CN105032733A - 轴瓦喷涂合成涂层减摩层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轴瓦喷涂合成涂层减摩层的方法，包括预处理、清洗、预热、预喷涂、喷涂、收汗和固化处理等步骤。本发明能够在轴瓦表面形成0.01-0.02mm厚的固态合成涂层，作为轴瓦工作减摩磨合层，合成涂层均匀、致密，涂层粗糙度、厚度等符合要求，具有较强的抗磨损、抗腐蚀性能和更高的抗疲劳强度，同时达到完全无铅化的环保要求。
Description
技术领域
本发明属于轴瓦技术领域，具体地说，特别涉及一种轴瓦喷涂合成涂层减摩层的方法。
背景技术
轴瓦传统的减摩层(如牌号为:PbSn5～11、PbSn8～12Cu2～3、PbSn17～19Cu2～6等)内由于铅是基材，及主含量，因此含有大量的铅。牌号为：CuPb22～30Sn2～5合金基体也含有大量的铅。在人们对环保更为注重的今天，由于铅的污染，轴瓦内表面传统的减摩层作为磨合层将被逐渐弃用，取而代之以非金属合成材料涂层已成为发展趋势，来满足现代内燃机高性能、高指标和绿色环保等对轴瓦耐磨合层越来越苛刻的要求。
随着内燃机功率的强化和转速的提高，以及运转可靠性和低碳环保标准的提高，对内燃机摩擦副群(如连杆轴瓦、曲轴主轴瓦等)提出了更高要求，特别是对轴瓦的工作表面层的综合性能提出了相应的苛刻标准：要求支撑曲轴轴颈的轴瓦不但在特殊工况下能保护曲轴轴颈，而且在停车、启动时刻，即轴承摩擦副处于边界润滑或混合润滑状态时，也能防止曲轴轴颈的过度磨损，从而保证曲轴运转的可靠性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种轴瓦喷涂合成涂层减摩层的方法。
本发明的技术方案如下：一种轴瓦喷涂合成涂层减摩层的方法，包括以下步骤：
1)预处理：对轴瓦的待喷涂内表面进行磷化预处理；
2)清洗：将轴瓦装入工装，并清洗轴瓦待喷涂内表面，然后晾干；
3)预热：将轴瓦加热至110-130℃，对轴瓦进行预热；
4)预喷涂：用挡板挡住轴瓦，采用低压精密自动喷枪对挡板喷涂合成涂料8-20秒，然后关闭喷枪，预喷涂过程中轴瓦的温度保持在110-130℃；
5)喷涂：控制轴瓦匀速旋转，并使低压精密自动喷枪从上往下匀速等距离运动，将合成涂料均匀地喷涂在轴瓦内表面，喷涂过程中轴瓦的温度保持在110-130℃；
6)收汗：喷涂后让轴瓦在工装上继续加热5-10分钟，直至轴瓦全表面无湿润状态，然后将轴瓦从工装中取出；
7)固化处理：将收汗后的轴瓦放入烘箱，升温至95-105℃，保温25-35分钟，然后继续升温至150-170℃，保温3.5-4.5小时，然后关闭烘箱加热***，随炉冷却至95-105℃，打开烘箱门降温至室温后取出轴瓦。
本发明选择粘结性润滑剂即“树脂+聚合物”作为轴瓦的涂层，并采用洁净气源作载气，通过低压精密喷枪喷到轴瓦内表面，再固化形成固态合成涂层，该合成涂层作为轴瓦工作减摩磨合层，具有较强的抗磨损、抗腐蚀性能和更高的抗疲劳强度，同时达到完全无铅化的环保要求。
轴瓦在喷涂前进行磷化预处理，所形成的磷化膜能够增大表面粗糙度，并具有镶嵌作用，极大地提高了涂料与轴瓦之间的粘结强度；喷涂前预热，使后续工序涂料喷上轴瓦后形成均匀的膜，避免产生流挂等涂层缺陷；正式喷涂前先进行预喷涂，且预喷涂不直接作用于轴瓦上，能够防止含气泡的涂料喷涂在轴瓦上，以避免合成涂层产生黑点、颗粒；喷涂过程可通过数控编程程序实施，以确保喷涂均匀；收汗工序使合成涂层基本成型，这样具有防脏性，以防止取出轴瓦时沾手破坏轴瓦工作面涂层，并避免灰尘附着在合成涂层上；固化采用两次升温、保温，有利于合成涂层中的有机挥发物散发，以防止产生鼓泡。
