RU2537855C2 - Composition for obtaining coating for reducing mechanical failures of high-speed electric machine rotor - Google Patents
Composition for obtaining coating for reducing mechanical failures of high-speed electric machine rotor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2537855C2 RU2537855C2 RU2013109023/05A RU2013109023A RU2537855C2 RU 2537855 C2 RU2537855 C2 RU 2537855C2 RU 2013109023/05 A RU2013109023/05 A RU 2013109023/05A RU 2013109023 A RU2013109023 A RU 2013109023A RU 2537855 C2 RU2537855 C2 RU 2537855C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- sol
- electric machine
- coating
- modifying additive
- Prior art date
Links
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к гибридным органо-неорганическим нанокомпозиционным покрытиям, в частности к покрытиям, формируемым на основе эпоксисилоксанового золя, которым придают новые полезные свойства, например способность снижать потери трения поверхности ротора, вращающего со значительной скоростью в охлаждающей газообразной среде. Композиция может быть использована в виде покрытия поверхности высокоскоростного ротора для снижения механических потерь и нагрева.The invention relates to hybrid organo-inorganic nanocomposite coatings, in particular to coatings formed on the basis of epoxysiloxane sol, which give new useful properties, for example, the ability to reduce friction losses of the surface of a rotor rotating at a considerable speed in a cooling gaseous medium. The composition can be used in the form of coating the surface of a high-speed rotor to reduce mechanical losses and heat.
Известны различные составы антифрикционных покрытий, которые наносятся на твердые контактирующих поверхности с целью снижения коэффициента трения и износа контактных поверхностей узлов трения и способы их нанесения.Various compositions of antifriction coatings are known that are applied to hard contact surfaces in order to reduce the coefficient of friction and wear of the contact surfaces of friction units and methods for applying them.
Известен способ получения полимерного антифрикционного покрытия на поверхности изделия, включающий последовательно очистку указанной поверхности очищающим агентом, сушку очищенной поверхности, нанесение антифрикционного состава - раствора фторорганического поверхностно-активного вещества - эпилама - перфторполиоксиалкиленового или перфторированного соединения полиалкиленоксида путем погружения изделия в этот раствор, термообработку покрытия, отличающийся тем, что очистку и сушку поверхности изделия осуществляют в первой емкости, причем очистку проводят путем погружения изделия в емкость с очищающим агентом с применением ультразвука, сушку осуществляют под действием инфракрасных лучей, а нанесение антифрикционного состава и термообработку покрытия осуществляют во второй емкости, причем стадию нанесения антифрикционного состава проводят путем погружения изделия в емкость с антифрикционным составом с температурой 50-60°C при воздействии ультразвука с частотой 18-22 кГц, термообработку покрытия осуществляют с помощью инфракрасного излучателя, см. патент РФ №2280051.A known method of producing a polymer antifriction coating on the surface of the product, including sequentially cleaning the specified surface with a cleaning agent, drying the cleaned surface, applying an antifriction composition - a solution of an organofluorine surfactant - epilam - a perfluoropolyoxyalkylene or perfluorinated polyalkylene oxide compound by immersing the product in this solution, heat treating the coating, characterized in that the cleaning and drying of the surface of the product is carried out in the first tank and, and cleaning is carried out by immersing the product in a container with a cleaning agent using ultrasound, drying is carried out under the influence of infrared rays, and the application of the antifriction composition and heat treatment of the coating is carried out in the second container, and the stage of applying the antifriction composition is carried out by immersing the product in a container with an antifriction composition with a temperature of 50-60 ° C when exposed to ultrasound with a frequency of 18-22 kHz, the heat treatment of the coating is carried out using an infrared emitter, see RF patent No. 2280051 .
Известен способ получения антифрикционного покрытия на контактирующих поверхностях преимущественно плунжерных пар топливных насосов высокого давления путем нанесения антифрикционного состава, содержащего фторорганическое соединение, отличающийся тем, что в состав дополнительно вводят диспергатор - неионогенное поверхностно-активное вещество, а в качестве фторорганического соединения используют перфторполиэфирокислоту с молекулярной массой 1400-5600 при следующем соотношении компонентов, мас. %: перфторполиэфирокислота - 65-75, диспергатор - 25-35, см. патент РФ №2391369.A known method of producing an antifriction coating on the contacting surfaces of predominantly plunger couples of high pressure fuel pumps by applying an antifriction composition containing an organofluorine compound, characterized in that the dispersant is additionally added as a nonionic surfactant, and a perfluoropolyether acid with a molecular weight is used as an organofluorine compound 1400-5600 in the following ratio of components, wt. %: perfluoropolyether acid - 65-75, dispersant - 25-35, see RF patent No. 2391369.
