一種三螺桿泵機(jī)筒及三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法
【專利摘要】一種三螺桿泵機(jī)筒及三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，屬于材料表面改性【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有三螺桿泵橡膠襯套對(duì)溫度敏感度高、容易老化且具有各向異性的問題。本發(fā)明所述的一種三螺桿泵機(jī)筒，該泵機(jī)筒的內(nèi)壁鍍有一層陶瓷膜，該陶瓷膜的硬度在800HV以上，膜層厚度大于50μm，該陶瓷膜具有高精度、高耐磨度、對(duì)溫度變化不敏感且不易與酸堿介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的特性。本發(fā)明所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，首先利用脈沖電源對(duì)填充有堿性工作液的泵機(jī)筒通電，使泵機(jī)筒內(nèi)壁在電化學(xué)反應(yīng)下生成Al2O3薄膜，然后再利用激光器對(duì)生成的薄膜表面進(jìn)行掃描，使薄膜表面平整。本發(fā)明適用于泵機(jī)筒表面進(jìn)行陶瓷化加工。
【專利說明】一種三螺桿泵機(jī)筒及三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料表面改性【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]三螺桿泵作為最常用的泵種之一，廣泛應(yīng)用于石油、機(jī)械、冶金等諸多領(lǐng)域。三螺桿泵在工作過程中，通過主螺桿與從動(dòng)螺桿上螺紋槽相互嚙合以及它們與襯套內(nèi)表面的配合，在泵的進(jìn)口與出口之間形成多級(jí)密封室，并由這些連續(xù)的密封室將液體從泵的進(jìn)口輸送到出口，從而形成一個(gè)連續(xù)、平穩(wěn)、軸向移動(dòng)的壓力液體。三螺桿泵的中間主動(dòng)螺桿，通過原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速約為1450?2900r/min。螺桿襯套是三螺桿泵的重要組成部件，其承受著傳輸介質(zhì)所產(chǎn)生的流體壓力、螺桿對(duì)其的機(jī)械作用力以及工作過程中由摩擦所產(chǎn)生的熱作用力。此外，由于螺桿泵所傳輸?shù)慕橘|(zhì)的種類不同，有時(shí)介質(zhì)的潤滑性較差或者含有微量雜質(zhì)。這些因素都會(huì)導(dǎo)致襯套發(fā)生一定程度的變形，當(dāng)襯套變形達(dá)到一定程度時(shí)，其與螺桿間的磨損將會(huì)加劇，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)“卡死”現(xiàn)象，這些都影響泵的工作效率和使用壽命O
[0003]目前，市面上的三螺桿泵襯套多選用的是耐油橡膠材料(如丁腈橡膠、丁苯橡膠等)。雖然橡膠作為是一種高彈性的高分子材料具有金屬材料和其它高分子材料所不具備的優(yōu)良性能(如耐磨性和耐油性等)，但其對(duì)溫度的高敏感性以及自身易老化和材料在力學(xué)方面上的各向異性等特性，嚴(yán)重地限制了橡膠材料的應(yīng)用，同時(shí)也成為導(dǎo)致三螺桿泵失效的主要因素。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有三螺桿泵橡膠襯套對(duì)溫度敏感度高、容易老化且具有各向異性的問題，現(xiàn)提供一種三螺桿泵機(jī)筒及三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法。
[0005]一種三螺桿泵機(jī)筒，該泵機(jī)筒的內(nèi)壁鍍有一層陶瓷膜，該層陶瓷膜包括90%至95%的Al2O3,厚度在50 μ m至70 μ m之間，硬度在800HV。
[0006]一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，該方法包括以下步驟:
[0007]步驟一:對(duì)泵機(jī)筒的內(nèi)表面進(jìn)行陶瓷膜層制備，具體過程為:
[0008]利用端蓋將待處理泵機(jī)筒的一端密封，并向泵機(jī)筒的腔內(nèi)充入堿性工作液；
[0009]將三個(gè)體積不同的碳棒均浸入泵機(jī)筒腔內(nèi)的堿性工作液中，且保持三個(gè)體積不同的碳棒不與泵機(jī)筒的內(nèi)壁接觸；
[0010]利用直流脈沖電源在三個(gè)體積不同的碳棒與泵機(jī)筒的外壁之間施加直流脈沖；
[0011]同時(shí)利用堿性工作液循環(huán)泵通過循環(huán)入口管和循環(huán)出口管對(duì)泵機(jī)筒內(nèi)的堿性工作液進(jìn)行循環(huán)冷卻，保證堿性工作液的溫度不高于40°c ；
