一种机械零件密封涂层的制备方法
【技术领域】
[0001] 本领域属于机械加工领域，尤其涉及一种机械零件密封涂层的制备方法。
【背景技术】
[0002] 泄露是机械设备常产生的故障之一。造成泄露的原因主要有两方面：一是由于机 械加工的结果，机械产品的表面必然存在各种缺陷和形状及尺寸偏差，因此，在机械零件联 接处不可避免地会产生间隙；二是密封两侧存在压力差，工作介质就会通过间隙而泄露。减 小或消除间隙是阻止泄露的主要途径。密封的作用就是将接合面间的间隙封住，隔离或切 断泄露通道，增加泄露的阻力。
[0003] 密封是防止流体或固体颗粒从相邻结合面间泄露以及防止外界杂质（如灰尘与 水分等）侵入机器设备内部的零部件或措施。常用的密封形式有垫片密封、〇型圈密封、石 棉扭绳密封、螺纹密封及机械密封等等。对于有相对运动的旋转机械密封主要采用机械密 封形式。机械密封是靠一对或数对垂直于轴作相对滑动的端面在流体压力和补偿机构的弹 力（或磁力）作用下保持贴合并配以辅助密封而达到阻漏的轴封装置。机械密封经常由于 外来杂质、颗粒磨损密封面，摩擦过热破坏密封材料，密封面配合超差等原因失效，发生泄 漏。如何改善润滑条件，从而达到控制摩擦、减少磨损的目的，是提高密封可靠性的关键问 题。
[0004] 目前，常用的工艺是采用热喷涂技术制备机械密封涂层，热喷涂是以一定形式的 热源将喷涂材料加热至熔融或半熔融状态，并用高速气流使其雾化，高速喷射到工件表面 形成一层牢固的涂层的一种表面加工技术。采用热喷涂技术制备的可磨耗自润滑涂层，具 有良好的导电导热性和较低的摩擦系数，因其具有较好的可磨耗性，作为机械密封涂层可 有效降低密封配合间隙。
[0005] 但是，由于密封面通常存在一个或多个环形密封沟槽，在喷涂加工过程中密封沟 槽又不能被涂层覆盖，所以在喷涂加工前处理时，需对密封沟槽进行防护。现阶段，工程实 际中常以铁丝或铁皮缠绕的方法对密封沟槽进行防护，可磨耗自润滑涂层为软质涂层，涂 层内部疏松，涂层内聚强度低，在防护材料去除时，沟槽边缘处的涂层极易发生剥落现象， 影响密封涂层的质量。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种机械零件密封涂层的制备方法，本发明提供的制备方 法能有效解决沟槽边缘涂层易剥落的现象。
[0007] 本发明提供一种机械零件密封涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0008] A)将η层胶带缠绕在零件的密封沟槽上，实现密封沟槽的防护；
[0009] Β)将所述零件的外表面进行粗化，得到粗化的零件；
[0010] C)在所述粗化的零件上喷涂粘结涂层，然后去除至少一层附着有粘结层的胶带；
[0011] D)在步骤C)喷涂有粘结层的零件上喷涂工作涂层，所述胶带上的附着的涂层每 次达到临界厚度，去除一层附着有涂层的胶带，直至完成工作层的喷涂；
[0012] 其中，η彡N+3且η彡N-3和δ / δ c中较大的一个；
[0013] N为h/θ的整数部分，Θ为每层胶带厚度，h为密封沟槽的深度，δ为工作层厚 度，S。为临界厚度，所述临界厚度为当工作层测试涂层受到剪切力作用时，涂层边缘能够 保持完整的最大涂层厚度。
[0014] 优选的，所述胶带为高温胶带。
[0015] 优选的，N-I彡η彡Ν+1。
[0016] 优选的，所述临界厚度按照以下方法测试得到：