В настоящее время для снижения механических потерь трения поверхность ротора шлифуют, добиваясь 11-12 класса шероховатости. Дальнейшее снижение потерь трения возможно при использовании иных эффектов.Currently, to reduce mechanical friction losses, the rotor surface is polished, achieving a roughness grade of 11-12. A further reduction in friction loss is possible using other effects.
Известна полисилоксановая композиция, которая включает золь на основе водно-спиртового раствора тетраэтоксилана с добавкой неорганической кислоты, например азотной или соляной, и солей металлов, например сурьмы, марганца и др., см. статью Шиловой О.А. Силикатные наноразмерные пленки, получаемые золь-гель методом, для планарной технологии изготовления полупроводниковых сенсоров. // Физика и химия стекла. Т. 31. №2. 2005. с. 270-293. В статье дан обзор золь-гель процесса получения пленок из золей на основе водно-спиртового раствора тетраэтоксисилана с добавкой кислоты и солей металлов.Known polysiloxane composition, which includes a sol based on a water-alcohol solution of tetraethoxylan with the addition of an inorganic acid, for example nitric or hydrochloric, and metal salts, for example antimony, manganese, etc., see article Shilova O.A. Silicate nanosized films obtained by the sol-gel method for planar technology for the manufacture of semiconductor sensors. // Physics and chemistry of glass. T. 31. No. 2. 2005.S. 270-293. The article gives a review of the sol-gel process of producing films from sols based on a water-alcohol solution of tetraethoxysilane with the addition of acid and metal salts.
Данную композицию золя используют для формирования пленок на материалах электронной техники путем центрифугирования (аналогично нанесению фоторезиста в полупроводниковой технологии) с последующей термообработкой для изготовления полупроводниковых газовых сенсоров на основе SnO2.This sol composition is used to form films on electronic materials by centrifugation (similar to applying photoresist in semiconductor technology) followed by heat treatment for the manufacture of semiconductor gas sensors based on SnO 2 .
Известна композиция для получения покрытия для снижения механических потерь высокоскоростного ротора электрической машины, см. Кручинина И.Ю. и др. Проблемные вопросы создания высокоскоростных мини-турбогенераторов и пути их решения, Информационно-управляющие системы, 2012, №4, с. 30, столбец 1, абзац 1 снизу.A known composition for coating to reduce the mechanical loss of a high-speed rotor of an electric machine, see I. Kruchinina and other Problematic issues of creating high-speed mini-turbogenerators and ways to solve them, Information and control systems, 2012, No. 4, p. 30, column 1, paragraph 1 below.
Данная композиция выбрана в качестве прототипа заявленного технического решения.This composition is selected as a prototype of the claimed technical solution.
Известная композиция является недостаточно эффективной для получения антифрикционного покрытия, способного уменьшать потери на трение о воздух в микротурбинах, поскольку приобретает необходимые свойства (прочность, сцепление с подложкой) только после термообработки при температурах 250-300°C и выше. Такая термообработка недопустима для ротора электрической машины, так как есть вероятность размагничивания отдельных частей ротора.The known composition is not effective enough to obtain an anti-friction coating that can reduce friction losses against air in microturbines, since it acquires the necessary properties (strength, adhesion to the substrate) only after heat treatment at temperatures of 250-300 ° C and above. Such heat treatment is unacceptable for the rotor of an electric machine, since there is a possibility of demagnetization of individual parts of the rotor.
Задачей изобретения является создание композиции для получения покрытия, формируемого на основе силикатных золей и обладающего способностью снижать механические потери трения поверхности высокоскоростного ротора об окружающую среду.The objective of the invention is to provide a composition for producing a coating formed on the basis of silicate sols and having the ability to reduce mechanical friction losses of the surface of a high-speed rotor against the environment.
Сущность изобретения как технического решения выражается в следующей совокупности существенных признаков.The invention as a technical solution is expressed in the following set of essential features.
