CN116288590A - 涡旋盘零件表面陶瓷镀层的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种涡旋盘零件表面陶瓷镀层的制备方法，包括预处理：对待处理涡旋盘进行清洗，去除工件表面杂质以及氧化膜；微弧氧化处理：将预处理后的涡旋盘浸泡在含有电解液的微弧氧化槽中，将涡旋盘与微弧氧化电源输出正极电连接，微弧氧化槽内负电极与微弧氧化电源输出负极连接，打开电解液循环系统，所述电解液循环系统包括沿涡旋型线设计的喷口，所述喷口对待处理涡旋盘喷射电解液，对待处理涡旋盘进行微弧氧化处理；清洗步骤：对微弧氧化处理后的涡旋盘进行清洗。本发明能够实现涡旋盘表面陶瓷膜镀层厚度均一，膜厚误差小，生成的陶瓷膜硬度高，微弧氧化处理时间小。
Description
技术领域
本发明涉及电动涡旋式压缩机涡旋盘零件表面处理技术领域，具体地，涉及一种涡旋盘零件表面陶瓷镀层的制备方法。
背景技术
在电动涡旋式压缩机工作时，涡旋盘零件表面的镀层材料起到了至关重要的作用，影响镀层材料质量的要素有两点，一是镀层的材料构成，二是镀层材料分布的均一程度。
目前涡旋盘的表面处理方法主要有阳极氧化、镀镍等，其中阳极氧化方法所形成的镀膜厚度一般在30±5μm，成膜速率为0.5-1μm /min,成膜硬度为HV200-500；而镀镍的镀膜厚度一般在10-15μm，成膜速率为2-5μm/min,成膜硬度为HV100-300。这两种方法所形成的镀膜厚度过厚且不易控制，而镀膜层的硬度也较低，不能满足高性能电动涡旋式压缩机的使用要求。
在公开号为CN114351203A的中国专利文献中公开了一种压缩机用铝制涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法，通过向微弧氧化电解液中引入纳米石墨粒子，并在微弧氧化槽体内部设置循环喷淋系统，在氧化过程中，将槽内电解液不断循环喷洒在待处理涡轮盘的旋涡齿面，使涡旋盘表面原位生长出陶瓷涂层。然而该方法存在两个问题，一是采用了循环喷淋系统，电解液通过喷嘴喷射到悬挂的待处理涡旋盘工件上，此时涡旋盘复杂的回旋结构处的电解液浓度不能准确控制，也就是说电解液内的离子浓度不均，会导致微弧氧化反应过程中在零件回旋结构处形成的陶瓷膜厚度不均，未能解决传统制备方法的技术难题；二是添加了纳米石墨粒子之后显著的提升了涡旋盘表面陶瓷涂层的处理时间，降低了生产效率。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种涡旋盘零件表面陶瓷镀层的制备方法。
根据本发明提供的一种涡旋盘零件表面陶瓷镀层的制备方法，包括：
预处理：对待处理涡旋盘进行清洗，去除工件表面杂质以及氧化膜；
微弧氧化处理：将预处理后的涡旋盘浸泡在含有电解液的微弧氧化槽中，将涡旋盘与微弧氧化电源输出正极电连接，微弧氧化槽内负电极与微弧氧化电源输出负极连接，打开电解液循环系统，所述电解液循环系统包括沿涡旋型线布置的喷口，所述喷口对待处理涡旋盘喷射电解液，对待处理涡旋盘进行微弧氧化处理；
清洗步骤：对微弧氧化处理后的涡旋盘进行清洗。
优选地，所述预处理包括预清洗、碱洗和酸洗；
所述预清洗通过将待处理涡旋盘放入杂质清洗设备中，去除涡旋盘表面残留的切削液和切屑；
所述碱洗通过将预清洗后的涡旋盘放入碱性清洗设备中，对涡旋盘表面进行蚀刻；
所述酸洗通过将碱洗后的涡旋盘放入酸性清洗设备中，去除涡旋盘表面致密氧化膜。
优选地，所述预清洗采用的清洗剂成分包括苯并三氮唑钠盐、非离子表面活性剂及去离子水；
所述碱洗采用的清洗剂成分为氢氧化钠和去离子水；
所述酸洗采用的清洗剂成分为硝酸和去离子水。
