CN108754401A - 防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层及其制备方法，属于绝缘涂层技术领域。绝缘涂层，由表及里分别包括绝缘表层、粘结底层和粗化层；所述绝缘涂层的绝缘性能为：DC500V，电阻值≥50MΩ；同时，所述绝缘涂层的抗拉强度性能为：Rm≥40MPa。制备方法，其特征在于，包括如下步骤：①基体预处理；②表面粗化；③等离子喷涂；④孔隙封闭；⑤磨削。该绝缘涂层用于防止交流电机产生轴电流，其能够得到致密涂层，显著地提高了氧化铝涂层的机械强度和绝缘性能。

Description

防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于绝缘涂层技术领域，具体涉及一种防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层及其制备方法。
背景技术
交流电机运行中产生轴电压是不可避免的，电动机转子切割磁场感应的交变电势所产生的交变电流是对称的，正常时转子两端不会有不对称电压产生。但是当电动机定子铁芯的圆周方向上的磁阻出现不平衡时便会产生与轴相交的交变磁通，随着磁极的旋转，与轴交链的磁通交替变化，便产生了轴电压。电机的轴电压超过一定数值时，会使轴承油膜击穿，从而导致轴电流沿轴经转子、轴承与定子机座形成闭合回路，或是通过轴承和轴完成接地，从而使电机轴承受到损坏，所以有些电机的轴承部位要进行绝缘处理，否则将会对电机产生很大的危害。
轴电流的产生是因为在电机的轴、轴承、轴承套、端盖和机座所组成的磁回路中，有随时间变化的磁通穿过，在轴上感应电势，并在回路产生电流，当流 经轴承时即形成电蚀现象。轴电压一般都较小，但有些电机内还是有可能产生较高的轴电压，比如变频电机或变频器供电的电机，定子采用扇形片的电机等。
这些电机的轴承部位需采用绝缘来阻断轴电流的回路，使其不能闭合，形成不了通路，从而达到保护轴承的目的，如申请号为CN200620091846.1的中国实用新型专利公开了一种带有涂层的电机调心轴承座，其在电机调心轴承座内喷涂有防止轴电流产生的涂层，使用喷涂工艺喷涂，可有效的防止轴电流的产生。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层及其制备方法，用于防止交流电机产生轴电流，其能够得到致密涂层，显著地提高了氧化铝涂层的机械强度和绝缘性能。
本发明解决上述问题的技术方案如下：
防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层，由表及里分别包括绝缘表层、粘结底层和粗化层；
所述绝缘涂层的绝缘性能为：DC500V，电阻值≥50MΩ；
同时，所述绝缘涂层的抗拉强度性能为：Rm≥40MPa。
作为上述技术方案的优选，所述粗化层由白刚玉砂经喷砂形成。
作为上述技术方案的优选，所述白刚玉砂的目数为24目，所述粗化层的表面粗糙度为Ra=6~10μm。
作为上述技术方案的优选，所述粘结底层由Ni5Al粉末喷涂而成，其厚度为0.035~0.065mm。
作为上述技术方案的优选，所述绝缘表层由AT3粉末喷涂而成，其厚度为0.20~0.25mm。
作为上述技术方案的优选，所述绝缘表层的孔隙内还包括有环氧树脂类封孔剂。
防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层的制备方法，包括如下步骤：
①基体预处理：在电机轴两端轴承档位置预先切下0.15~0.20mm涂层的预留位置，采用有机溶剂超声清洗去除油渍；
②表面粗化：采用白刚玉砂对所述预留位置处进行表面喷砂处理，形成粗化层，使处理后表面粗糙度达到Ra=6~10μm；
③等离子喷涂：采用等离子喷涂设备，以Ni5Al粉末作为粘结底层材料，喷涂形成厚度为厚度为0.035~0.065mm的粘结底层，然后在所述粘结底层上以AT3粉末为材料喷涂形成厚度为0.20~0.25mm的绝缘面层，喷涂时要使得粉末融化充分；
AT3粉末即为包含有3wt%的氧化铝符合陶瓷材料；
Ni5Al粉末又称铝包镍，Ni含量95%，AL含量5%，一种放热性自粘结打底涂层材料，主要作用是增加涂层与基材的结合强度，缓和涂层应力。
④孔隙封闭：采用环氧树脂类涂层封孔剂对绝缘涂层进行渗透封孔；
⑤磨削：将绝缘涂层磨削至成品尺寸，可采用粗中细三种粒度的金刚石砂轮进行磨削。
作为上述技术方案的优选，步骤②中，喷涂时对电机轴喷涂部位的端部卡簧槽位置用夹具保护。