Композиция для получения покрытия для снижения механических потерь высокоскоростного ротора электрической машины, которая включает золь с силикатной составляющей на основе водно-спиртового раствора тетраэтоксилана или метилтриэтоксилана с добавкой неорганической кислоты и модифицирующую добавку в виде соединения, обладающего пиро- и/или пьезоэлектрическими свойствами, выбранного из борсодержащих алюмосиликатов и титаната бария, с размером частиц и их агрегатов 50-100 нм при следующем соотношении компонентов (вес.%): золь с силикатной составляющей - 96-99; модифицирующая добавка - 1-4.Composition for obtaining a coating for reducing mechanical losses of a high-speed rotor of an electric machine, which includes a sol with a silicate component based on a water-alcohol solution of tetraethoxylan or methyltriethoxylan with an inorganic acid additive and a modifying additive in the form of a compound having pyro- and / or piezoelectric properties selected from boron-containing aluminosilicates and barium titanate, with a particle size and their aggregates of 50-100 nm in the following ratio of components (wt.%): sol silicate leaving - 96-99; modifying additive - 1-4.
Непосредственным техническим результатом, достигаемым при реализации совокупности существенных признаков заявленного изобретения, является то, что нахождение в композиции сколов кристалла пиро- или пьезоэлектрика приводит к ионизации окружающего пространства при комнатной температуре, что в свою очередь приводит к антифрикционному эффекту по отношению к воздуху, т.е. улучшению аэродинамических свойств предметов, на которые нанесена заявленная композиция.The immediate technical result achieved by implementing the set of essential features of the claimed invention is that the presence of a pyro- or piezoelectric crystal in the chip composition leads to ionization of the surrounding space at room temperature, which in turn leads to an antifriction effect with respect to air, i.e. e. improving the aerodynamic properties of objects on which the claimed composition is applied.
Использование в составе золя метилтриэтоксилана обеспечивает адгезию с нержавеющей сталью без высокотемпературной обработки и 11-12 класс шероховатости поверхности.The use of methyltriethoxylan in the sol provides adhesion to stainless steel without high-temperature treatment and 11-12 grade surface roughness.
При использовании в качестве модифицирующей добавки кристаллов борсодержащих алюмосиликатов (турмалинов) в виде спиртовой суспензии или порошка кристалла, приводит к тому, что покрытие из такой композиции обладает антифрикционными свойствами за счет возникновения заряда на поверхности покрытия. Такой заряд способен создавать дополнительный слой между поверхностью предмета и окружающей средой. Пьезоэлектрические свойства турмалина используют в датчиках гидростатического давления, в акустической электронике, оптике, сложной радиотехнике.When boron-containing aluminosilicates (tourmaline) are used as a modifying additive in the form of an alcohol suspension or crystal powder, the coating of this composition has antifriction properties due to the appearance of a charge on the coating surface. Such a charge is able to create an additional layer between the surface of the object and the environment. The piezoelectric properties of tourmaline are used in hydrostatic pressure sensors, in acoustic electronics, optics, and complex radio engineering.
Нижний предел введения модифицирующей добавки 0,01 г определяется снижением антифрикционных свойств. Введение модифицирующей добавки в количестве более 0,4 г нецелесообразно, так как само покрытие осыпается и теряет механическую прочность.The lower limit of the introduction of a modifying additive of 0.01 g is determined by a decrease in antifriction properties. The introduction of a modifying additive in an amount of more than 0.4 g is impractical, since the coating itself crumbles and loses its mechanical strength.
Пример 1 Example 1
Заявляемая композиция может быть приготовлена следующим образом.The inventive composition can be prepared as follows.
1. Приготовление силикатной составляющей золя: к 2 мл МТЭОС приливают 1,14 мл этилового спирта и по каплям 0,36 0,1 М раствора соляной кислоты и интенсивно перемешивают в течение 1 часа. Мольное соотношение компонентов в золе 1:0,535:1,25:0,002. Процентное соотношение: 28,08:58,18:13,7:0,04.1. Preparation of the silicate component of the sol: 1.14 ml of ethyl alcohol are added to 2 ml of MTEOS and a 0.36 0.1 M hydrochloric acid solution is added dropwise and intensively stirred for 1 hour. The molar ratio of components in the ash is 1: 0.535: 1.25: 0.002. Percentage: 28.08: 58.18: 13.7: 0.04.
2. Введение в результирующий золь модифицирующей добавки: отбирают навеску золя, равную 2 мл, и смешивают со спиртовой суспензией порошка турмалина (10 мл этилового спирта и 0,2 г турмалина). В результате образуется мутный опалесцирующий золь.2. Introduction to the resulting sol of a modifying additive: a sample of a sol equal to 2 ml is selected and mixed with an alcohol suspension of tourmaline powder (10 ml of ethyl alcohol and 0.2 g of tourmaline). As a result, a cloudy opalescent sol is formed.
