专利名称：空气压缩机活动摩擦件加工方法
技术领域：
本发明涉及一种空气压缩机零件，尤其是一种空气压缩机活动摩擦件加工方法。
背景技术：
空气压缩机活动摩擦件，是指空气压缩机零件中，一些如活塞、转子等需要往复运转的构件。这些构件在工作时存在摩擦和压力的作用要求构件自身需具备强度好、耐磨性好的性能。故现有的空气压缩机活动摩擦件，一般选用合金钢作为零部件材料，但合金钢材料质量较大，将增加整个产品重量，且精密加工成本高。如果采用铝合金材料，其相对于合金钢具有重量轻、精密机械加工容易等特性，但铝合金材料硬度、耐磨耗能力等方面不及合金钢材料。故如何基于铝合金基材，改进其加工工艺，进而得到既满足强度和耐磨性能要求， 同时具备重量轻，机械加工容易等特点的空气压缩机活动摩擦件，成为本领域技术人员研究的方向。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明首要解决的技术问题是，怎样提供一种空气压缩机活动摩擦件加工方法，该方法基于铝合金材料加工得到，使产品既满足强度和耐磨性能要求，同时具备重量轻，机械加工容易等特点。为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案。一种空气压缩机活动摩擦件加工方法，其特征在于，先采用B390铝合金加工出产品基件，然后再在基件外表面采用特氟龙涂覆技术进行处理，在基件不易被涂覆的内表面采用化学镀锡技术进行处理。其中，所述在基件外表面采用特氟龙涂覆技术中，具备包括以下步骤a、涂覆前处理，所述涂覆前处理包括对基件进行除油、对涂覆表面喷砂和清洗，以及酸浸的步骤，其中除油后用润湿滴液法(所述润湿滴液法是指将纯水滴在被测表面，在有油污的地方不存在极性溶液，滴液会出现水珠状或无水膜情况，表明油污未清理干净；在没有油污的地方滴液正好润湿表面，水膜完整均勻铺展，无水珠凝结，表明油污清洗干净。)定性检测涂覆表面清洁度，需无水珠凝结，喷砂后控制喷砂表面的粗糙度在Rz6 11的范围，清洗时采用高压喷淋清洗和超声振荡清洗，酸浸时采用浓度3% 7%的硝酸，酸浸时间为15秒；b、 化成处理，处理时采用环氧树脂化成剂浸泡，浸泡后采用高压空气吹扫基件的内孔，使基件内孔表面的化成溶液被清理掉后再对基件进行烘干固化；C、特氟龙涂覆，其中涂料采用含有聚四氟乙烯、金属铬和石墨成分的特氟龙涂料，涂覆时采用喷枪进行喷涂，喷涂前基件加温到100°C，涂层厚度控制为10 15 μ m;d、涂层固化，在基件喷涂好特氟龙涂料后， 先选用120°C的干燥温度对基件进行干燥，然后对基件采用180°C保持10min-20(TC保持30min-210°C保持30min的阶梯式升温，完毕后采用自然冷却的方式冷却。其中，所述基件内表面采用化学镀锡技术中，镀锡的工艺流程是脱脂一水洗一硝酸洗一水洗一镀锡一纯水洗一热纯水洗一烘干。其中作为优化，脱脂剂尽量选用与镀锡液配套产品，针对零件污染情况调整浓度，一般在3% 5%，可用自来水配槽液，温度控制在 60士 10°C，浸泡480sec左右；硝酸选用工业级浓硝酸，自来水稀释配制至1% 3%，常温浸泡30sec左右；镀锡需用酸碱滴定法检测控制镀锡液成分浓度15 22g/L，可添加补充镀锡液，温度控制在70士 10°C，浸泡240 480sec，调整时间可控制镀锡层厚度变化；镀锡及以后水洗配槽使用纯水，必须保证槽液及环境洁净，无浮尘无油污，直到零件烘干出炉。