[发明专利]用于可调频高声强声波吹灰器发声组件的涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及宽频振动的钛合金薄壁工件的耐磨减摩技术，具体涉及一种用于可调频高声强声波吹灰器发声组件的涂层及其制备方法。

背景技术

可调频高声强声波吹灰器是一种基于高声强发声和自动控制技术研制而成的新型声波吹灰器，可用于电厂锅炉受热面的吹灰处理，其发声部件为电动气流调制扬声器，发声组件为两个同心的圆柱薄壁零件(厚度0.8～1.5mm)，可调频高声强声波吹灰器工作时，气流经过滤后到达发声组件，控制系统通过电信号，控制发声组件往复振动，改变产生所需的除灰声波。

钛合金具有高强度、低比重等特点，可以替代传统吹灰发声器的不锈钢发声组件，突破原发声组件材料质量较大而引起的振动发声频率单一、发声功率偏小(不超过5000W)的限制，从而与炉内受热面上的积灰形成有效共振，去除表面积灰。但是，由于钛合金的硬度较低、摩擦系数较高，在高频振动条件下，易在发声组件接触面上发生振动磨损，尤其是吹灰器发声组件的工作环境非常复杂，发声组件内表面的磨损容易引起发声组件接触表面的粘着和焊合，造成发声组件结构的破坏，减少该组件的使用寿命，影响吹灰器系统的可靠性。

采用等离子电解氧化(Plasma Electrolytic Oxidation,PEO)技术，可以在钛合金表面快速形成高硬度的氧化陶瓷层，从而显著提高钛合金工件表面的耐磨性。不过，由于该方法形成的陶瓷层表面粗糙且多孔，在无润滑条件下，通常表现出较高的摩擦系数。因此，为了避免其对配副件产生冲击破坏，一般可以采用涂覆、溅射等方法在其表面沉积固体润滑涂层，以降低氧化陶瓷层的摩擦系数。但是，这类固体润滑涂层的润滑剂大量堆积在陶瓷层表面，经过长时间的服役，表面润滑层会被磨损掉，导致陶瓷表面失去低摩擦特性。此外，由于发声吹灰器是通过改变发声组件之间的缝隙来实现发声吹灰，这对发声组件的配合精度要求较高，而发声组件为薄壁圆筒零件，极易发生变形，一般需要一次加工成型。采用等离子电解氧化技术和固体润滑涂层沉积技术进行复合处理时，需要对发声组件进行多次、反复装夹，极易造成发声组件变形，从而影响其与发声组件的匹配精度。同时，发声组件表面光洁度要求，采用等离子电解氧化处理时会在表面上形成粗糙、多孔的陶瓷表面，且很难通过后续的二次加工进行去除，这同样会对发声组件的配合精度产生影响。因此，需要有效设计和控制等离子电解氧化工艺，以减少氧化陶瓷层表面的放电“火山口”和粗糙凸起，同时，避免多次工装和二次加工造成的零件变形和破坏。

发明内容

本发明针对可调频高声强声波吹灰器钛合金发声组件的耐磨处理工艺的不足，提出了一种用于可调频高声强声波吹灰器发声组件的涂层及其制备方法。

为了实现上述目标，本发明的具体技术方案如下：

一种用于可调频高声强声波吹灰器发声组件的涂层，所述的涂层设置在吹灰器发声组件上，所述的涂层包括氧化陶瓷层和填充在氧化陶瓷层内部的纳米固体润滑剂颗粒，其中，氧化陶瓷层为硬质氧化涂层，纳米固体润滑剂颗粒包括纳米MoS₂颗粒或纳米石墨颗粒。

所述的发声组件为两个同心设置的圆柱形薄壁零件，所述的涂层设置在外圆柱形薄壁零件的内表面，并与内圆柱形薄壁零件的外表面接触。

所述的氧化陶瓷涂层厚度为7-15μm。

所述的外圆柱形薄壁零件材质为钛合金。

一种用于可调频高声强声波吹灰器发声组件的涂层的制备方法，具体步骤如下：

1)采用HF-HNO₃溶液对发声组件的外圆柱形薄壁零件进行活化处理；

2)将硅酸钠(Na₂SiO₃)、磷酸钠(Na₃PO₄·12H₂O)和氢氧化钠(NaOH)在去离子水中溶解制成溶液A；另将表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、纳米固体润滑剂颗粒和分散剂无水乙醇依次溶解于去离子水中制成溶液B，然后将溶液A和溶液B混合，分别采用磁力搅拌和超声分散30min～60min，制备固体润滑剂悬浊液；

3)将步骤1)处理的外圆柱形薄壁零件局部浸入到悬浊液中，保持其轴向与液面平行；

4)以外圆柱形薄壁零件为阳极，匀速轴向旋转外圆柱形薄壁零件，对其进行等离子电解氧化处理。