3. Старение золя: золь выдерживают перед использованием в течении 2х часов на воздухе (в закрытой емкости) при комнатной температуре.3. Sol aging: the sol is kept before use for 2 hours in air (in a closed container) at room temperature.
4. Нанесение покрытий на поверхность осуществляют с помощью распыления.4. Coating the surface is carried out by spraying.
5. Сушка сформированных покрытий: в сушильном шкафу при температуре 65-80°C.5. Drying the formed coatings: in an oven at a temperature of 65-80 ° C.
Пример 2Example 2
Получение состава, содержащего 0,2 г титаната бария размером частиц 60-80 нм Композиция готовится аналогично примеру 1. В качестве источника пьезоэлектических свойств используется титанат бария. Мольное соотношение компонентов в результирующем золе следующее: 1:0,195:0,54:0,0007:0,029 Процентное соотношение: 47,34:35,67:10:6,96 (этиловый спирт, МТЭОС, вода, неорганическая кислота и титанат бария).Obtaining a composition containing 0.2 g of barium titanate with a particle size of 60-80 nm. The composition is prepared analogously to example 1. Barium titanate is used as a source of piezoelectric properties. The molar ratio of components in the resulting ash is as follows: 1: 0.195: 0.54: 0.0007: 0.029 Percentage: 47.34: 35.67: 10: 6.96 (ethyl alcohol, MTEOS, water, inorganic acid and barium titanate )
Пример 3Example 3
Аналогично примеру 1. В качестве алкоксисоединения использован тетраэтоксисилан в тех же пропорциях.Analogously to example 1. As the alkoxy compound used tetraethoxysilane in the same proportions.
1. Приготовление силикатной составляющей золя: к 2,24 мл ТЭОС приливают 1,14 мл этилового спирта и по каплям 0,36 0,1М раствора соляной кислоты и интенсивно перемешивают в течение 1 часа. Мольное соотношение компонентов в золе 1:0,536:1,25:0,002. Процентное соотношение: 25,55:61,94:12,47:0,04 (этиловый спирт, ТЭОС, вода и неорганическая кислота).1. Preparation of the silicate component of the sol: 1.14 ml of ethanol are added to 2.24 ml of TEOS and 0.36 of a 0.1 M hydrochloric acid solution is added dropwise and the mixture is stirred vigorously for 1 hour. The molar ratio of components in the ash is 1: 0.536: 1.25: 0.002. Percentage: 25.55: 61.94: 12.47: 0.04 (ethyl alcohol, TEOS, water and inorganic acid).
2. Введение в результирующий золь модифицирующей добавки: отбирают навеску золя, равную 2 мл и смешивают со спиртовой суспензией порошка титаната бария (10 мл этилового спирта и 0,2 г титаната бария). В результате образуется мутный опалесцирующий золь.2. Introduction to the resulting sol of a modifying additive: a sample of a sol equal to 2 ml is selected and mixed with an alcohol suspension of barium titanate powder (10 ml of ethyl alcohol and 0.2 g of barium titanate). As a result, a cloudy opalescent sol is formed.
3. Старение золя: золь выдерживают перед использованием в течение 2х часов на воздухе (в закрытой емкости) при комнатной температуре3. Sol aging: the sol is kept before use for 2 hours in air (in a closed container) at room temperature
4. Нанесение покрытий на поверхность осуществляют с помощью распыления.4. Coating the surface is carried out by spraying.
5. Сушка сформированных покрытий: в сушильном шкафу при температуре 65-80°C.5. Drying the formed coatings: in an oven at a temperature of 65-80 ° C.
Промышленная применимость заявленного изобретения подтверждается результатами экспериментов на модельной машине при частоте вращения ротора 18000 мин-1. На ротор было нанесено заявленное покрытие из титаната бария. При повышении температуры вала от 30 до 50°C наблюдалось существенное снижение общих механических потерь.The industrial applicability of the claimed invention is confirmed by the results of experiments on a model machine at a rotor speed of 18,000 min -1 . The claimed barium titanate coating was applied to the rotor. With an increase in shaft temperature from 30 to 50 ° C, a significant decrease in the total mechanical losses was observed.
