用于处理油接触装置的方法以及相应的油接触装置与流程

本技术涉及用于处理油接触装置的方法以及相应的油接触装置。

背景技术：

例如飞行器推进系统中的润滑油供应和/或回流组件或者燃油供应组件等油接触装置有一个或多个表面与油接触。当油随着时间推移逐步降解时、以及尤其在引擎的热关闭时的热回浸造成的温度升高到100℃至400℃之间时，所述表面通常会有含碳物质的沉积。所述含碳物质容易附着在所述表面上，而且难以去除。

之前有建议对油接触装置进行表面处理，以使含碳物质的沉积减少及/或容易去除。但目前所知的处理方法以及相应的油接触装置都有些不尽如人意的方面。

技术实现要素：

根据一个示例，一种用于处理包含表面的油接触装置的方法包括：在所述油接触装置的所述表面施加碱金属硅酸盐覆层。

根据另一个示例，一种油接触装置包含：具有碱金属硅酸盐覆层的表面。

附图说明

参考附图阅读下面的详细描述，可以帮助理解本发明的特征、方面及优点，其中：

图1为例3中未加覆层，或者具有硅酸钾覆层、硅酸钠钾覆层、硅酸钠覆层、或掺铝硅酸钠覆层的316不锈钢管的照片；

图2所示为例3中在低温区沉积到未加覆层、或者具有硅酸钠覆层或硅酸钾覆层的316不锈钢管的外表面的含碳物质重量；

图3所示为例3中在中温区沉积到未加覆层、或者具有硅酸钾覆层或硅 酸钠覆层的316不锈钢管的外表面的含碳物质重量；

图4所示为例3中位于高温区的未加覆层、或具有硅酸钾覆层的316不锈钢管的部分的照片；

图5所示为例3中具有在300℃或250℃固化的硅酸钾覆层的316不锈钢管的照片。

具体实施方式

本文提到的“油”指的是任何中性的、非极性的化学物质。该化学物质在常温是粘性液体，并且兼具疏水性(与水不互溶)和亲脂性(与其它油互溶)两种特性。油具有高的碳氢含量，而且通常是易燃的和/或滑的。油可以是动物油、植物油或者石油化工产物，可以是易挥发的也可以是不易挥发的。油可应用于食品、燃料、润滑以及油漆、塑料等的制造加工等领域。在一些实施例中，所述油为燃油或润滑油。

本文提到的“油接触装置”指任何至少一部分表面与油接触一段时间或一直接触的装置。

所述油接触装置可以为金属的或者陶瓷的。本文提及的“金属的”和/或“金属”不仅指代纯金属而且还包括合金、金属和/或合金的任意组合等。本文提及的“金属油接触装置”指任何由一种或多种金属制成的或者至少含有一个金属表面的油接触装置。所述金属油接触装置可包含铁、铝、镁、锌、银、铜、钢、钛、镍、铬、或其任意组合。所述金属油接触装置可由镍基合金，比如Inconel 625、Incoloy 718等；不锈钢，比如321不锈钢、316不锈钢或347不锈钢；钴基合金，比如ASTM F1537；及/或其他金属制得。本文提及的“陶瓷油接触装置”或者类似用语指的是任何由一种或者多种陶瓷制成或者有至少一个陶瓷表面的油接触装置。

所述油接触装置可以用在飞行器中。所述油接触装置可以为飞行器推进系统中的油供应和/或回流组件。所述油接触装置可为金属管，其形状可为直的、弯的、或其任意结合。所述油接触装置可以为燃料喷嘴、管道、油槽和/或燃气轮机的热交换器。

本文提及的“碱金属硅酸盐”指的是包含碱金属和硅酸盐的化合物、组合物和/或材料。该化合物、组合物和/或材料可以用化学式M₂SiO₃表示，其中碱金属M和硅酸盐的化学计量关系可变化。所述碱金属硅酸盐可包含一种或 多种碱金属元素。所述碱金属硅酸盐可包含其它元素，比如用于掺杂的铝。在一些实施例中，所述碱金属硅酸盐包含硅酸钠、硅酸钾、硅酸钠钾、掺铝硅酸钠、或其任意组合。

所述碱金属硅酸盐覆层可通过浸涂法，即，将所述油接触装置的表面浸入到所述碱金属硅酸盐溶液中、并且加热来施加到所述表面。

只要所述表面可以获得碱金属硅酸盐覆层，那么加热可以采取任何方式、任何时间、任何温度、以及任何压强。加热可以在80℃至400℃的温度范围进行。

所述碱金属硅酸盐覆层可通过以碱金属硅酸盐的陶瓷为靶材用溅射的方法施加到所述油接触装置的表面。

所述碱金属硅酸盐覆层可以用相对成本较低的方法制备得到，比如前述的浸涂或者溅射。碱金属硅酸盐价格较低。另外，如后面的实验示例所示，当温度低于400℃，如从100℃至400℃或者从285℃至380℃时，所述碱金属硅酸盐覆层可以有效减少油接触装置的表面含碳物质的形成和/或粘附。