要求镀锡后产品内孔锡层膜厚1 μ m 3 μ m。本发明中，采用B390铝合金加工出产品基件，故具有质量轻，机械加工容易等特点，同时针对产品外表面和外表面结构特点采用不同的加工方式增加一层耐磨层，提高强度和耐磨性，使产品满足强度和耐磨性能的要求。同时，针对产品外表面采用特氟龙涂覆技术加工，针对产品内表面(主要指内孔表面)采用化学镀锡技术加工，选择的工艺适合各自结构的特点，使得加工方便。另外，两种工艺的具体步骤中均进行了各种优化，提高了加工效果和加工效率。综上所述，本发明的加工方法，能够加工出既满足强度和耐磨性能要求，同时具备重量轻，机械加工容易等特点的空气压缩机活动摩擦件；同时还具备加工效果好，效率高等，加工零件使用寿命长等特点。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。一种空气压缩机活动摩擦件加工方法，其特征在于，先采用B390铝合金(为一种现有的铝合金类型)加工出产品基件，然后再在基件外表面采用特氟龙涂覆技术进行处理， 在基件不易被涂覆的内表面采用化学镀锡技术进行处理。其中，所述在基件外表面采用特氟龙涂覆技术中，具备包括以下步骤a、涂覆前处理，所述涂覆前处理包括对基件进行除油、对涂覆表面喷砂和清洗，以及酸浸的步骤，其中除油后用润湿滴液法(将纯水滴在被测表面，在有油污的地方不存在极性溶液，滴液会出现水珠状或无水膜情况，表明油污未清理干净。在没有油污的地方滴液正好润湿表面，水膜完整均勻铺展，无水珠凝结，表明油污清洗干净。)定性检测涂覆表面清洁度，需无水珠凝结， 喷砂后控制喷砂表面的粗糙度在Rz6 11的范围，清洗时采用高压喷淋清洗和超声振荡清洗，酸浸时采用浓度3% 7%的硝酸，酸浸时间为15秒；b、化成处理，处理时采用环氧树脂化成剂浸泡，浸泡后采用高压空气吹扫基件的内孔，使基件内孔表面的化成溶液被清理掉后再对基件进行烘干固化；c、特氟龙涂覆，其中涂料采用含有聚四氟乙烯、金属铬和石墨成分的特氟龙涂料，涂覆时采用喷枪进行喷涂，喷涂前基件加温到100°C，涂层厚度控制为 10 15ym;d、涂层固化，在基件喷涂好特氟龙涂料后，先选用120°C的干燥温度对基件进行干燥，然后对基件采用180°C (IOmin)-200°C (30min)-210°C (30min)的阶梯式升温， 完毕后采用自然冷却的方式冷却。其中，所述基件内表面采用化学镀锡技术中，镀锡的工艺流程是脱脂一水洗一硝酸洗一水洗一镀锡一纯水洗一热纯水洗一烘干。其中脱脂剂尽量选用与镀锡液配套产品， 针对零件污染情况调整浓度，一般在3% 5%，可用自来水配槽液，温度控制在60士 10°C，浸泡480sec左右；硝酸选用工业级浓硝酸，自来水稀释配制至1% 3%，常温浸泡30sec左右； 镀锡需用酸碱滴定法检测控制镀锡液成分浓度15 22g/L，可添加补充镀锡液，温度控制在70士 10°C，浸泡240 480sec，调整时间可控制镀锡层厚度变化；镀锡及以后水洗配槽使用纯水，必须保证槽液及环境洁净，无浮尘无油污，直到零件烘干出炉。要求镀锡后产品内孔锡层膜厚1 μ m 3 μ m。更加具体地说，本发明是将包含聚四氟乙烯、金属铬、石墨等成分的特氟龙涂料均勻涂覆在铝合金零部件表面，对于不便于涂覆处理的特殊位置，采用化学镀锡层方式，也可减少摩擦，增加润滑。其工艺流程为涂覆前处理一化成一特氟龙涂覆一涂层固化一镀锡。 工艺各步骤可以做如下具体优化。一、涂覆前处理