[0012]當(dāng)泵機(jī)筒的內(nèi)表面產(chǎn)生的膜層厚度達(dá)到所設(shè)定電壓所能擊穿的最大厚度時(shí)，執(zhí)行
步驟二；[0013]步驟二:對(duì)上述陶瓷膜層制備后的泵機(jī)筒進(jìn)行相變硬化處理，具體過程為:將步驟一陶瓷膜層制備后的泵機(jī)筒的端蓋拆卸下來，并固定在激光器工作臺(tái)上；
[0014]調(diào)節(jié)激光器的激光頭，使激光器發(fā)射出來的激光入射到泵機(jī)筒的內(nèi)壁上；
[0015]使激光由泵機(jī)筒的一端向另一端，呈螺旋式的路徑對(duì)泵機(jī)筒的內(nèi)壁進(jìn)行掃描，當(dāng)泵機(jī)筒的內(nèi)壁全部掃描完成時(shí)，獲得處理后的泵機(jī)筒；
[0016]所述激光沿周向掃描的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，周向掃描速度在lmm/s至40mm/s之間；
[0017]所述激光沿軸向掃描的速度在0.2mm/s至10mm/s之間。
[0018]上述步驟一之前，首先對(duì)泵機(jī)筒進(jìn)行清洗，具體方法包括以下步驟:
[0019]步驟一一:將泵機(jī)筒浸入清水中，利用清水清洗泵機(jī)筒的內(nèi)壁Imin至3min，然后將泵機(jī)筒烘干；
[0020]步驟一二:將步驟--清洗后的泵機(jī)筒浸入丙酮或無水乙醇中，靜置3min至
5min，然后將泵機(jī)筒烘干，獲得清洗后的泵機(jī)筒。
[0021]上述步驟一所述堿性工作液的溶質(zhì)包括:Κ0Η和NaSiO3，其中KOH的濃度為2g/L至4g/L, NaSiO3 的濃度為 10g/L 至 15g/L。
[0022]上述堿性工作液的溶質(zhì)還包括BN粉末，BN粉末的濃度為4g/L至6g/L。
[0023]上述BN粉末的顆粒大小為9 μ m至11 μ m。
[0024]步驟一所述利用直流脈沖電源在三個(gè)體積不同的碳棒與泵機(jī)筒的外壁之間施加的直流脈沖的一個(gè)周期過程為:
[0025]在時(shí)刻t0，直流脈沖電源3輸出一個(gè)寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時(shí)刻，直流脈沖電源3輸出一個(gè)寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖；
[0026]在時(shí)刻tl，直流脈沖電源3輸出一個(gè)寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時(shí)刻，直流脈沖電源3輸出一個(gè)寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖；
[0027]依此類推，
[0028]在時(shí)刻ti，直流脈沖電源3輸出一個(gè)寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時(shí)刻，直流脈沖電源3輸出一個(gè)寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖；
[0029]其中，Tz在 0.01s 至 0.08s 之間，且 Tz=Tf, Vz 在 500V 至 700V 之間，Vf 在-150V至-30V之間，脈沖頻率在20Hz至150Hz之間，一個(gè)周期為40min至90min。
[0030]本發(fā)明所述的一種三螺桿泵機(jī)筒，該泵機(jī)筒的內(nèi)壁鍍有一層陶瓷膜，該陶瓷膜的硬度在800HV以上，膜層厚度大于50 μ m，該陶瓷膜具有高精度、高耐磨度、對(duì)溫度變化不敏感且不易與酸堿介質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的特性，能夠替代原有橡膠襯套，同時(shí)該陶瓷膜與泵體孔壁的附著性能良好，二者并無明顯分離界限。本發(fā)明所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，首先利用脈沖電源對(duì)填充有堿性工作液的泵機(jī)筒通電，使泵機(jī)筒內(nèi)壁在電化學(xué)反應(yīng)下生成Al2O3薄膜，然后再利用激光器對(duì)生成的薄膜表面進(jìn)行掃描，使薄膜表面平整，且硬度在800HV以上，提高了 8至10倍以上，膜層厚度大于50 μ m。
[0031]利用本發(fā)明所述的方法制備的陶瓷膜層`還能夠?qū)Υ嬖谖⒘鸭y、微孔洞的舊泵體進(jìn)行修復(fù)，在一定程度上延長設(shè)備的服役時(shí)間。復(fù)合工藝的加工效率高，且廢品率低。