实验示例

下述示例不限制权利要求的范围。

例1

可溶性硅酸钾玻璃溶液(模数为3.9)、可溶性硅酸钠玻璃溶液(模数为4.0)以及可溶性硅酸钠钾玻璃溶液(模数3.1)来自中国河北邢台市大海化工原料有限公司。金属(316不锈钢或Inconel 625)管竖直浸入所述可溶性硅酸钾玻璃溶液(模数为3.9)、所述可溶性硅酸钠玻璃溶液(模数为4.0)或者所述可溶性硅酸钠钾玻璃溶液(模数3.1)中，并且以400毫米每分钟的速度拉出。然后把金属管放入烤炉中进行大约80℃、1小时的干燥和大约200℃、大约250℃、大约300℃、或大约400℃的固化。金属管的内表面和外表面都获得一层硅酸钾的覆层、硅酸钠的覆层、或硅酸钠钾的覆层。

例2

以掺铝硅酸钠(Na₄Si₂Al₂O₉)陶瓷片为靶材，在氧气浓度为大约7％或者大约3％的氩气环境中，用溅射的方法在316不锈钢金属管的外表面获得一层掺铝硅酸钠的覆层。

例3

将未加覆层的金属管、或者根据例1或例2中所述的方法施加硅酸钾覆层、硅酸钠钾覆层、硅酸钠覆层以及掺铝硅酸钠覆层的金属管放入一个空腔。在金属管的两端连接电极以进行电加热。在空腔中让BP涡轮2380润滑油和空气的混合在金属管的外表面向上循环流过，从而产生一个温度梯度。金属管的下部、中部和上部分别对应温度梯度的低温区(285℃～305℃)、中温区(305℃～350℃)和高温区(350℃～380℃)。保持这一温度梯度六小时后，金属管冷却，然后取出观察。

图1所示为未加覆层，或者具有硅酸钾覆层、硅酸钠钾覆层、硅酸钠覆层、或掺铝硅酸钠覆层的316不锈钢管的照片。所述硅酸钾覆层、硅酸钠钾覆层和硅酸钠覆层是在约400℃的温度固化的。可以看出，三个温度区里未加覆层的316不锈钢金属管与油接触的表面的都有含碳物质的沉积，而覆层表面的含碳物质的沉积比未加覆层表面含碳物质的沉积大为减少，在中、低温区域尤为明显。

将金属管对应于低、中、高三个温度区的三部分切割分开。低温区和中温区对应的部分放置进烤炉，在500℃左右的温度将沉积到其外表面的含碳物质燃烧去除。计算燃烧前后未加覆层，或者具有硅酸钠覆层、硅酸钾覆层的金属管低温和中温对应部分的重量差，得到沉积到其外表面的含碳物质的重量，并示于图2和3。可以看出，在低温和中温范围内，覆层大幅减少了含碳物质的沉积。

图4所示为未加覆层、或者具有硅酸钾覆层的316不锈钢管的部分的照片。这些部分对应高温区。所述硅酸钾覆层是在大约400℃固化的。可以看出，沉积在所述覆层表面的含碳物质与未加覆层的表面沉积的含碳物质相比，更容易脱落。

图5所示为具有在大约300℃或大约250℃固化的硅酸钾覆层的316不锈钢管的照片。可以看出，位于低、中温区的表面上含碳物质的沉积非常少，甚至没有。

例4

将硅酸钾覆层用例1所述方法施加在ASTM F1537合金管的表面。采用ASTM D3241 JFTOT方法，使用Jet A燃油测试具有硅酸钾覆层和未加覆层的ASTM F1537合金管。测试的温度大约为260℃。沉积在具有覆层和未加覆层的管上的含碳物质的重量分别为大约164毫克和大约947毫克。这表明覆层 可以有效减少燃油的含碳物质的沉积。

说明书和权利要求中的近似用语用来修饰数量，表示本发明并不限定于所述具体数量，还包括与所述数量接近的、可接受的、不会导致相关基本功能的改变的修正的部分。相应的，用“大约”、“约”、“左右”等修饰一个数值，意为本发明不限于所述精确数值。一些实施例中，近似用语可能对应于测量数值的仪器的精度。本发明中的数值范围可以合并及/或互换，除非另行清楚说明，数值范围包括其所涵盖的所有数值子范围。

虽然结合特定的实施例对本发明进行了说明，但本领域的技术人员可以理解，对本发明可以作出许多修改和变型。因此，要认识到，权利要求书的意图在于覆盖在本发明真正构思和范围内的所有这些修改和变型。