Заявленная органосиликатная композиция проста в приготовлении и удобна в эксплуатации. Производство этой композиции может быть реализовано промышленным способом в условиях серийного производства с использованием известных технических и технологических средств.The claimed organosilicate composition is easy to prepare and convenient to operate. The production of this composition can be implemented industrially in mass production using well-known technical and technological means.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013109023/05A RU2537855C2 (en) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | Composition for obtaining coating for reducing mechanical failures of high-speed electric machine rotor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013109023/05A RU2537855C2 (en) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | Composition for obtaining coating for reducing mechanical failures of high-speed electric machine rotor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2013109023A RU2013109023A (en) | 2014-09-10 |
| RU2537855C2 true RU2537855C2 (en) | 2015-01-10 |
Family
ID=51539730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013109023/05A RU2537855C2 (en) | 2013-02-28 | 2013-02-28 | Composition for obtaining coating for reducing mechanical failures of high-speed electric machine rotor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2537855C2 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2265907C2 (en) * | 2001-10-05 | 2005-12-10 | Ниппон Стил Корпорейшн | Core with insulated end surfaces and method for treatment of core end surfaces including production of insulating coat |
-
2013
- 2013-02-28 RU RU2013109023/05A patent/RU2537855C2/en active
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2265907C2 (en) * | 2001-10-05 | 2005-12-10 | Ниппон Стил Корпорейшн | Core with insulated end surfaces and method for treatment of core end surfaces including production of insulating coat |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ШИЛОВА О.А. Силикатные наноразмерные пленки, получаемые золь-гель методом, для планарной технологии изготовления полупроводниковых газовых сенсоров. Физика и химия стекла, 2005, Т. 31, N 2, с. 270-293. КРУЧИНИНА И.Ю., АНТИПОВ В.Н. Проблемные вопросы создания высокоскоростных мини-турбогенераторов и пути их решения. Информационно-управляющие системы, 2012, N 4, с. 25-34. АНДРЕЕВ Г. И ДР. Нанотехнологии для авиационной техники. Аэрокосмический курьер, 2007, 2, с. 76-77. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2013109023A (en) | 2014-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5399801B2 (en) | Ionic liquid-containing gel, method for producing the same, and ion conductor | |
| CN110713717A (en) | High-temperature-resistant dopamine-coated barium titanate/polyimide (BT @ PDA/PI) dielectric nano composite film | |
| KR20100125339A (en) | Nanoparticle sol-gel composite hybride transparent coating materials | |
| CN102719821B (en) | Composite nanometer silane film for preventing corrosion on metal surface and film forming method thereof | |
| TW201339120A (en) | Ferroelectric thin film-forming sol-gel solution | |
| WO2019069412A1 (en) | Coating solution, method for producing coating film, and coating film | |
| CN104817858A (en) | Preparation method of antifog and self-cleaning nanomaterial | |
| JP5862467B2 (en) | Method for producing silica composite particles | |
| MX347794B (en) | Small particle size hypophosphite telomers of unsaturated carboxylic acids. | |
| JP5641498B2 (en) | Water / oil repellent transparent member, method for producing the same, and article using them | |
| JP6304584B2 (en) | Dispersion solution and method for producing the same, coating solution and method for producing mesoporous silica porous membrane | |
| JP6573482B2 (en) | Zinc oxide-containing composite particles, method for producing zinc oxide-containing composite particles, ultraviolet shielding composition, and cosmetics | |
| JP2016505162A (en) | Superhydrophilic antireflection coating composition containing a siloxane compound, superhydrophilic antireflection film using the same, and method for producing the same | |
| RU2537855C2 (en) | Composition for obtaining coating for reducing mechanical failures of high-speed electric machine rotor | |
| JP5430241B2 (en) | Solid lubricant and method for producing the same | |
| JP6102393B2 (en) | Method for producing hollow silica nanoparticles | |
| CN102758200B (en) | Preparing method for sol-gel silica film | |
| KR102634697B1 (en) | Solid, dehydrated coating compositions, methods for producing the same, and methods for rehydrating the same. | |
| JP4012930B1 (en) | A method for producing a composite comprising tourmaline and silicon oxide. | |
| JP5600718B2 (en) | Method for producing hollow silica nanoparticles | |
| KR102183146B1 (en) | Method for manufacturing organic/inorganic hybrid ceramic coating agent for forming coating layer having excellent abrasion resistance and electrical insulation | |
| Zhen et al. | Developing core-shell silica nanoparticles to create multifunctional coating with excellent antireflection, enhanced antifogging and anticorrosion performances | |
| KR20110048674A (en) | Method for preparing large-area silica aerogel coatings by using dcca | |
| CN105255242A (en) | Manufacturing method for nano-coating with wave absorbing function | |
| JP2016130290A (en) | Coating liquid and manufacturing method thereof |