[0032]本發(fā)明所述的一種三螺桿泵機(jī)筒及三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，適用于泵機(jī)筒表面進(jìn)行陶瓷化加工。【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1是本發(fā)明所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法的流程圖；
[0034]圖2是【具體實(shí)施方式】一所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，步驟一所采用的處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖3是【具體實(shí)施方式】一所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，步驟二中激光沿泵機(jī)筒周向掃描的路徑示意圖；
[0036]圖4是【具體實(shí)施方式】一所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，步驟二中激光沿泵機(jī)筒軸向掃描的路徑示意圖；
[0037]圖5是直流脈沖電源的脈沖波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]【具體實(shí)施方式】一:本實(shí)施方式所述的一種三螺桿泵機(jī)筒，該泵機(jī)筒的內(nèi)壁鍍有一層陶瓷膜，該層陶瓷膜包括90%至95%的Al2O3,厚度在50 μ m至70 μ m之間，硬度在800HV。
[0039]【具體實(shí)施方式】二:參照?qǐng)D1、圖2、圖3和圖4具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，該方法包括以下步驟:
[0040]步驟一:對(duì)泵機(jī)筒I的內(nèi)表面進(jìn)行陶瓷膜層制備，具體過程為:
[0041]利用端蓋7將待處理泵機(jī)筒I的一端密封，并向泵機(jī)筒I的腔內(nèi)充入堿性工作液；
[0042]將三個(gè)體積不同的碳棒2均浸入泵機(jī)筒I腔內(nèi)的堿性工作液中，且保持三個(gè)體積不同的碳棒2不與泵機(jī)筒I的內(nèi)壁接觸；
[0043]利用直流脈沖電源3在三個(gè)體積不同的碳棒2與泵機(jī)筒I的外壁之間施加直流脈沖；
[0044]同時(shí)利用堿性工作液循環(huán)泵4通過循環(huán)入口管5和循環(huán)出口管6對(duì)泵機(jī)筒I內(nèi)的堿性工作液進(jìn)行循環(huán)冷卻，保證堿性工作液的溫度不高于40°C ；
[0045]當(dāng)泵機(jī)筒I的內(nèi)表面產(chǎn)生的膜層厚度達(dá)到所設(shè)定電壓所能擊穿的最大厚度時(shí)，執(zhí)行步驟二 ；
[0046]步驟二:對(duì)上述陶瓷膜層制備后的泵機(jī)筒I進(jìn)行相變硬化處理，具體過程為:將步驟一陶瓷膜層制備后的泵機(jī)筒I的端蓋7拆卸下來，并固定在激光器工作臺(tái)上；
[0047]調(diào)節(jié)激光器的激光頭，使激光器發(fā)射出來的激光入射到泵機(jī)筒I的內(nèi)壁上；
[0048]使激光由泵機(jī)筒I的一端向另一端，呈螺旋式的路徑對(duì)泵機(jī)筒I的內(nèi)壁進(jìn)行掃描，當(dāng)泵機(jī)筒I的內(nèi)壁全部掃描完成時(shí)，獲得處理后的泵機(jī)筒I;
[0049]所述激光沿周向掃描的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，周向掃描速度在lmm/s至40mm/s之間；
[0050]所述激光沿軸向掃描的速度在0.2mm/s至IOmm/s之間。
[0051]本實(shí)施方式中，所述三個(gè)體積不同的碳棒2均采用抗氧化涂層石墨電極，電極直徑的選擇需根據(jù)泵體機(jī)筒直徑的尺寸所確定，由于電極直徑越大，反應(yīng)速率越快，表面陶瓷越粗糙，反應(yīng)過程就越難以得到控制，因此一般情況下，選用石墨電極的直徑較與其相對(duì)應(yīng)的機(jī)筒直徑小約25?40%。
[0052]本實(shí)施方式中，借助鋁合金材料的閥金屬特性，并在堿性溶液環(huán)境下對(duì)泵機(jī)筒I施加直流非對(duì)稱脈沖電壓，使泵機(jī)筒I表面在化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)的共同作用下原位生成一層主要成分為Al2O3的薄膜。當(dāng)膜層厚度達(dá)到一定閥值時(shí)，在膜層上一些薄弱位置處最先發(fā)生電壓擊穿，并產(chǎn)生等離子體放電現(xiàn)象，在此過程中，膜層厚度連續(xù)均勻增加，當(dāng)膜層厚度達(dá)到所設(shè)定電壓所能擊穿的最大厚度時(shí)，停止施加電壓。在整個(gè)等離子放電過程中，Al2O3晶相由低硬度晶相向高硬度晶相逐步轉(zhuǎn)變，且氧化膜層的表面呈現(xiàn)多孔結(jié)構(gòu)，孔徑尺寸在數(shù)微米左右。
