺寸。
5.根据权利要求4所述的一种热喷涂绝缘涂层的制备方法，其特征在于：步骤S2所述的等离子喷涂具体喷涂方法为：
1)首先在集体上采用镍铬钼复合粉、镍包铝、镍铬铝复合粉、钼粉中的一种作为粘结打底层材料，喷涂形成厚度50-100μm的粘结打底层；
2)然后在打底层上用细粒径氧化铝粉末喷涂形成厚度为100-200μm的中间层；
3)最后所述中间层上喷涂厚度为200-1000μm多孔氧化铝面层，其中，氧化铝面层设置为氧化铝粉末纯度不低度99.5％的多孔氧化铝面层。
6.根据权利要求4所述的一种热喷涂绝缘涂层的制备方法，其特征在于：步骤S1所述的基体的表面粗糙度为Ra＝8-12μm。
7.根据权利要求4所述的一种热喷涂绝缘涂层的制备方法，其特征在于：步骤S1所述的基体预处理还包括对具体表面和外形进行机械加工，去除基体表面原有的疲劳镀层。
8.根据权利要求7所述的一种热喷涂绝缘涂层的制备方法，其特征在于：所述机械加工具体采用CNC数控机械加工，所述CNC数控机械加工由数控加工语言进行编程控制，所述CNC数控机械加工大量减少工装数量，加工形状复杂的零件不需要复杂的工装，且CNC数控机械加工加工质量稳定，加工精度高，重复精度高，能加工常规方法难于加工的复杂型面，甚至能加工一些无法观测的加工部位。
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