具有双层涂层的涡轮增压器压缩机叶轮和用于制造其的方法技术

本发明专利技术涉及具有双层涂层的涡轮增压器压缩机叶轮和用于制造其的方法。该压缩机叶轮包括限定旋转轴线的毂部分和从毂部分径向向外延伸的多个叶片。多个叶片中的每个包括前缘，形成压缩机叶轮的诱导器部分。叶片还包括后缘，形成压缩机叶轮的导流器部分。诱导器部分相对于沿着压缩机叶轮的空气流沿着旋转轴线从导流器部分纵向向前定位。毂部分和多个叶片包括基体金属。毂部分和多个叶片的基体金属涂覆有包括化学镀镍

【技术实现步骤摘要】
具有双层涂层的涡轮增压器压缩机叶轮和用于制造其的方法


[0001]本公开大体上涉及涡轮增压器部件和用于制造涡轮增压器部件的方法。更特别地，本公开涉及具有化学镀镍
‑
磷基底层和硬铬顶层的双层涂层的涡轮增压器压缩机叶轮和用于制造其的方法。

技术介绍

[0002]用于汽油和柴油内燃发动机的涡轮增压器是本领域中已知的装置，其用于通过使用离开发动机的排气的热量和体积流来对被导引到发动机的燃烧室的进气流加压或增压。具体地，离开发动机的排气以导致排气驱动的涡轮叶轮在壳体内自旋的方式被导引到涡轮增压器的涡轮壳体中。排气驱动的涡轮叶轮安装到轴的一个端部上，该轴是安装到轴的相对端部上并容纳在压缩机壳体中的径流式空气压缩机所共有的。因此，涡轮叶轮的旋转作用还导致空气压缩机在与涡轮壳体分离的涡轮增压器的压缩机壳体内自旋。空气压缩机的自旋作用导致进气进入压缩机壳体，并在其与燃料混合并在发动机燃烧室内燃烧之前被加压或增压到期望的量。
[0003]近年来，以政府立法的形式存在着对减少诸如NO
x
和颗粒物(PM)的内燃发动机排放物的越来越大的压力。当燃烧室中的温度为约2500
°
F或更高时，可能形成氮氧化物(NO
x
)。在这些升高的温度下，燃烧室中的氮和氧可能化学结合而形成氧化亚氮。
[0004]排气再循环(EGR)是一种已经用来降低排气中NO
x
的水平的方法。在EGR系统中，一些原本会排出到环境中的排气被再循环到进气流中。再循环的排气已经燃烧，并且具有显著更低的氧含量，所以它们在再循环时不会再燃烧。排气可以取代一些正常的进气充气。结果，燃烧过程可以冷却几百度，从而可以减少NO
x
的形成。
[0005]然而，EGR的使用导致从再循环排气中冷凝出的水量增加。冷凝的水量可以取决于例如温度、湿度和发动机的操作速度。如果冷凝的水滴冲击自旋的压缩机叶轮，则随着时间的推移可能观察到侵蚀效应。结果，部件可能过早失效。
[0006]为了克服这一问题，一些涡轮增压器制造商开发了由钛合金制成的诸如压缩机叶轮的压缩机级部件。然而，由于几个原因，钛的使用可能不是期望的。首先，钛比铝显著更贵，并且更难加工，因此增加了生产涡轮增压器单元的成本。其次，钛比铝重，并且因此增加了压缩机叶轮的转动惯量。结果，涡轮增压器可能比采用铝叶轮的其他方面等效的单元响应更慢。
[0007]因此，希望提供能够承受水滴的侵蚀效应而不需要使用诸如钛的更重且更昂贵的材料的涡轮增压器压缩机叶轮。此外，希望提供这样的涡轮增压器压缩机叶轮，其能够用现有技术容易地制造，并且不会导致显著的额外制造复杂性或费用。此外，结合附图和本专利技术主题的该
技术介绍
，本专利技术主题的其他期望特征和特性将从本专利技术主题的后续详细描述和所附权利要求书中变得显而易见。

