一种空压机转子表面AlCrNx涂层的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种空压机转子表面AlCrNx涂层的制备方法，包括以下步骤：步骤1）、超声清洗；将光整加工后的转子安装在超声清洗设备上完成清洗；步骤2）、烘干；将清洗结束后的转子送入烘烤箱进行烘干；步骤3）、装夹；将经步骤2）烘干的转子使用转子工件装夹装置装夹固定；步骤4）、离子镀膜；对转子工件装夹装置装夹的转子进行离子镀膜，完成转子表面AlCrNx涂层的沉积。通过本发明专利技术，采用多弧离子镀膜的方法，利用专用转子镀膜装置，在转子基体材料表面沉积一层牢固致密的AlCrNx涂层。可用于批量空压机转子表面性能强化，转子寿命可提高20%以上。

【技术实现步骤摘要】
一种空压机转子表面AlCrNx涂层的制备方法
本专利技术涉及一种空压机转子表面AlCrNx涂层的制备方法，属于材料表面强化领域。
技术介绍
国内大多采用球磨铸铁材料生产非接触式螺杆空压机转子，利用球状石墨微观结构具有的自润滑特性，并对齿面加以特有的处理工艺，来减小因转子磨损而导致气量下降的影响。随着空压机应用范围的扩大，对转子的硬度和耐磨性能要求越来越高。因此，在不改变转子原有制造材料的基础上，通过表面强化工艺方法的改进，提高转子的硬度和耐磨性能尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有问题，提供一种空压机转子表面AlCrNx涂层的制备方法。本专利技术的目的是这样实现的，一种空压机转子表面AlCrNx涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)、超声清洗；将光整加工后的转子安装在超声清洗设备上完成清洗；步骤2)、烘干；将清洗结束后的转子送入烘烤箱进行烘干；步骤3)、装夹；将经步骤2)烘干的转子使用转子工件装夹装置装夹固定；步骤4)、离子镀膜；对转子工件装夹装置装夹的转子进行离子镀膜，完成转子表面AlCrNx涂层的沉积。步骤1)中，转子安装在超声清洗设备上完成七次清洗，包括以下步骤：1-1)、转子在第一清洗槽中浸泡，预热温度85℃，搅拌和转动清洗，时间为360s；1-2)、转子在第二清洗槽祛除表面清洗液，继续漂洗转子表面，时间为480s；1-3)、转子在第三清洗槽进行酸洗，去除表面铁锈Fe2O3，时间为90s；1-4)、转子在第四清洗槽祛除表面清洗液，继续漂洗转子表面，时间为480s；1-5)、转子在第五清洗槽进行碱洗，去除表面氧化物并中和表面残留酸介质，时间为90s；1-6)、转子在第六清洗槽充分冲洗去除转子表面残留物，使得转子表面清洁中性，时间为400s；1-7)、转子在第七清洗槽再次加温，搅拌清洗转子表面，时间为100s。步骤2)中，将清洗结束后的转子送入烘烤箱进行两次烘干，包括以下步骤：2-1)、第一次烘干，将清洗结束后的转子送入烘烤箱，去除表面水迹，时间为600s；2-2)、第二次烘干，将第一次烘干后的转子送入另一个烘烤箱，保持温度，等待镀膜。步骤3)中，所述转子工件装夹装置包括第一上锁紧螺母、上夹具板、第二上锁紧螺母、第三上锁紧螺母、上可调支杆、下可调支杆、第一下锁紧螺母、下夹具板、轴承、中心轴；所述第一上锁紧螺母、第二上锁紧螺母和第三上锁紧螺母与上可调支杆连接；所述上可调支杆包括第一上支杆、第二上支杆，第一上支杆外设有外螺纹，第一上支杆底端内部设有内螺纹腔，第二上支杆上端外部设有与第一上支杆底端内螺纹腔相匹配的外螺纹，第二上支杆底端外部设有与转子上端转子内螺纹腔相匹配的外螺纹，第二上支杆通过旋于第一上支杆的内螺纹腔，使得上可调支杆整体伸长或缩短；所述上夹具板上设有上夹具凹槽，上可调支杆的第一上支杆穿于上夹具凹槽，且第一上支杆上部旋有第一上锁紧螺母，上夹具板下部的第一上支杆上旋有第二上锁紧螺母，所述第三上锁紧螺母固定于第一上支杆上；通过第一上锁紧螺母、第二上锁紧螺母均向上夹具板方向旋紧，使得上可调支杆固定于上夹具板上，向转子方向旋转第三上锁紧螺母至靠近第二上支杆顶端处，锁紧上可调支杆长度；所述第一下锁紧螺母与下可调支杆连接；所述下可调支杆包括第一下支