一種機械零件密封涂層的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本領(lǐng)域?qū)儆跈C械加工領(lǐng)域，尤其涉及一種機械零件密封涂層的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 泄露是機械設(shè)備常產(chǎn)生的故障之一。造成泄露的原因主要有兩方面：一是由于機 械加工的結(jié)果，機械產(chǎn)品的表面必然存在各種缺陷和形狀及尺寸偏差，因此，在機械零件聯(lián) 接處不可避免地會產(chǎn)生間隙；二是密封兩側(cè)存在壓力差，工作介質(zhì)就會通過間隙而泄露。減 小或消除間隙是阻止泄露的主要途徑。密封的作用就是將接合面間的間隙封住，隔離或切 斷泄露通道，增加泄露的阻力。
[0003] 密封是防止流體或固體顆粒從相鄰結(jié)合面間泄露以及防止外界雜質(zhì)（如灰塵與 水分等）侵入機器設(shè)備內(nèi)部的零部件或措施。常用的密封形式有墊片密封、〇型圈密封、石 棉扭繩密封、螺紋密封及機械密封等等。對于有相對運動的旋轉(zhuǎn)機械密封主要采用機械密 封形式。機械密封是靠一對或數(shù)對垂直于軸作相對滑動的端面在流體壓力和補償機構(gòu)的彈 力（或磁力）作用下保持貼合并配以輔助密封而達到阻漏的軸封裝置。機械密封經(jīng)常由于 外來雜質(zhì)、顆粒磨損密封面，摩擦過熱破壞密封材料，密封面配合超差等原因失效，發(fā)生泄 漏。如何改善潤滑條件，從而達到控制摩擦、減少磨損的目的，是提高密封可靠性的關(guān)鍵問 題。
[0004] 目前，常用的工藝是采用熱噴涂技術(shù)制備機械密封涂層，熱噴涂是以一定形式的 熱源將噴涂材料加熱至熔融或半熔融狀態(tài)，并用高速氣流使其霧化，高速噴射到工件表面 形成一層牢固的涂層的一種表面加工技術(shù)。采用熱噴涂技術(shù)制備的可磨耗自潤滑涂層，具 有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性和較低的摩擦系數(shù)，因其具有較好的可磨耗性，作為機械密封涂層可 有效降低密封配合間隙。
[0005] 但是，由于密封面通常存在一個或多個環(huán)形密封溝槽，在噴涂加工過程中密封溝 槽又不能被涂層覆蓋，所以在噴涂加工前處理時，需對密封溝槽進行防護。現(xiàn)階段，工程實 際中常以鐵絲或鐵皮纏繞的方法對密封溝槽進行防護，可磨耗自潤滑涂層為軟質(zhì)涂層，涂 層內(nèi)部疏松，涂層內(nèi)聚強度低，在防護材料去除時，溝槽邊緣處的涂層極易發(fā)生剝落現(xiàn)象， 影響密封涂層的質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種機械零件密封涂層的制備方法，本發(fā)明提供的制備方 法能有效解決溝槽邊緣涂層易剝落的現(xiàn)象。
[0007] 本發(fā)明提供一種機械零件密封涂層的制備方法，包括以下步驟：
[0008] A)將η層膠帶纏繞在零件的密封溝槽上，實現(xiàn)密封溝槽的防護；
[0009] Β)將所述零件的外表面進行粗化，得到粗化的零件；
[0010] C)在所述粗化的零件上噴涂粘結(jié)涂層，然后去除至少一層附著有粘結(jié)層的膠帶；
[0011] D)在步驟C)噴涂有粘結(jié)層的零件上噴涂工作涂層，所述膠帶上的附著的涂層每 次達到臨界厚度，去除一層附著有涂層的膠帶，直至完成工作層的噴涂；
[0012] 其中，η彡N+3且η彡N-3和δ / δ c中較大的一個；
[0013] N為h/θ的整數(shù)部分，Θ為每層膠帶厚度，h為密封溝槽的深度，δ為工作層厚 度，S。為臨界厚度，所述臨界厚度為當(dāng)工作層測試涂層受到剪切力作用時，涂層邊緣能夠 保持完整的最大涂層厚度。
[0014] 優(yōu)選的，所述膠帶為高溫膠帶。
[0015] 優(yōu)選的，N-I彡η彡Ν+1。
[0016] 優(yōu)選的，所述臨界厚度按照以下方法測試得到：