技术实现思路

[0008]本文公开了具有化学镀镍
‑
磷基底层和硬铬顶层的双层涂层的涡轮增压器压缩机叶轮和用于制造其的方法。
[0009]在示例性实施例中，用于涡轮增压器的压缩机叶轮包括限定旋转轴线的毂部分和从毂部分径向地向外延伸的多个叶片。多个叶片中的每个叶片包括前缘，多个叶片中的每个叶片的前缘形成压缩机叶轮的诱导器部分。多个叶片中的每个叶片还包括后缘，多个叶片中的每个叶片的后缘形成压缩机叶轮的导流器部分。诱导器部分相对于沿着压缩机叶轮的空气流沿着旋转轴线从导流器部分纵向地向前定位。毂部分和多个叶片包括基体金属。毂部分和多个叶片的基体金属在其上直接涂覆包括化学镀镍
‑
磷的第一涂覆层。在第一涂覆层上直接涂覆包括硬铬的第二涂覆层。第二涂覆层具有在诱导器部分处最大的厚度，第二涂覆层的厚度朝向导流器部分向后减小，使得第二涂覆层的厚度在多个叶片中的每个叶片的后缘处或后缘的纵向地向前为约零微米。
[0010]在另一个示例性实施例中，用于制造用于涡轮增压器的双层涂覆压缩机叶轮的方法包括提供或获得基体压缩机叶轮的步骤。基体压缩机叶轮包括限定旋转轴线的毂部分和从毂部分径向地向外延伸的多个叶片。多个叶片中的每个叶片包括前缘，多个叶片中的每个叶片的前缘形成压缩机叶轮的诱导器部分。多个叶片中的每个叶片还包括后缘，多个叶片中的每个叶片的后缘形成压缩机叶轮的导流器部分。诱导器部分相对于沿着压缩机叶轮的空气流沿着旋转轴线从导流器部分纵向地向前定位。毂部分和多个叶片包括基体金属。该方法还包括在毂部分和多个叶片的基体金属上形成包括化学镀镍
‑
磷的第一涂覆层的步骤。形成第一涂覆层包括将基体压缩机叶轮浸入包括镍阳离子和氧化磷阴离子的化学镀镍
‑
磷镀浴中。此外，该方法包括在第一涂覆层上形成包括硬铬的第二涂覆层的步骤。第二涂覆层具有在诱导器部分处最大的厚度，第二涂覆层的厚度朝向导流器部分向后减小，使得第二涂覆层的厚度在多个叶片中的每个叶片的后缘处或后缘的纵向地向前为约零微米。形成第二涂覆层包括：将涂有第一涂覆层的压缩机叶轮浸入包括铬的氧化物和硫的酸的铬镀浴中；以及使用阳极和阴极施加电流，其中涂覆有第一涂覆层的压缩机叶轮用作阴极。诱导器部分在铬镀浴中面向阳极定向。
[0011]提供本
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念将在下面的具体实施方式中进一步描述。本
技术实现思路
不旨在标识要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不旨在用于帮助确定要求保护的主题的范围。
附图说明
[0012]下文将结合以下附图描述本专利技术主题，其中相同的数字表示相同的元件，并且其中：图1是根据本公开的一些实施例的包括涡轮增压器的示例性内燃发动机的系统视图；图2是如在图1的涡轮增压器中使用的压缩机叶轮的前视图；图3是图2中描绘的压缩机叶轮的右侧横截面图；图4是如在图1的涡轮增压器中使用的压缩机级的左侧横截面图，其主叶片以全子午视图投影到页面的平面上；和
图5是示出了根据本公开的一些实施例的用于制造压缩机叶轮的方法的流程图。
具体实施方式
[0013]以下详细描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本专利技术或本专利技术的应用和用途。如本文所用，词语“示例性的”意味着“用作示例、实例或说明”。因此，本文描述为“示例性”的任何实施例不一定被解释为相比其他实施例优选或有利。本文所述的所有实施例都是示例性实施例，其提供用于使本领域技术人员能够制造或使用本专利技术，而不是限制本专利技术的范围，本专利技术的范围由权利要求书限定。此外，并不意图受前面的
、
技术介绍
、
技术实现思路
或以下具体实施方式中呈现的任何明示或暗示的理论的约束。
[0014]除非具体说明或从上下文中显而易见，如本文所用，术语“约”被理解为在本领域的正常公差的范围内，例如在平均值的2个标准差内。“约”可以理解为在规定值的10%、5%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%内。“约”可以备选地理解为暗示所述的精确值。除非上下文另有清楚说明，否则本文提供的所有数值都由术语“约”修饰。
[0015]本公开总体上涉及具有化学镀镍...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于涡轮增压器的压缩机叶轮，包括：毂部分，其限定旋转轴线；和多个叶片，其从所述毂部分径向地向外延伸，其中，所述多个叶片中的每个叶片包括前缘，所述多个叶片中的每个叶片的所述前缘形成所述压缩机叶轮的诱导器部分，其中，所述多个叶片中的每个叶片包括后缘，所述多个叶片中的每个叶片的所述后缘形成所述压缩机叶轮的导流器部分，所述诱导器部分相对于沿着所述压缩机叶轮的空气流沿着旋转轴线从所述导流器部分纵向地向前定位，其中，所述毂部分和所述多个叶片包括基体金属，其中，所述毂部分和所述多个叶片的所述基体金属在其上直接涂覆包括化学镀镍
‑
磷的第一涂覆层，其中，所述第一涂覆层在其上直接涂覆包括硬铬的第二涂覆层，并且其中，所述第二涂覆层具有在所述诱导器部分处最大的厚度，所述第二涂覆层的厚度朝向所述导流器部分向后减小，使得所述第二涂覆层的厚度在所述多个叶片中的每个叶片的所述后缘处或所述后缘的纵向地向前为约零微米。2.根据权利要求1所述的压缩机叶轮，其中，所述基体金属包括铝或其合金。3.根据权利要求1所述的压缩机叶轮，其中，包括化学镀镍
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磷的所述第一涂覆层在所述毂部分和所述多个叶片上具有从约5微米至约30微米的恒定厚度。4.根据权利要求1所述的压缩机叶轮，其中，包括化学镀镍
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磷的所述第一涂覆层包括约10重量%至约15重量%的磷含量。5.根据权利要求1所述的压缩机叶轮，其中，包括硬铬的所述第二涂覆层具有大于约800HV的硬度。6.根据权利要求1所述的压缩机叶轮，其中，在所述诱导器部分处的所述第二涂覆层的厚度为约5微米至约25微米。7.根据权利要求1所述的压缩机叶轮，其中，所述第二涂覆层的厚度以逐步渐缩的方式向后朝...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：盖瑞特交通一公司，
类型：发明
国别省市：