[0053]然后借助激光直接作用在泵機(jī)筒I內(nèi)壁生成的薄膜材料表面，激光對(duì)材料表面所產(chǎn)生熱作用和力作用，使薄膜層表面的成分發(fā)生相變，進(jìn)而達(dá)到對(duì)表面的平整和硬化處理。通過激光相變硬化處理的表面，不僅材料硬度有明顯提升，而且零件的疲勞壽命也有明顯的改善。
[0054]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】二所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，在步驟一之前，首先對(duì)泵機(jī)筒I進(jìn)行清洗，具體方法包括以下步驟:
[0055]步驟--:將泵機(jī)筒I浸入清水中，利用清水清洗泵機(jī)筒I的內(nèi)壁Imin至3min,
然后將泵機(jī)筒I烘干；
[0056]步驟一二:將步驟--清洗后的泵機(jī)筒I浸入丙酮或無水乙醇中，靜置3min至
5min，然后將泵機(jī)筒I烘干，獲得清洗后的泵機(jī)筒I。
[0057]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】二所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的 方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，步驟一所述堿性工作液的溶質(zhì)包括:KOH和NaSiO3，其中KOH的濃度為2g/L至4g/L，NaSiO3的濃度為10g/L至15g/L。
[0058]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】四所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，所述堿性工作液的溶質(zhì)還包括BN粉末，BN粉末的濃度為4g/L至6g/L。
[0059]本實(shí)施方式中BN粉末的濃度優(yōu)選5g/L。
[0060]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】五所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，所述BN粉末的顆粒大小為9 μ m至11 μ m0
[0061]本實(shí)施方式中所述BN粉末的顆粒優(yōu)選10 μ m。
[0062]【具體實(shí)施方式】七:參照?qǐng)D5具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】二所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，步驟一所述利用直流脈沖電源3在三個(gè)體積不同的碳棒2與泵機(jī)筒I的外壁之間施加的直流脈沖的一個(gè)周期過程為:
[0063]在時(shí)刻t0，直流脈沖電源3輸出一個(gè)寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時(shí)刻，直流脈沖電源3輸出一個(gè)寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖；
[0064]在時(shí)刻tl，直流脈沖電源3輸出一個(gè)寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時(shí)刻，直流脈沖電源3輸出一個(gè)寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖；
[0065]依此類推，
[0066]在時(shí)刻ti，直流脈沖電源3輸出一個(gè)寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時(shí)刻，直流脈沖電源3輸出一個(gè)寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖；[0067]其中，Tz在 0.01s 至 0.08s 之間，且 Tz=Tf, Vz 在 500V 至 700V 之間，Vf 在-150V至-30V之間，脈沖頻率在20Hz至150Hz之間，一個(gè)周期為40min至90min。
[0068]【具體實(shí)施方式】八:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】二所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，所述泵機(jī)筒I的材料為高硅鑄鋁合金。
[0069]【具體實(shí)施方式】九:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】二所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，步驟二中所述激光器為CO2激光器或半導(dǎo)體激光器。