优选地，所述微弧氧化反应电解液成分包括：铝酸盐、磷酸盐、Al2O3颗粒增强相、PH值调节剂及去离子水。
优选地，所述铝酸盐和磷酸盐的含量比例为80:1。
优选地，所述Al2O3颗粒增强相的颗粒粒度为20nm-60nm。
优选地，所述微弧氧化反应电解液温度设置为40℃±1℃。
优选地，所述微弧氧化电源输出电压为460V、频率102HZ、占空比20%。
优选地，所述微弧氧化反应时间为10min。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明能够实现涡旋盘表面陶瓷膜镀层厚度均一，膜厚误差小，生成的陶瓷膜硬度高，微弧氧化处理时间小。
2、本发明通过专门的沿涡旋型线布置的喷口，解决靠近涡旋盘的电解液区域（主要是涡旋盘中大量的边角回旋结构区域）中镀层离子消耗而产生的离子浓度下降问题，提高涡旋盘表面镀层的均一性。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的总体流程图；
图2为本发明中制备设备的整体结构示意图；
图3为本发明中电解液稳压箱体的结构示意图；
图4为本发明处理后涡旋盘表面质量EDS检测示意图。
附图标记说明：
1、处理槽主体；2、电解液循环泵；3、电解液补充管；4、电极负极；5、电极正极；6、电解液稳压箱体；7、电解液喷口。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明公开一种涡旋盘零件表面陶瓷镀层的制备方法，该涡旋盘可以是应用于压缩机中的涡旋盘，具体的，包括：
预处理：对待处理涡旋盘（铝合金材料，AlSiMgMn）进行清洗，去除工件表面杂质以及氧化膜；
微弧氧化处理：将预处理后的涡旋盘浸泡在含有电解液的微弧氧化槽中，将涡旋盘与微弧氧化电源输出正极电连接，微弧氧化槽内负电极与微弧氧化电源输出负极连接，打开电解液循环系统，所述电解液循环系统包括多个呈圆形的喷口，多个喷口沿涡旋型线结构间隔布置，所述喷口对待处理涡旋盘喷射电解液，对待处理涡旋盘进行微弧氧化处理；喷口的布置方式与涡旋盘的槽道纹理相互匹配，增加了电解液的喷射面积，提高了涡旋盘的边角回旋结构区域的离子浓度，解决了因边角回旋结构区域离子消耗速度快于其他区域造成的涡旋盘镀层不均匀的问题。
清洗步骤：对微弧氧化处理后的涡旋盘进行清洗。
在一种实施例中，所述预处理包括预清洗、碱洗和酸洗。具体的，首先将将待处理涡旋盘放入杂质清洗设备中做预清洗，去除涡旋盘表面残留的切削液、切屑等杂质成分；再将预清洗后的涡旋盘放入碱性清洗设备中，对涡旋盘表面进行蚀刻，调整表面微观形貌，为后续去除致密氧化膜做准备；随后将碱洗后的涡旋盘放入酸性清洗设备中，去除涡旋盘表面致密氧化膜。
在一种实施例中，所述预清洗采用的清洗剂成分包括苯并三氮唑钠盐、非离子表面活性剂及去离子水。
在一种实施例中，在预清洗阶段，涡旋盘清洁效果的评价标准是：允许最大金属及非金属颗粒≤300μm，污染物质量≤0.5mg/200cm2。
在一种实施例中，所述碱洗采用的清洗剂成分为氢氧化钠和去离子水。
在一种实施例中，所述酸洗采用的清洗剂成分为硝酸和去离子水。
在一种实施例中，所述微弧氧化反应电解液成分包括：铝酸盐（[Al(OH)4]-）、磷酸盐（PO4 3-）、Al2O3颗粒增强相、PH值调节剂（NaOH）及去离子水。
在一种实施例中，所述铝酸盐和磷酸盐的含量比例为80:1。
在一种实施例中，所述Al2O3颗粒增强相的颗粒粒度为20nm-60nm。Al2O3颗粒能够改善所形成的氧化膜的摩擦学性质，提高表面润滑性。能够提高能源利用效率，基本不影响反应时间。
在一种实施例中，所述微弧氧化反应电解液温度设置为40℃±1℃。
在一种实施例中，所述微弧氧化电源输出电压为460V、频率102HZ、占空比20%。