铝合金零部件在机械加工后有氧化物生成和油污、碎削、尘土附着，会影响涂层的附着力，不宜直接进行涂覆，需作适当的前处理。零部件的涂覆前处理包括对整个零部件除油、 对涂覆表面喷砂和清洗，以及酸浸。除油后用润湿滴液法(将纯水滴在被测表面，在有油污的地方不存在极性溶液，滴液会出现水珠状或无水膜情况，表明油污未清理干净。在没有油污的地方滴液正好润湿表面，水膜完整均勻铺展，无水珠凝结，表明油污清洗干净。)定性检测涂覆表面清洁度，无水珠凝结表明效果较好。装机性能评价发现，如果涂覆表面除油不彻底，则涂层附着力较差、 涂层有成块脱落。喷砂对于除氧化物和粗化效果都很好，表面产生适当的粗糙度使其显微的凹凸能将其表面涂覆的涂层的牢牢地锚链或嵌合，从而保证涂层与零部件基材之间具有牢固的附着力，并且能够得到较高的粘结强度和较好的耐久性。喷砂表面的粗糙度控制在Rz6 11 范围较适合特氟龙涂层的结合。零部件涂覆前洁净度要求较高，涂覆表面不得有油污、水分、尘土、纤维等异物，杂质含量要求<0. Img/件。零部件喷砂后有大量砂粒残留于孔系和不规则凹槽内，增加喷砂后高压喷淋清洗和超声振荡清洗，并对生产现场环境进行改善，空气质量达到10万级，零部件涂覆前洁净度达到要求。零部件的材质为B390铝合金，采用硝酸浸渍的方式能进一步除去氧化物，但酸液浓度不宜太高、时间不宜太长，以免重新产生钝化膜。一般浓度控制在3% 7%，时间15sec。二、化成
化成处理是在零部件表面附着一层很薄的皮膜，这层皮膜具有一定的粘结能力，作为特氟龙涂层与基材的中间体，增加涂层附着力。实验证明，化成处理后的零部件在4000rpm 转速加压磨耗中能达到4500N，而没有化成处理的零部件只能达到2500N。实验比较发现，环氧树脂类是很好的皮膜中间体选择。环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在，使其对各种物质具有很高的粘附力。环氧树脂固化时形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物，固化时的收缩性低，产生的内应力小，这也有助于提高粘附强度。实验比较发现，环氧树脂类化成剂需要在一定温度下烘干，固化后才能形成皮膜，之前水洗会将皮膜溶解。所以化成处理后不进行水洗，高压吹水后直接烘干。环氧树脂有具有一定的绝缘性，化成处理后整个表面附着一层皮膜，化学镀锡中锡液不能与基材铝质接触发生置换反应，未镀上锡部分呈现黑色斑块。但零部件特殊位置不需要涂覆特氟龙，只有镀锡要求，可考虑将特殊位置化成皮膜清除。由于环氧树脂类化成皮膜固化后不溶于水、盐酸和硝酸，只能在固化前将其清除。 化成处理后对零部件内孔进行自动高压空气吹扫，清理掉多余的化成溶液后再进行烘干固化，这样既达到了涂层磨耗性能，也满足了零部件内孔镀锡的要求。三、特氟龙涂覆
特氟龙涂层具有低摩擦系数、不粘性、耐化学性、高温稳定性等特性，零部件表面通过增加涂层改变表面性能，降低摩擦系数、增加自润滑，起到减少摩擦、磨损，防止腐蚀的作用，能够延长零部件使用寿命。特氟龙涂覆是用压缩空气的气流使溶于稀释剂的涂料雾化成雾状并在气流带动下涂到被涂物表面的一种方法。采用少量多层的喷涂方式，通过PLC和位置感应开关控制， 喷枪只在喷涂的零部件位置开启，涂料用量仅为1.5g/10sec。喷涂时零部件勻速旋转，涂料多层细密涂覆，与基材结合紧密。这样有利于涂料分散、流动，涂层厚度均勻，膜厚波动在 3 μ m以内。 特氟龙涂覆包括一下几方面关键
