[发明专利]压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法、涡旋盘

说明书

本发明提供一种压缩机用铝质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。本发明还提供一种涡旋盘。本发明的制备方法可提升陶瓷膜层的生长速率，且减小膜层厚度极差，降低膜层的表面粗糙度与摩擦系数。

技术领域

本发明涉及新材料制造技术领域，具体而言涉及一种压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法、涡旋盘。

背景技术

随着国家对节能环保要求的日益提高，涡旋压缩机以其能效高、噪声低、结构紧凑、运行平稳等优点，在制冷及热泵领域得到快速发展，成为压缩机行业的热点。涡旋压缩机是由动、静涡旋盘间的相对高频往复公转运动形成封闭容积的连续变化，来实现压缩空气的目的。然而，关键压缩部件动涡旋盘和静涡旋盘大多采用轻质、高强度的铸造铝合金，在高速相对转动和无油润滑的恶劣工况下，必须通过表面处理来提升铝合金表面的耐磨性能。

目前，化学镀镍、硬质阳极氧化和微弧氧化是提高铝合金零部件表面耐磨性能的主要方法，但化学镀镍和硬质阳极氧化两种工艺一方面受环保压力的影响日益增大，另一方面所制膜层性能有限、无法满足涡旋盘特殊/苛刻服役工况环境下的长时间连续工作。因此，具有绿色、环保、高效、短流程等工艺特征的微弧氧化技术便成为涡旋盘工艺研发的焦点。

微弧氧化可在铝合金上轻易制备出显微硬度超过1000HV的氧化铝陶瓷层，但应用于涡旋盘耐磨涂层制备尚存在以下问题：(1)较难在高硅铸造铝合金上获得高生长速率的微弧氧化陶瓷涂层；由于富硅相的漏电效应导致铝硅压铸合金在微弧氧化过程涂层生长缓慢(2)涡旋盘中复杂的涡旋齿形结构限制了陶瓷涂层生长的均匀性；(3)涂层表面微米级多孔结构致使表面粗糙度较高。

公开号为CN109161846A的中国专利公开了一种铝制工件表面的复合涂层及其应用，其采用了两步法在铝制涡旋盘上制备了复合涂层，但是该方法得到的复合涂层存在层间性能不均问题，二硫化钨涂覆顶层虽有自润滑性能但硬度低，而陶瓷底层虽硬度高但无自润滑性能；其次，该方法在涂层制备时，其涂层生长速率和涂层均匀性均有待提高。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法，该制备方法可提升陶瓷膜层的生长速率，且减小膜层厚度极差，降低膜层的表面粗糙度。

根据本发明目的的第一方面，提供一种压缩机用铝质涡旋盘表面陶瓷涂层的制备方法，具体包括以下步骤：

将经过清洗的待处理涡旋盘置于含有电解液的微弧氧化槽中，涡旋盘与微弧氧化电源输出正极相连，不锈钢板作为阴极与微弧氧化电源输出负极相连，设置电参数，开启电源、鼓气系统，以及循环喷淋系统，对待处理涡旋盘进行微弧氧化处理；

其中，所述电解液中含有纳米石墨粒子；通过所述循环喷淋系统，将电解液循环喷洒在待处理涡旋盘上；

微弧氧化处理结束后，将氧化处理后的涡旋盘水洗、烘干，即可。

优选的，所述电解液的配方为：磷酸盐20～50g/L、成膜助剂0～5g/L、pH调节剂0～2g/L、纳米石墨粒子2～10g/L、添加剂a 4～8g/L、添加剂b 0～10g/L；其余为去离子水。

优选的，所述纳米石墨粒子的平均粒径为60～200nm。

优选的，所述磷酸盐为六偏磷酸钠。

优选的，所述成膜助剂为硅酸钠、铝酸钠中的一种或两种混合，pH调节剂为氢氧化钠或氢氧化钾。

优选的，所述添加剂a为十二烷基苯磺酸钠，添加剂b为钨酸钠。