在一种实施例中，所述微弧氧化反应时间为10min。
本发明还公开了涡旋盘零件表面陶瓷镀层的制备设备，包括处理槽主体1、电解液出水口、电解液冷却循环管、涡旋盘零件支座、电解液稳压箱体6、电解液循环泵2、涡旋盘零件夹具、正负电极等部件。处理槽主体1采用工程塑料制成，其上安装有电解液进出水口、电解液冷却循环管、涡旋盘零件支座、电解液稳压箱体、涡旋盘零件夹具、正负电极等部件。处理槽安装有电解液补充管3，能够及时补充随着涡旋盘表面处理反应进行而降低的电解液离子浓度。
如图3所示，所述的电解液稳压箱体6为固定于处理槽主体内部的封闭区域，且与电解液的进出管连接；电解液稳压箱体6上方固定有涡旋盘零件支座与涡旋盘零件夹具；涡旋盘零件支座与电解液稳压箱体相连处开有根据涡旋盘型线特征设计的电解液喷口7，在电解液循环泵的带动下，能够持续稳定地喷出固定流场的电解液；电解液流场能够通过电解液循环泵的压力调节而调节。最后，经过清洗得到成品工件。
如图4所示为本发明处理后涡旋盘表面质量EDS检测示意图，实现了涡旋盘表面陶瓷膜镀层厚度均一，膜厚误差控制在了2μm以内。生成的陶瓷膜硬度在HV1000以上，微弧氧化反应时间控制在了10min以内。
本发明还公开了一种涡旋盘，其特征在于，采用上述的涡旋盘零件表面陶瓷镀层的制备方法制成。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (9)
1.一种涡旋盘零件表面陶瓷镀层的制备方法，其特征在于，包括：
预处理：对待处理涡旋盘进行清洗，去除工件表面杂质以及氧化膜；
微弧氧化处理：将预处理后的涡旋盘浸泡在含有电解液的微弧氧化槽中，将涡旋盘与微弧氧化电源输出正极电连接，微弧氧化槽内负电极与微弧氧化电源输出负极连接，打开电解液循环系统，所述电解液循环系统包括沿涡旋型线布置的喷口，所述喷口对待处理涡旋盘喷射电解液，对待处理涡旋盘进行微弧氧化处理；
清洗步骤：对微弧氧化处理后的涡旋盘进行清洗。
2.根据权利要求1所述的涡旋盘零件表面陶瓷镀层的制备方法，其特征在于：所述预处理包括预清洗、碱洗和酸洗；
所述预清洗通过将待处理涡旋盘放入杂质清洗设备中，去除涡旋盘表面残留的切削液和切屑；
所述碱洗通过将预清洗后的涡旋盘放入碱性清洗设备中，对涡旋盘表面进行蚀刻；
所述酸洗通过将碱洗后的涡旋盘放入酸性清洗设备中，去除涡旋盘表面致密氧化膜。
3.根据权利要求2所述的涡旋盘零件表面陶瓷镀层的制备方法，其特征在于：
所述预清洗采用的清洗剂成分包括苯并三氮唑钠盐、非离子表面活性剂及去离子水；
所述碱洗采用的清洗剂成分为氢氧化钠和去离子水；
所述酸洗采用的清洗剂成分为硝酸和去离子水。
4.根据权利要求1所述的涡旋盘零件表面陶瓷镀层的制备方法，其特征在于：所述微弧氧化反应电解液成分包括：铝酸盐、磷酸盐、Al2O3颗粒增强相、PH值调节剂及去离子水。
5.根据权利要求1所述的涡旋盘零件表面陶瓷镀层的制备方法，其特征在于：所述铝酸盐和磷酸盐的含量比例为80:1。
6.根据权利要求1所述的涡旋盘零件表面陶瓷镀层的制备方法，其特征在于：所述Al2O3颗粒增强相的颗粒粒度为20nm-60nm。
7.根据权利要求1所述的涡旋盘零件表面陶瓷镀层的制备方法，其特征在于：所述微弧氧化反应电解液温度设置为40℃±1℃。
8.根据权利要求1所述的涡旋盘零件表面陶瓷镀层的制备方法，其特征在于：所述微弧氧化电源输出电压为460V、频率102HZ、占空比20%。
9.根据权利要求1所述的涡旋盘零件表面陶瓷镀层的制备方法，其特征在于：所述微弧氧化反应时间为10min。
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