本发明经试验验证：
(1)轴瓦合成涂层颜色黑灰色，均匀、致密，涂层粗糙度和厚度符合要求。
(2)对轴瓦合成涂层采用GB5270-2005标准划格粘拉检测，未见合成涂层脱落，表明合成涂层与基体间结合力良好。
(3)对轴瓦合成涂层采用GBGB5270-2005标准弯断检测，未见合成涂层开裂或脱落，表明合成涂层与基体间结合力优异。
(4)轴瓦经抗疲劳磨损试验机考核，抗疲劳磨损载荷达到85Mpa，明显优异于铝基轴瓦普通镀层。
作为优选，步骤2)中采用喷漆喷枪，在0.5Mpa压力下用丙酮清洗轴瓦内表面。
作为优选，步骤7)中，两次升温的速度均≤5℃/分钟。
作为优选，步骤7)中，固化处理后在轴瓦的内表面形成0.01-0.02mm厚的合成涂层。
有益效果：本发明能够在轴瓦表面形成0.01-0.02mm厚的固态合成涂层，作为轴瓦工作减摩磨合层，合成涂层均匀、致密，涂层粗糙度、厚度等符合要求，具有较强的抗磨损、抗腐蚀性能和更高的抗疲劳强度，同时达到完全无铅化的环保要求。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
实施例1
轴瓦名称：SJTU疲劳试验铝基瓦；
轴瓦材料：钢背SPHC+内表面AlSn6Si4CuMnCr；
待喷涂瓦表面状态技术要求：轴瓦表面不允许有锈蚀、氧化皮、裂纹、毛刺、碰伤、划伤、污垢、焊渣等；基体不能有疏松、砂眼等缺陷。
上述轴瓦喷涂合成涂层减摩层的方法，包括以下步骤：
1)预处理：对轴瓦的待喷涂内表面进行磷化预处理。磷化预处理的方法可以参照专利申请201410765060.2于2015年4月1日公开的技术进行。
2)清洗：将轴瓦装入工装，采用喷漆喷枪，在0.5Mpa压力下用丙酮清洗轴瓦内表面，然后晾干。
3)预热：工装内自带加热管，加热管通电，将轴瓦加热至110℃，对轴瓦进行预热；并用红外测温仪，测量轴瓦表面温度，轴瓦中分面附近温度达110℃表示预热完成。
4)预喷涂：用挡板挡住轴瓦，采用低压精密自动喷枪对挡板喷涂合成涂料8秒，避免涂料飞溅到轴瓦上，然后关闭喷枪，预喷涂过程中轴瓦的温度保持在110℃。低压精密自动喷枪选用1Hitech型号“24B867”。涂料由以下物质调配：溶质采用美国道康宁公司生产的无铅减磨涂层材料，型号：7409；溶剂采用美国道康宁公司生产的稀释剂，型号：7415；溶质(7409)与溶剂(7415)按体积比6：4的比例混合并搅拌均匀。
5)喷涂：工装安装在旋转台上，利用数控编程程序控制旋转台带动工装及轴瓦匀速旋转，并使低压精密自动喷枪从上往下匀速等距离运动，将合成涂料从上往下一圈一圈均匀地喷涂在轴瓦内表面，喷涂过程中轴瓦的温度保持在110℃。
6)收汗：喷涂后让轴瓦在工装上继续加热5分钟，直至轴瓦全表面无湿润状态，合成涂层基本成型，然后将轴瓦从工装中取出。
7)固化处理：将收汗后的轴瓦放入烘箱，升温至95℃，升温速度≤5℃/分钟，保温25分钟；然后继续升温至150℃，升温速度≤5℃/分钟，保温3.5小时，然后关闭烘箱加热***，随炉冷却至95℃，打开烘箱门降温至室温后取出轴瓦。
SJTU疲劳试验铝基轴瓦喷涂合成涂层作工作减摩磨合层效果验证：
①轴瓦合成涂层颜色黑灰色，均匀、致密，涂层粗糙度Ra0.61um。
②检测轴瓦合成涂层厚度为0.01mm。
③对轴瓦合成涂层采用GB5270-2005标准划格粘拉检测，未见合成涂层脱落，表明合成涂层与基体间结合力良好。