杆、第二下支杆，第一下支杆外设有外螺纹，第一下支杆底端内部设有内螺纹腔，第二下支杆上端外部设有与第一下支杆底端内螺纹腔相匹配的外螺纹，第一下支杆顶端外部设有与转子下端转子内螺纹腔相匹配的外螺纹，第二下支杆通过旋于第一下支杆的内螺纹腔，使得下可调支杆整体伸长或缩短；所述下夹具板上设有螺纹孔，下可调支杆的第二下支杆底部设有与螺纹孔相匹配的外螺纹，第二下支杆的外螺纹旋于下夹具板的螺纹孔内，使得下可调支杆固定于下夹具板上；所述第一下锁紧螺母固定于第一下支杆上，向转子方向旋转第一下锁紧螺母至与靠近第二下支杆顶端处，锁紧下可调支杆长度；所述转子夹于上可调支杆的第二上支杆、下可调支杆的第一下支杆之间；所述上夹具板的中心设有上穿孔，下穿孔内固定有上轴承，下夹具板的中心设有下穿孔，下穿孔内固定有下轴承，所述中心轴穿过上轴承、下轴承，且中心轴固定于轴承和轴承的轴承内圈；上夹具板、下夹具板绕中心轴转动，中心轴与外部电机传动连接；还设有涂层装置，涂层装置内设有腔体，转子工件装夹装置置于涂层装置的腔体内，涂层装置的腔体顶部设有真空测量系统、活动窗，腔体的左侧自上而下依次设有水循环系统、第二靶、第四靶、第六靶、第八靶，腔体的右侧自上而下依次设有第一靶、第三靶、第五靶、第七靶，腔体的底部设有氩气通道、分子泵；步骤4)中，离子镀膜；离子镀膜过程包括下面几步：1)开机、抽真空；打开水循环系统、分子泵，抽真空，通过真空测量系统测量涂层装置内的真空度，直到真空度达到3.0×10-3Pa，时间约为150min；2)刻蚀；当真空度为5.0×10-1Pa时，通过氩气通道输入氩气，开始刻蚀，此时氮氩比为10:13，偏压100V，离柱电流160A，时间为15min；3)辉光清洗；真空度变为1.5Pa，氮氩比为50:13，偏压上升到800V，中心轴在外部电机带动下旋转，通过活动窗观察靶表面弧光正常情况，时间为5min；4)轰击；第一靶产生第一弧，第二靶产生第二弧，第三靶产生第三弧，第四靶产生第四弧，第五靶产生第五弧，第六靶产生第六弧，第七靶产生第七弧，第八靶产生第八弧，通过活动窗观察起弧情况，第一弧和第五弧开始工作，弧电流为145A，此时真空度为7.0×10-1Pa，偏压降为500v，持续时间为120s；5)打底；第一弧、第二弧、第五弧和第六弧开始工作，第一弧、第二弧、第五弧、第六弧的弧电流为145A，真空度变为6.0×10-1Pa，氮氩比为21:20，偏压降至300v，离柱电流降至110A，时间为5min；6)分步镀膜；第一次镀膜时，第一弧、第三弧、第五弧、第七弧、第八弧、第六弧、第四弧、第二弧全部开始工作，弧电流均为145A，此时真空度为5.0×10-1Pa，氮氩比为23:20，偏压降至100v，时间为25min；第二次镀膜时，偏压上升到120v，持续时间55min；第三次镀膜时，氮氩比变为25:20，偏压上升到150v，持续时间40min；镀膜总时长为120min，镀膜时工作温度为350℃。本专利技术针对非接触式螺杆空压机转子的工作特点，专利技术一种提高转子表面硬度和耐磨性能的方法，在不改变现有转子基体材料的基础上，采用多弧离子镀膜的方法，利用专用转子镀膜装置，在转子基体材料表面沉积一层牢固致密的AlCrNx涂层。本专利技术的技术方案是：一种空压机转子表面AlCrNx涂层的制备方法及装置，所述制备方法由超声清洗、烘干、装夹和离子镀膜四个步骤完成；所述超声清洗将光整加工后的转子安装在超声清洗设备上完成七次清洗，达到去油、去锈和去污效果。所述烘干将清洗结束后的转子送本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空压机转子表面AlCrNx涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1)、超声清洗；将光整加工后的转子(6)安装在超声清洗设备上完成清洗；/n步骤2)、烘干；将清洗结束后的转子(6)送入烘烤箱进行烘干；/n步骤3)、装夹；将经步骤2)烘干的转子(6)使用转子工件装夹装置装夹固定；/n步骤4)、离子镀膜；对转子工件装夹装置装夹的转子进行离子镀膜，完成转子表面AlCrNx涂层的沉积。/n