作为上述技术方案的优选，步骤③中，采用功率为80KW等离子喷涂设备制备涂层，其中，制备粘结底层时，喷涂功率为25kW，制备绝缘表层时，喷涂功率为45kW。
作为上述技术方案的优选，步骤③中，电机轴两端轴承档的温度采用风冷和喷涂速度进行控制，以缓和过程热应力对涂层的影响。
综上所述，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例提供一种防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层及其制备方法，用于防止交流电机产生轴电流，其能够得到致密涂层，显著地提高了氧化铝涂层的机械强度和绝缘性能；
经测试：
其绝缘性能为：DC500V，电阻值≥50MΩ；
涂层抗拉强度性能为：Rm≥40MPa。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面以实施例对本发明进行详细说明。
实施例1：防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层，由表及里分别为绝缘表层、粘结底层和粗化层；
其中，绝缘表层由AT3粉末喷涂而成，孔隙内还包括有环氧树脂类封孔剂，绝缘表层的厚度为0.20mm；粘结底层由Ni5Al粉末喷涂而成，其厚度为0.05mm；粗化层由24目的白刚玉砂喷砂而成，粗化层的表面粗糙度为Ra=6μm；
其绝缘性能为：DC500V，电阻值52MΩ；
涂层抗拉强度性能为：Rm40MPa。
实施例2：防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层，与实施例1的不同之处在于：绝缘表层厚度为0.25mm；粘结底层的厚度为0.035mm；粗化层的表面粗糙度为Ra=10μm；
其绝缘性能为：DC500V，电阻值50MΩ；
涂层抗拉强度性能为：Rm41.5MPa。
实施例3：防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层，与实施例1的不同之处在于：绝缘表层厚度为0.22mm；粘结底层的厚度为0.065mm；粗化层的表面粗糙度为Ra=8μm；
其绝缘性能为：DC500V，电阻值53MΩ；
涂层抗拉强度性能为：Rm41MPa。
实施例4：实施例1所述的绝缘涂层的制备方法，包括如下步骤：
①基体预处理：在电机轴两端轴承档位置预先切下涂层的预留位置，采用丙酮超声清洗30mins以去除油渍；
②表面粗化：采用24目的白刚玉砂对所述预留位置处进行表面喷砂处理，形成粗化层，压缩空气压力为0.6MPa，使处理后表面粗糙度达到Ra=6μm，喷涂时对电机轴喷涂部位的端部卡簧槽位置用夹具保护；
压缩空气为喷砂处理时使用。砂粒受压缩空气推动加速射向基材，形成所需粗糙表面。压缩空气压力大小跟喷砂后基材表面粗糙度有关系。
③等离子喷涂：采用功率为80KW的等离子喷涂设备，以Ni5Al粉末作为粘结底层材料，喷涂形成厚度为厚度为0.05mm的粘结底层，然后在所述粘结底层上以AT3粉末为材料喷涂形成厚度为0.20mm的绝缘面层，其中，制备粘结底层时，喷涂功率为25kW，制备绝缘表层时，喷涂功率为45kW，电机轴两端轴承档的温度采用风冷和喷涂速度进行控制，以缓和过程热应力对涂层的影响；
④孔隙封闭：采用环氧树脂类涂层封孔剂对绝缘涂层进行渗透封孔；
⑤磨削：采用粗中细三种粒度的金刚石砂轮将绝缘涂层磨削至成品尺寸。
实施例5：实施例2所述的绝缘涂层的制备方法，包括如下步骤：
①基体预处理：在电机轴两端轴承档位置预先切下涂层的预留位置，采用丙酮超声清洗30mins以去除油渍；
②表面粗化：采用24目的白刚玉砂对所述预留位置处进行表面喷砂处理，形成粗化层，压缩空气压力为0.6MPa，使处理后表面粗糙度达到Ra=10μm，喷涂时对电机轴喷涂部位的端部卡簧槽位置用夹具保护；
压缩空气为喷砂处理时使用。砂粒受压缩空气推动加速射向基材，形成所需粗糙表面。压缩空气压力大小跟喷砂后基材表面粗糙度有关系。
③等离子喷涂：采用功率为80KW的等离子喷涂设备，以Ni5Al粉末作为粘结底层材料，喷涂形成厚度为厚度为0.035mm的粘结底层，然后在所述粘结底层上以AT3粉末为材料喷涂形成厚度为0.25mm的绝缘面层，其中，制备粘结底层时，喷涂功率为25kW，制备绝缘表层时，喷涂功率为45kW，电机轴两端轴承档的温度采用风冷和喷涂速度进行控制，以缓和过程热应力对涂层的影响；