④对轴瓦合成涂层采用GBGB5270-2005标准弯断检测，未见合成涂层开裂或脱落，表明合成涂层与基体间结合力优异。
⑤轴瓦经抗疲劳磨损试验机考核，抗疲劳磨损载荷达到85Mpa，明显优异于铝基轴瓦普通镀层。
实施例2
轴瓦名称：NBFSW疲劳试验铝基瓦；
轴瓦材料：钢背SPHC+内表面AlSn6Si4CuMnCr；
待喷涂瓦表面状态技术要求：轴瓦表面不允许有锈蚀、氧化皮、裂纹、毛刺、碰伤、划伤、污垢、焊渣等；基体不能有疏松、砂眼等缺陷。
上述轴瓦喷涂合成涂层减摩层的方法，包括以下步骤：
1)预处理：对轴瓦的待喷涂内表面进行磷化预处理。磷化预处理的方法可以参照专利申请201410765060.2于2015年4月1日公开的技术进行。
2)清洗：将轴瓦装入工装，采用喷漆喷枪，在0.5Mpa压力下用丙酮清洗轴瓦内表面，然后晾干。
3)预热：工装内自带加热管，加热管通电，将轴瓦加热至120℃，对轴瓦进行预热；并用红外测温仪，测量轴瓦表面温度，轴瓦中分面附近温度达120℃表示预热完成。
4)预喷涂：用挡板挡住轴瓦，采用低压精密自动喷枪对挡板喷涂合成涂料15秒，避免涂料飞溅到轴瓦上，然后关闭喷枪，预喷涂过程中轴瓦的温度保持在120℃。低压精密自动喷枪选用1Hitech型号“24B867”。涂料由以下物质调配：溶质采用美国道康宁公司生产的无铅减磨涂层材料，型号：7409；溶剂采用美国道康宁公司生产的稀释剂，型号：7415；溶质(7409)与溶剂(7415)按体积比6：4的比例混合并搅拌均匀。
5)喷涂：工装安装在旋转台上，利用数控编程程序控制旋转台带动工装及轴瓦匀速旋转，并使低压精密自动喷枪从上往下匀速等距离运动，将合成涂料从上往下一圈一圈均匀地喷涂在轴瓦内表面，喷涂过程中轴瓦的温度保持在120℃。
6)收汗：喷涂后让轴瓦在工装上继续加热8分钟，直至轴瓦全表面无湿润状态，合成涂层基本成型，然后将轴瓦从工装中取出。
7)固化处理：将收汗后的轴瓦放入烘箱，升温至100℃，升温速度≤5℃/分钟，保温30分钟；然后继续升温至160℃，升温速度≤5℃/分钟，保温4小时，然后关闭烘箱加热***，随炉冷却至100℃，打开烘箱门降温至室温后取出轴瓦。
NBFSW疲劳试验铝基轴瓦喷涂合成涂层作工作减摩磨合层效果验证：
①轴瓦合成涂层颜色黑灰色，均匀、致密，涂层粗糙度Ra0.65um。
②检测轴瓦合成涂层厚度为0.014mm。
③对轴瓦合成涂层采用GB5270-2005标准划格粘拉检测，未见合成涂层脱落，表明合成涂层与基体间结合力良好。
④对轴瓦合成涂层采用GBGB5270-2005标准弯断检测，未见合成涂层开裂或脱落，表明合成涂层与基体间结合力优异。
⑤轴瓦经抗疲劳磨损试验机考核，抗疲劳磨损载荷达到99Mpa，明显优异于铝基轴瓦普通镀层。
实施例3
轴瓦名称：CW200装机试验连杆铝基瓦；
轴瓦材料：钢背SPHC+内表面AlSn6Si4CuMnCr；
待喷涂瓦表面状态技术要求：轴瓦表面不允许有锈蚀、氧化皮、裂纹、毛刺、碰伤、划伤、污垢、焊渣等；基体不能有疏松、砂眼等缺陷。
上述轴瓦喷涂合成涂层减摩层的方法，包括以下步骤：
1)预处理：对轴瓦的待喷涂内表面进行磷化预处理。磷化预处理的方法可以参照专利申请201410765060.2于2015年4月1日公开的技术进行。
2)清洗：将轴瓦装入工装，采用喷漆喷枪，在0.5Mpa压力下用丙酮清洗轴瓦内表面，然后晾干。
3)预热：工装内自带加热管，加热管通电，将轴瓦加热至130℃，对轴瓦进行预热；并用红外测温仪，测量轴瓦表面温度，轴瓦中分面附近温度达130℃表示预热完成。