[0070]【具體實(shí)施方式】十:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】二所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，所述激光器的功率在IOW至500W之間。
[0071]【具體實(shí)施方式】^:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】二所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，激光器的輻射能量在U至15J之間。
[0072]【具體實(shí)施方式】十二:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】二所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，激光形成的光斑尺寸在Imm2至5mm2之間。
[0073]采用下述試驗(yàn)來驗(yàn)證本發(fā)明的效果: [0074]試驗(yàn)一:
[0075]用清水對(duì)泵機(jī)筒的腔體進(jìn)行清洗，清洗完成后將腔體內(nèi)的清洗溶液到處并進(jìn)行干燥處理使殘留在腔體內(nèi)的水分充分蒸發(fā)。待到腔體完全干燥后，向其充入丙酮或無水乙醇，并清洗腔體3min ;在清潔玻璃容器內(nèi)配置堿性工作液，其中KOH濃度為2g/L，Na2SiO3濃度為10g/L，去離子水體積為1L，堿性工作液的溫度在18°C~22°C之間。
[0076]泵機(jī)筒接脈沖電源正極，碳棒接電源負(fù)極，電源頻率為150Hz，占空比為40%，正向電壓值420V,負(fù)向電壓值為-60V,制備時(shí)間為60min。試驗(yàn)結(jié)束后，斷開電源,使用去離子水對(duì)長膜后腔體進(jìn)行沖洗，隨后將泵體置于干燥內(nèi)進(jìn)行干燥處理。經(jīng)30min干燥處理后，即得到金屬氧化物膜層。
[0077]設(shè)定C02激光器激光頭沿孔軸線垂直方向上的掃描速度為13mm/s，沿孔軸線方向上的速度為lmm/s，相鄰光路的重疊率為20%，功率為130W，輻射能量為3J，光斑尺寸為2mm2 ο
[0078]經(jīng)檢測，所制備出的Al2O3膜層厚度0.2 μ m，膜層的硬度為900HV，且膜層表面均勻，無微裂紋或微孔洞存在。表現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨性能和疲勞性能。
[0079]試驗(yàn)二:
[0080]用清水對(duì)泵機(jī)筒的腔體進(jìn)行清洗,清洗完成后將腔體內(nèi)的清洗溶液到處并進(jìn)行干燥處理使殘留在腔體內(nèi)的水分充分蒸發(fā)。待到腔體完全干燥后，向其充入丙酮或無水乙醇，并清洗腔體3min ;在清潔玻璃容器內(nèi)配置堿性工作液，其中KOH濃度為2g/L，Na2SiO3濃度為10g/L，去離子水體積為1L，堿性工作液的溫度在18°C~22°C之間。
[0081]泵機(jī)筒接脈沖電源正極，碳棒接電源負(fù)極，電源頻率為150Hz，占空比為40%，正向電壓值420V,負(fù)向電壓值為-60V,制備時(shí)間為60min。試驗(yàn)結(jié)束后，斷開電源,使用去離子水對(duì)長膜后腔體進(jìn)行沖洗，隨后將泵體置于干燥內(nèi)進(jìn)行干燥處理。經(jīng)30min干燥處理后，即得到本發(fā)明【具體實(shí)施方式】步驟一中所述的具有金屬氧化物膜層。
[0082]設(shè)定C02激光器激光頭沿孔軸線垂直方向上的掃描速度為20mm/s，沿孔軸線方向上的速度為lmm/s，相鄰光路的重疊率為10%，功率為100W，輻射能量為2J，光斑尺寸為5mm2。
【權(quán)利要求】
1.一種三螺桿泵機(jī)筒，其特征在于，該泵機(jī)筒的內(nèi)壁鍍有一層陶瓷膜，該層陶瓷膜包括90%至95%的Al2O3,厚度在50 μ m至70 μ m之間，硬度在800HV。
2.一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一:對(duì)泵機(jī)筒(I)的內(nèi)表面進(jìn)行陶瓷膜層制備，具體過程為: 利用端蓋(7)將待處理泵機(jī)筒(I)的一端密封，并向泵機(jī)筒(I)的腔內(nèi)充入堿性工作液； 將三個(gè)體積不同的碳棒(2)均浸入泵機(jī)筒(I)腔內(nèi)的堿性工作液中，且保持三個(gè)體積不同的碳棒(2)不與泵機(jī)筒(I)的內(nèi)壁接觸； 利用直流脈沖電源(3)在三個(gè)體積不同的碳棒(2)與泵機(jī)筒(I)的外壁之間施加直流脈沖； 同時(shí)利用堿性工作液循環(huán)泵(4)通過循環(huán)入口管(5)和循環(huán)出口管(6)對(duì)泵機(jī)筒(I)內(nèi)的堿性工作液進(jìn)行循環(huán)冷卻，保證堿性工作液的溫度不高于40°C ； 當(dāng)泵機(jī)筒(I)的內(nèi)表面產(chǎn)生的膜層厚度達(dá)到所設(shè)定電壓所能擊穿的最大厚度時(shí)，執(zhí)行步驟二 ； 步驟二:對(duì)上述陶瓷膜層制備后的泵機(jī)筒(I)進(jìn)行相變硬化處理，具體過程為:將步驟一陶瓷膜層制備后的泵機(jī)筒(I)的端蓋(7)拆卸下來，并固定在激光器工作臺(tái)上； 調(diào)節(jié)激光器的激光頭，使激光器發(fā)射出來的激光入射到泵機(jī)筒(I)的內(nèi)壁上； 使激光由泵機(jī)筒(I)的一端向另一端，呈螺旋式的路徑對(duì)泵機(jī)筒(I)的內(nèi)壁進(jìn)行掃描，當(dāng)泵機(jī)筒(I)的內(nèi)壁全部掃描完成時(shí)，獲得處理后的泵機(jī)筒(I); 所述激光沿周向掃描的方向?yàn)槟鏁r(shí)針方向，周向掃描速度在lmm/s至40mm/s之間； 所述激光沿軸向掃描的速度在0.2mm/s至10mm/s之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，其特征在于，在步驟一之前，首先對(duì)泵機(jī)筒(I)進(jìn)行清洗，具體方法包括以下步驟: 步驟--:將泵機(jī)筒(I)浸入清水中，利用清水清洗泵機(jī)筒(I)的內(nèi)壁Imin至3min,然后將泵機(jī)筒(I)烘干； 步驟一二:將步驟--清洗后的泵機(jī)筒(I)浸入丙酮或無水乙醇中，靜置3min至5min,然后將泵機(jī)筒(I)烘干，獲得清洗后的泵機(jī)筒(I)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，其特征在于，步驟一所述堿性工作液的溶質(zhì)包括=KOH和NaSiO3，其中KOH的濃度為2g/L至4g/L，NaSiO3的濃度為10g/L至15g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，其特征在于，所述堿性工作液的溶質(zhì)還包括BN粉末，BN粉末的濃度為4g/L至6g/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，其特征在于，所述BN粉末的顆粒大小為9μηι至Ι?μπι。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，其特征在于，步驟一所述利用直流脈沖電源(3)在三個(gè)體積不同的碳棒(2)與泵機(jī)筒(I)的外壁之間施加的直流脈沖的一個(gè)周期過程為: 在時(shí)刻t0，直流脈沖電源(3)輸出一個(gè)寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時(shí)刻，直流脈沖電源(3)輸出一個(gè)寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖；在時(shí)刻tl，直流脈沖電源(3)輸出一個(gè)寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時(shí)刻，直流脈沖電源(3)輸出一個(gè)寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖； 依此類推， 在時(shí)刻ti，直流脈沖電源(3 )輸出一個(gè)寬度為Tz、幅值為Vz的正向脈沖，在該正向脈沖的結(jié)束時(shí)刻，直流脈沖電源(3)輸出一個(gè)寬度為Tf、幅值為Vf的負(fù)向脈沖； 其中，Tz 在 0.01s 至 0.08s 之間，且 Tz=Tf, Vz 在 500V 至 700V 之間，Vf 在-150V 至-30V之間，脈沖頻率在20Hz至150Hz之間，一個(gè)周期為40min至90min。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，其特征在于，所述泵機(jī)筒(I)的材料為高硅鑄鋁合金。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，其特征在于，步驟二中所述激光器為CO2激光器或半導(dǎo)體激光器。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種三螺桿泵機(jī)筒內(nèi)表面陶瓷化處理的方法，其特征在于，所述激光器的功率在low至500W之間，激光器的輻射能量在IJ至15J之間，激光形成的光斑尺寸在Imm2至5mm2之間。
【文檔編號(hào)】F04C15/00GK103775333SQ201410035446
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】狄士春, 楊俊杰 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)