④孔隙封闭：采用环氧树脂类涂层封孔剂对绝缘涂层进行渗透封孔；
⑤磨削：采用粗中细三种粒度的金刚石砂轮将绝缘涂层磨削至成品尺寸。
实施例6：实施例3所述的绝缘涂层的制备方法，包括如下步骤：
①基体预处理：在电机轴两端轴承档位置预先切下涂层的预留位置，采用丙酮超声清洗30mins以去除油渍；
②表面粗化：采用24目的白刚玉砂对所述预留位置处进行表面喷砂处理，形成粗化层，压缩空气压力为0.6MPa，使处理后表面粗糙度达到Ra=8μm，喷涂时对电机轴喷涂部位的端部卡簧槽位置用夹具保护；
压缩空气为喷砂处理时使用。砂粒受压缩空气推动加速射向基材，形成所需粗糙表面。压缩空气压力大小跟喷砂后基材表面粗糙度有关系。
③等离子喷涂：采用功率为80KW的等离子喷涂设备，以Ni5Al粉末作为粘结底层材料，喷涂形成厚度为厚度为0.065mm的粘结底层，然后在所述粘结底层上以AT3粉末为材料喷涂形成厚度为0.22mm的绝缘面层，其中，制备粘结底层时，喷涂功率为25kW，制备绝缘表层时，喷涂功率为45kW，电机轴两端轴承档的温度采用风冷和喷涂速度进行控制，以缓和过程热应力对涂层的影响；
④孔隙封闭：采用环氧树脂类涂层封孔剂对绝缘涂层进行渗透封孔；
⑤磨削：采用粗中细三种粒度的金刚石砂轮将绝缘涂层磨削至成品尺寸。

Claims (10)

1.防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层，其特征在于：
由表及里分别包括绝缘表层、粘结底层和粗化层；
所述绝缘涂层的绝缘性能为：DC500V，电阻值≥50MΩ；
同时，所述绝缘涂层的抗拉强度性能为：Rm≥40MPa。
2.根据权利要求1所述的防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层，其特征在于：所述粗化层由白刚玉砂经喷砂形成。
3.根据权利要求2所述的防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层，其特征在于：所述白刚玉砂的目数为24目，所述粗化层的表面粗糙度为Ra=6~10μm。
4.根据权利要求1所述的防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层，其特征在于：所述粘结底层由Ni5Al粉末喷涂而成，其厚度为0.035~0.065mm。
5.根据权利要求1所述的防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层，其特征在于：所述绝缘表层由AT3粉末喷涂而成，其厚度为0.20~0.25mm。
6.根据权利要求1所述的防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层，其特征在于：所述绝缘表层的孔隙内还包括有环氧树脂类封孔剂。
7.防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
①基体预处理：在电机轴两端轴承档位置预先切下涂层的预留位置，采用有机溶剂超声清洗去除油渍；
②表面粗化：采用白刚玉砂对所述预留位置处进行表面喷砂处理，形成粗化层，使处理后表面粗糙度达到Ra=6~10μm；
③等离子喷涂：采用等离子喷涂设备，以Ni5Al粉末作为粘结底层材料，喷涂形成厚度为厚度为0.035~0.065mm的粘结底层，然后在所述粘结底层上以AT3粉末为材料喷涂形成厚度为0.20~0.25mm的绝缘面层；
④孔隙封闭：采用环氧树脂类涂层封孔剂对绝缘涂层进行渗透封孔；
⑤磨削：将绝缘涂层磨削至成品尺寸。
8.根据权利要求7所述的防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层的制备方法，其特征在于：步骤②中，喷涂时对电机轴喷涂部位的端部卡簧槽位置用夹具保护。
9.根据权利要求7所述的防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层的制备方法，其特征在于：步骤③中，采用功率为80KW等离子喷涂设备制备涂层，其中，制备粘结底层时，喷涂功率为25kW，制备绝缘表层时，喷涂功率为45kW。
10.根据权利要求7所述的防止轴电流产生的热喷涂绝缘涂层的制备方法，其特征在于：步骤③中，电机轴两端轴承档的温度采用风冷和喷涂速度进行控制，以缓和过程热应力对涂层的影响。
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