4)预喷涂：用挡板挡住轴瓦，采用低压精密自动喷枪对挡板喷涂合成涂料20秒，避免涂料飞溅到轴瓦上，然后关闭喷枪，预喷涂过程中轴瓦的温度保持在130℃。低压精密自动喷枪选用1Hitech型号“24B867”。涂料由以下物质调配：溶质采用美国道康宁公司生产的无铅减磨涂层材料，型号：7409；溶剂采用美国道康宁公司生产的稀释剂，型号：7415；溶质(7409)与溶剂(7415)按体积比6：4的比例混合并搅拌均匀。
5)喷涂：工装安装在旋转台上，利用数控编程程序控制旋转台带动工装及轴瓦匀速旋转，并使低压精密自动喷枪从上往下匀速等距离运动，将合成涂料从上往下一圈一圈均匀地喷涂在轴瓦内表面，喷涂过程中轴瓦的温度保持在130℃。
6)收汗：喷涂后让轴瓦在工装上继续加热10分钟，直至轴瓦全表面无湿润状态，合成涂层基本成型，然后将轴瓦从工装中取出。
7)固化处理：将收汗后的轴瓦放入烘箱，升温至105℃，升温速度≤5℃/分钟，保温35分钟；然后继续升温至170℃，升温速度≤5℃/分钟，保温4.5小时，然后关闭烘箱加热***，随炉冷却至105℃，打开烘箱门降温至室温后取出轴瓦。
CW200装机试验连杆铝基瓦喷涂合成涂层作工作减摩磨合层效果验证：
①轴瓦合成涂层颜色黑灰色，均匀、致密，涂层粗糙度Ra0.75um。
②检测轴瓦合成涂层厚度为0.02mm。
③对轴瓦合成涂层采用GB5270-2005标准划格粘拉检测，未见合成涂层脱落，表明合成涂层与基体间结合力良好。
④对轴瓦合成涂层采用GBGB5270-2005标准弯断检测，未见合成涂层开裂或脱落，表明合成涂层与基体间结合力优异。
⑤轴瓦经公司发电机装机200小时考核，拆机观察轴瓦合成涂层基本无磨损，耐磨性能明显优异于铝基轴瓦普通镀层。
Claims (4)
1.一种轴瓦喷涂合成涂层减摩层的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)预处理：对轴瓦的待喷涂内表面进行磷化预处理；
2)清洗：将轴瓦装入工装，并清洗轴瓦待喷涂内表面，然后晾干；
3)预热：将轴瓦加热至110-130℃，对轴瓦进行预热；
4)预喷涂：用挡板挡住轴瓦，采用低压精密自动喷枪对挡板喷涂合成涂料8-20秒，然后关闭喷枪，预喷涂过程中轴瓦的温度保持在110-130℃；
5)喷涂：控制轴瓦匀速旋转，并使低压精密自动喷枪从上往下匀速等距离运动，将合成涂料均匀地喷涂在轴瓦内表面，喷涂过程中轴瓦的温度保持在110-130℃；
6)收汗：喷涂后让轴瓦在工装上继续加热5-10分钟，直至轴瓦全表面无湿润状态，然后将轴瓦从工装中取出；
7)固化处理：将收汗后的轴瓦放入烘箱，升温至95-105℃，保温25-35分钟，然后继续升温至150-170℃，保温3.5-4.5小时，然后关闭烘箱加热***，随炉冷却至95-105℃，打开烘箱门降温至室温后取出轴瓦。
2.根据权利要求1所述的轴瓦喷涂合成涂层减摩层的方法，其特征在于：步骤2)中采用喷漆喷枪，在0.5Mpa压力下用丙酮清洗轴瓦内表面。
3.根据权利要求1所述的轴瓦喷涂合成涂层减摩层的方法，其特征在于：步骤7)中，两次升温的速度均≤5℃/分钟。
4.根据权利要求1或2或3所述的轴瓦喷涂合成涂层减摩层的方法，其特征在于：步骤7)中，固化处理后在轴瓦的内表面形成0.01-0.02mm厚的合成涂层。
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