[0017] 将多条胶带平行粘贴至粗化的零件上，所述胶带之间的距离为3~10mm，将工作 层喷涂至粘贴有胶带的零件表面，每喷涂10~20 μ m厚度的涂层，去除一层胶带，直至工作 层边缘出现破损，则上一胶带取下时涂层的厚度即为临界厚度。
[0018] 优选的，所述步骤D)具体包括：
[0019] 在喷涂有粘结层的表面喷涂工作层，所述胶带上的涂层每次达到临界厚度时，停 车冷却工作层，在冷却的过程中去除至少一层胶带，直至完成工作层的喷涂。
[0020] 优选的，所述沟槽的宽度比所述胶带的宽度大0. 05~0.1 mm ;
[0021] 所述胶带的长度比沟槽的长度大2~3。
[0022] 优选的，所述步骤B)中的粗化具体包括以下步骤：
[0023] 将零件的外表面进行喷砂处理，得到粗化的零件。
[0024] 优选的，所述步骤B)完成粗化后表面粗糙度为Rz3. 2~12. 5。
[0025] 优选的，所述粘结涂层的材质为Al/Ni粉体；
[0026] 所述喷涂粘结层的方法为氧-乙炔火焰喷涂或等离子喷涂。
[0027] 优选的，所述工作涂层的材质为Ni/C粉体；
[0028] 所述喷涂工作层的方法为氧-乙炔火焰喷涂或等离子喷涂。
[0029] 本发明研究发现，作为零件密封涂层的工作层为软质涂层，软质涂层的共同特点 是内聚强度低，随着涂层厚度的增加内应力越大，涂层的强度越低。防护遮蔽材料去除时会 发生"联带"现象，破坏边界处涂层。而涂层厚度较薄时，防护材料的"联带"作用力就会降 低，不会破坏边界处的涂层。因此，在软质涂层喷涂加工时，需要确定去除防护屏蔽材料不 发生"联带"现象的涂层厚度临界值一 "临界厚度"，所述临界厚度为当工作层受到剪切力 作用时，涂层边缘能够保持完整的最大涂层厚度。在涂层达到临界厚度时或达到临界厚度 之前就现将其去除，阻止涂层厚度累积过厚而导致的"联带"现象发生，破坏边界处涂层。
[0030] 为了实现上述目的，本发明提供了一种机械零件密封涂层的制备方法，包括以下 步骤：A)将η层胶带缠绕在零件的密封沟槽上，实现密封沟槽的防护；B)将零件的外表面 进行粗化，得到粗化的零件；C)在粗化的零件上喷涂粘结层，然后去除至少一层附着有粘 结层的胶带；D)在喷涂有粘结层的零件上喷涂工作层，所述胶带上的附着的工作层每次达 到临界厚度，去除至少一层胶带，直至完成工作层的喷涂；其中，η彡Ν+3且η彡Ν-3和δ / δ。中较大的一个；N为h/θ的整数部分，Θ为胶带厚度，h为密封沟槽的深度，δ为工作 层厚度，S。为临界厚度，所述临界厚度为当工作层涂层受到剪切力作用时，涂层边缘能够 保持完整的最大涂层厚度。本发明采用胶带作为防护材料，通过合理设计胶带层数与工作 层涂层厚度的对应线性关系，以及分层处理的方式，能够实现对嵌有密封沟槽的零件外表 面的软质涂层的喷涂防护，不会因去除防护材料而对边界处涂层造成损伤。
【附图说明】
[0031] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0032] 图1为本发明实施例中沟槽防护示意图；
[0033] 图2为本发明实施例1得到的密封涂层沟槽边缘处的图片；
[0034] 图3为本发明实施例1得到的密封涂层的SEM图；
[0035] 图4为本发明实施例3得到的密封涂层的SEM图；
[0036] 图5为本发明比较例1得到的密封涂层沟槽边缘处的图片。
【具体实施方式】
[0037] 本发明提供一种机械零件密封涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0038] A)将η层