1、预热温度。喷涂前涂料与稀释剂在恒温25°c下混合，为了使涂料涂覆在零部件表面后快速紧密结合并且有利于稀释剂挥发，要求零部件具有一定的温度。同时这个温度不能太高，避免稀释剂挥发过快，以保持涂料一定的流动性。本工艺中选用100°C较适宜。2、压缩空气。涂料通过压缩空气雾化带出，直接影响喷涂雾化程度、图样幅度等， 必须保证压力稳定。连续大量喷涂时要求波动小于O.OlMPa，可通过精密压力阀控制。还要求压缩空气中水分含量低，否则将影响涂层质量，需要在喷枪前安装水分分离装置。3、涂料喷出量。零部件表面的涂层厚度要求一般为10 15μπι，膜厚较薄不易控制。其他因素不变时，调整每个零部件喷涂时涂料喷出量，能够控制涂层厚度，这是生产中调试的快速方法。4、喷涂距离，一般为22 Mem。喷涂距离保持恒定是确保涂层均勻的重要因素。 喷涂时，如果离表面太近会引起涂料堆积，涂层厚度过大甚至产生挂流；如果太远会引起干漆，涂料不能有效的呈湿态附着，且涂料损失很大。5、喷雾图样及雾幅重叠。喷涂时喷枪固定不动，零部件以中心为圆心旋转，调节喷枪强的FAN和CAP参数，使喷雾图样成以零部件中心为圆心的扇形，这样保证中间与边缘接收涂料一样多。喷雾图形中部涂层较厚、边缘较薄，喷涂时必须前后雾幅相互搭接，才能保证涂层厚度均勻。即喷完第一层雾幅后，第二层雾幅要与第一层雾幅重叠15% 25%。6、喷嘴的磨损与及时调换。经过一段时间的使用，喷嘴会不同程度地受到磨损。喷嘴磨损后，喷孔变得大而圆，喷出涂料的扇形面变小，流量增大，严重影响涂层的外观质量及膜厚质量。根据涂料喷出量变化程度，决定是否更换喷嘴。7、涂料的使用与保存。涂料性能的掌握起到很关键的作用，直接影响工艺设计和流程安排。特氟龙涂料是聚四氟乙烯溶于有机溶剂制成，其中还添加有增加涂层润滑性的石墨和增加涂层硬度的金属铬。涂料使用前在不开封的情况下慢速转摇M小时以上，使用时需测量涂料粘度、密度，保持恒温25°C。涂料开启后稀释剂会不断挥发，应尽量避光不通风。使用时间不超过两天，否则涂料及其他物质凝结成块，涂层有大量颗粒产生。四、涂层固化
特氟龙喷涂在零部件表面后还处于湿润状态，有大量的稀释剂未挥发，需要干燥过程快速蒸发稀释剂。干燥温度不能太高过长，以免将未干燥的涂层固化，本工艺选用120°C。涂层固化的过程是涂层熔融、流平、硬化的过程，每个过程所需温度、时间都不一样。涂层固化的好坏直接决定涂层硬度、磨耗耐久、均勻性等性能，需要对每一个过程监控。首先开始的熔融过程，特氟龙在高温下熔化，失去晶体结构具有流动性；接着在很长的时间中，特氟龙分子同皮膜形成网状结构，进入基材与原子紧密结合；最后温度达到另一个高点，特氟龙失去流动性，直至一个不可逆的反应发生，硬化为具有较高硬度的零部件表面涂层。本工艺采用阶梯式升温的固化温度，180°C (IOmin)-200°C (30min)-210°C (30min )。固化完成后采用自然冷却的方式，能有助于涂层残余应力的释放。五、镀锡