【技术特征摘要】
1.一种空压机转子表面AlCrNx涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)、超声清洗；将光整加工后的转子(6)安装在超声清洗设备上完成清洗；
步骤2)、烘干；将清洗结束后的转子(6)送入烘烤箱进行烘干；
步骤3)、装夹；将经步骤2)烘干的转子(6)使用转子工件装夹装置装夹固定；
步骤4)、离子镀膜；对转子工件装夹装置装夹的转子进行离子镀膜，完成转子表面AlCrNx涂层的沉积。


2.根据权利要求1所述的一种空压机转子表面AlCrNx涂层的制备方法，其特征在于，步骤1)中，转子安装在超声清洗设备上完成七次清洗，超声清洗设备上设有第一清洗槽、第二清洗槽、第三清洗槽、第四清洗槽、第五清洗槽、第六清洗槽、第七清洗槽，清洗包括以下步骤：
1-1)、转子在第一清洗槽中浸泡，预热温度85℃，搅拌和转动清洗，时间为360s；
1-2)、转子在第二清洗槽祛除表面清洗液，继续漂洗转子表面，时间为480s；
1-3)、转子在第三清洗槽进行酸洗，去除表面铁锈Fe2O3，时间为90s；
1-4)、转子在第四清洗槽祛除表面清洗液，继续漂洗转子表面，时间为480s；
1-5)、转子在第五清洗槽进行碱洗，去除表面氧化物并中和表面残留酸介质，时间为90s；
1-6)、转子在第六清洗槽充分冲洗去除转子表面残留物，使得转子表面清洁中性，时间为400s；
1-7)、转子在第七清洗槽再次加温，搅拌清洗转子表面，时间为100s。


3.根据权利要求1所述的一种空压机转子表面AlCrNx涂层的制备方法，其特征在于，步骤2)中，将清洗结束后的转子送入烘烤箱进行两次烘干，包括以下步骤：
2-1)、第一次烘干，将清洗结束后的转子送入烘烤箱，去除表面水迹，时间为600s；
2-2)、第二次烘干，将第一次烘干后的转子送入另一个烘烤箱，保持温度，等待镀膜。


4.根据权利要求1所述的一种空压机转子表面AlCrNx涂层的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述转子工件装夹装置包括第一上锁紧螺母(1)、上夹具板(2)、第二上锁紧螺母(3)、第三上锁紧螺母(4)、上可调支杆(5)、下可调支杆(7)、第一下锁紧螺母(8)、下夹具板(9)、轴承(10)、中心轴(11)；
所述第一上锁紧螺母(1)、第二上锁紧螺母(3)和第三上锁紧螺母(4)与上可调支杆(5)连接；所述上可调支杆(5)包括第一上支杆(5-1)、第二上支杆(5-2)，第一上支杆(5-1)外设有外螺纹，第一上支杆(5-1)底端内部设有内螺纹腔，第二上支杆(5-2)上端外部设有与第一上支杆(5-1)底端内螺纹腔相匹配的外螺纹，第二上支杆(5-2)底端外部设有与转子(6)上端内螺纹腔相匹配的外螺纹，第二上支杆(5-2)通过旋于第一上支杆(5-1)的内螺纹腔，使得上可调支杆(5)整体伸长或缩短；所述上夹具板(2)上设有上夹具凹槽，上可调支杆(5)的第一上支杆(5-1)穿于上夹具凹槽，且第一上支杆(5-1)上部旋有第一上锁紧螺母(1)，上夹具板(2)下部的第一上支杆(5-1)上旋有第二上锁紧螺母(3)，所述第三上锁紧螺母(4)固定于第一上支杆(5-1)上；通过第一上锁紧螺母(1)、第二上锁紧螺母(3)均向上夹具板(2)方向旋紧，使得上可调支杆(5)固定于上夹具板(2)上，向转子方向旋转第三上锁紧螺母(4)至靠近第二上支杆(5-2)顶端处，锁紧上可调支杆(5)长度；
所述第一下锁紧螺母(8)与下可调支杆(7)连接；所述下可调支杆(7)包括第一下支杆(7-1)、第二下支杆(7-2)，第一下支杆(...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵毅红，何玉龙，陈荣发，陈倩钰，王笃雄，余晶晶，李子亮，周晓进，耿浩然，王自力，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32