[发明专利]一种适配于电机绝缘轴承的复合陶瓷涂层及其制备方法

说明书

一种适配于电机绝缘轴承的复合陶瓷涂层，包括金属过渡层、陶瓷绝缘层和高分子封闭层，金属过渡层由93wt%的Ni和7wt%的Al组构成的合金喷涂而成，陶瓷绝缘层由复配原料喷涂而成，复配原料由混配粉末和混配粉末质量0.5%的醋酸纤维素粘结剂混合制成，混配粉末包括95‑99wt%的α‑Al₂O₃、0.2‑2.5wt%的SiO₂和0.2‑2.5wt%的CeO₂，高分子封闭层的厚度不超过50μm，其原料为醇酸树脂改性有机硅浸渍漆和稀释剂。本发明通过涂层材料的选择和喷涂加工工艺的改进，制备一种与轴承基体结合强度高、韧性强、不易剥落，致密度高，温度适应范围宽，且成本低廉的高性能复合陶瓷涂层。

技术领域

本发明涉及电机绝缘轴承技术领域，具体地说是一种适配于电机绝缘轴承的复合陶瓷涂层及其制备方法。

背景技术

电机在铁路、风电、矿山等领域的应用前景广阔。随着国家系列政策的持续推进和电机能效限定值的提升，对电机设备的性能提出了越来越高的要求。电机轴承作为电机设备中的核心零部件之一，其性能好坏直接影响到电机的运行和效率。电机轴承在电机设备中的主要任务是支持和保证高精度旋转，服役过程中常会发生疲劳剥落、磨损失效等失效。除此之外，电机轴承服役过程中不可避免地存在内部电流通过，会造成其发生“电蚀”失效。

通常情况下，电机轴承运转过程中会在轴承内外圈滚动面和滚动体之间形成一定厚度油膜，该油膜不仅起到润滑的作用，还起到绝缘的作用。但当通过的电流大于油膜承受范围时，油膜会被击穿，甚至产生电火花，导致轴承工作表面出现局部融化损伤，形成大量凹坑和焊点（即发生电蚀损伤），造成轴承部件中润滑油脂失效，进而使轴承发生振动和剧烈的温升变化，造成电机和相关设备出现不可预期的伤害。特别是，对于大功率、变频、高压电机，其轴承的电蚀损伤更为严重。

为了解决电机轴承使役过程中的电蚀问题，通常情况下会对轴承的内外圈或滚动体进行绝缘，切断轴承内部的导电通路，从而有效避免电机轴承因电蚀损伤导致的失效。其中，采用热喷涂方法在轴承内、外套圈外表面及侧端面制备一种高绝缘性的陶瓷涂层，是最常见且应用最广泛的一种绝缘方式。该工艺制备的绝缘轴承不仅具有良好的绝缘性和耐磨耐腐蚀性，而且具有较好的尺寸稳定性，应用范围较广。然而，由于等离子喷涂涂层的受影响因素众多，该类型绝缘轴承产品并不成熟。与国外高端绝缘轴承产品相比较，国内该类型绝缘轴承产品的涂层结合力差、致密度低、绝缘性差、受环境温度和湿度影响大。因此，开展电机绝缘轴承陶瓷涂层材料的研发和制备研究，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的技术目的是：通过涂层材料的选择和喷涂加工工艺的改进，制备一种与轴承基体结合强度高、韧性强、不易剥落，致密度高，温度适应范围宽，且成本低廉的高性能复合陶瓷涂层，使电机轴承在拥有优良机械性能的基础上能够抵抗轴电流的侵蚀，且具有更高的绝缘性能，以满足轴承抗轴电流烧蚀的需求，并且能同时适用于潮湿和干燥工作环境的绝缘轴承。

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种适配于电机绝缘轴承的复合陶瓷涂层，该复合陶瓷涂层加工于环状电机绝缘轴承的内圆周表面和外圆周表面，所述的复合陶瓷涂层包括从内到外依次附着于电机绝缘轴承表面的金属过渡层、陶瓷绝缘层和高分子封闭层，其中，金属过渡层的厚度为50~100μm，该金属过渡层由93wt%的Ni和7wt%的Al组构成的合金喷涂而成，陶瓷绝缘层的厚度为100~200μm，该陶瓷绝缘层由复配原料喷涂而成，所述的复配原料由混配粉末和混配粉末质量0.5%的醋酸纤维素粘结剂混合制成，混配粉末包括95-99wt%的α-Al₂O₃、0.2-2.5wt%的SiO₂和0.2-2.5wt%的CeO₂，高分子封闭层的厚度不超过50μm，该高分子封闭层的原料为醇酸树脂改性有机硅浸渍漆和稀释剂。

优选的，所述的金属过渡层、陶瓷绝缘层和高分子封闭层分别通过高速电弧喷涂、大气等离子喷涂和空气雾化喷涂的方式附着于绝缘轴承的表面。