镀锡主要能增加表面润滑性能，减少其直接接触运动时的摩擦、磨损。工艺中采用化学镀锡法，即铝质零部件在镀锡液中发生置换反应，金属铝溶解，锡离子析出沉积于零部件表面。镀锡膜厚与镀锡液的浓度及镀锡时间基本成正比关系，通过调整镀锡槽的浓度和浸泡时间可控制膜厚。镀锡的工艺流程是脱脂一水洗一硝酸洗一水洗一镀锡一纯水洗一热纯水洗一烘干。其中脱脂剂尽量选用与镀锡液配套产品，针对零件污染情况调整浓度，一般在3% 5%， 可用自来水配槽液，温度控制在60士 10°C，浸泡480sec左右；硝酸选用工业级浓硝酸，自来水稀释配制至1% 3%，常温浸泡30sec左右；镀锡需用酸碱滴定法检测控制镀锡液成分浓度15 22g/L，可添加补充镀锡液，温度控制在70士 10°C，浸泡240 480sec，调整时间可控制镀锡层厚度变化；镀锡及以后水洗配槽使用纯水，必须保证槽液及环境洁净，无浮尘无油污，直到零件烘干出炉。化成皮膜对镀锡有较大影响，若固化前零部件内孔化成溶液未清理干净，镀锡后内孔会出现黑色斑块。产品要求镀锡后内孔锡层膜厚1 μ m 3 μ m，用X-RAY荧光反射仪检测黑斑处锡层厚度仅为0. 3 μ m。因此镀锡前需保证内孔无环氧树脂皮膜。
权利要求
1.一种空气压缩机活动摩擦件加工方法，其特征在于，先采用B390铝合金加工出产品基件，然后再在基件外表面采用特氟龙涂覆技术进行处理，在基件不易被涂覆的内表面采用化学镀锡技术进行处理。
2.如权利要求1所述的空气压缩机活动摩擦件加工方法，其特征在于，所述在基件外表面采用特氟龙涂覆技术中，具体包括以下步骤a、涂覆前处理，所述涂覆前处理包括对基件进行除油、对涂覆表面喷砂和清洗，以及酸浸的步骤，其中除油后用润湿滴液法定性检测涂覆表面清洁度，需无水珠凝结，酸浸时采用浓度3% 7%的硝酸，酸浸时间为15秒，喷砂后控制喷砂表面的粗糙度在Rz6 11的范围，清洗时采用高压喷淋清洗和超声振荡清洗； b、化成处理，处理时采用环氧树脂化成剂浸泡，浸泡后采用高压空气吹扫基件的内孔，使基件内孔表面的化成溶液被清理掉后再对基件进行烘干固化；C、特氟龙涂覆，其中涂料采用含有聚四氟乙烯、金属铬和石墨成分的特氟龙涂料，涂覆时采用喷枪进行喷涂，喷涂前基件加温到100°C，涂层厚度控制为10 15 μ m ;d、涂层固化，在基件喷涂好特氟龙涂料后，先选用120°C的干燥温度对基件进行干燥，然后对基件采用180°C保持10min-200°C保持30min -210°C保持30min的阶梯式升温，完毕后采用自然冷却的方式冷却。
3.如权利要求1所述的空气压缩机活动摩擦件加工方法，其特征在于，所述基件内表面采用化学镀锡技术中，镀锡的工艺流程是脱脂一水洗一硝酸洗一水洗一镀锡一纯水洗一热纯水洗一烘干，要求镀锡后产品内孔锡层膜厚1 μ m 3 μ m。
全文摘要
本发明公开了一种空气压缩机活动摩擦件加工方法，其特征在于，先采用B390铝合金加工出产品基件，然后再在基件外表面采用特氟龙涂覆技术进行处理，在基件不易被涂覆的内表面采用化学镀锡技术进行处理。本发明的加工方法，能够加工出既满足强度和耐磨性能要求，同时具备重量轻，机械加工容易等特点的空气压缩机活动摩擦件；同时还具备加工效果好，效率高等特点。
文档编号B05D7/24GK102536742SQ20121001041
公开日2012年7月4日 申请日期2012年1月13日 优先权日2012年1月13日
发明者兰华, 王安华 申请人:重庆建设摩托车股份有限公司