[0017] 將多條膠帶平行粘貼至粗化的零件上，所述膠帶之間的距離為3~10mm，將工作 層噴涂至粘貼有膠帶的零件表面，每噴涂10~20 μ m厚度的涂層，去除一層膠帶，直至工作 層邊緣出現(xiàn)破損，則上一膠帶取下時涂層的厚度即為臨界厚度。
[0018] 優(yōu)選的，所述步驟D)具體包括：
[0019] 在噴涂有粘結(jié)層的表面噴涂工作層，所述膠帶上的涂層每次達到臨界厚度時，停 車冷卻工作層，在冷卻的過程中去除至少一層膠帶，直至完成工作層的噴涂。
[0020] 優(yōu)選的，所述溝槽的寬度比所述膠帶的寬度大0. 05~0.1 mm ;
[0021] 所述膠帶的長度比溝槽的長度大2~3。
[0022] 優(yōu)選的，所述步驟B)中的粗化具體包括以下步驟：
[0023] 將零件的外表面進行噴砂處理，得到粗化的零件。
[0024] 優(yōu)選的，所述步驟B)完成粗化后表面粗糙度為Rz3. 2~12. 5。
[0025] 優(yōu)選的，所述粘結(jié)涂層的材質(zhì)為Al/Ni粉體；
[0026] 所述噴涂粘結(jié)層的方法為氧-乙炔火焰噴涂或等離子噴涂。
[0027] 優(yōu)選的，所述工作涂層的材質(zhì)為Ni/C粉體；
[0028] 所述噴涂工作層的方法為氧-乙炔火焰噴涂或等離子噴涂。
[0029] 本發(fā)明研究發(fā)現(xiàn)，作為零件密封涂層的工作層為軟質(zhì)涂層，軟質(zhì)涂層的共同特點 是內(nèi)聚強度低，隨著涂層厚度的增加內(nèi)應(yīng)力越大，涂層的強度越低。防護遮蔽材料去除時會 發(fā)生"聯(lián)帶"現(xiàn)象，破壞邊界處涂層。而涂層厚度較薄時，防護材料的"聯(lián)帶"作用力就會降 低，不會破壞邊界處的涂層。因此，在軟質(zhì)涂層噴涂加工時，需要確定去除防護屏蔽材料不 發(fā)生"聯(lián)帶"現(xiàn)象的涂層厚度臨界值一 "臨界厚度"，所述臨界厚度為當(dāng)工作層受到剪切力 作用時，涂層邊緣能夠保持完整的最大涂層厚度。在涂層達到臨界厚度時或達到臨界厚度 之前就現(xiàn)將其去除，阻止涂層厚度累積過厚而導(dǎo)致的"聯(lián)帶"現(xiàn)象發(fā)生，破壞邊界處涂層。
[0030] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種機械零件密封涂層的制備方法，包括以下 步驟：A)將η層膠帶纏繞在零件的密封溝槽上，實現(xiàn)密封溝槽的防護；B)將零件的外表面 進行粗化，得到粗化的零件；C)在粗化的零件上噴涂粘結(jié)層，然后去除至少一層附著有粘 結(jié)層的膠帶；D)在噴涂有粘結(jié)層的零件上噴涂工作層，所述膠帶上的附著的工作層每次達 到臨界厚度，去除至少一層膠帶，直至完成工作層的噴涂；其中，η彡Ν+3且η彡Ν-3和δ / δ。中較大的一個；N為h/θ的整數(shù)部分，Θ為膠帶厚度，h為密封溝槽的深度，δ為工作 層厚度，S。為臨界厚度，所述臨界厚度為當(dāng)工作層涂層受到剪切力作用時，涂層邊緣能夠 保持完整的最大涂層厚度。本發(fā)明采用膠帶作為防護材料，通過合理設(shè)計膠帶層數(shù)與工作 層涂層厚度的對應(yīng)線性關(guān)系，以及分層處理的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)對嵌有密封溝槽的零件外表 面的軟質(zhì)涂層的噴涂防護，不會因去除防護材料而對邊界處涂層造成損傷。
【附圖說明】
[0031] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0032] 圖1為本發(fā)明實施例中溝槽防護示意圖；
[0033] 圖2為本發(fā)明實施例1得到的密封涂層溝槽邊緣處的圖片；
[0034] 圖3為本發(fā)明實施例1得到的密封涂層的SEM圖；
[0035] 圖4為本發(fā)明實施例3得到的密封涂層的SEM圖；
[0036] 圖5為本發(fā)明比較例1得到的密封涂層溝槽邊緣處的圖片。
【具體實施方式】
[0037] 本發(fā)明提供一種機械零件密封涂層的制備方法，包括以下步驟：
[0038] A)將η層