一种膨胀机铝合金叶轮耐腐蚀耐高温PTFE涂层的制备工艺的制作方法
本发明涉及ptfe复合涂层的制备，具体是一种膨胀机铝合金叶轮耐腐蚀耐高温ptfe涂层的制备工艺，涉及涂料及其制备方法、具有耐腐蚀涂层的叶轮及其制备方法。
背景技术：
1、随着国家对氢能源汽车领域的大力推进，作为氢能源汽车的重要组成部分，能量回收系统中的压缩膨胀一体机也面临着复杂的工作环境。对于其中的膨胀机叶轮也提出了耐高温、耐腐蚀的要求。现有氢能源汽车中膨胀机叶轮为减轻质量，采用高强度铝合金切削加工而成，在高温水雾环境下耐腐蚀性能差。膨胀机叶轮在工作过程中，往往受到高温水雾环境的影响出现点蚀等情况，降低其使用工作寿命。
2、目前，为了提高铝合金耐腐蚀性能，一般采用硬质氧化来提高表面耐腐蚀性，或通过电镀电泳等方式，在表面增加一层耐腐蚀保护层。但电镀电泳作为有毒有害的作业工种，会产生大量工业废水且污染大。静电粉末喷涂不仅减少了工业污染，还可以通过回收粉料实现利用率最大化。固化后的ptfe涂层拥有优秀的疏水性以及耐腐蚀性能，能够有效保护铝合金叶轮，提高其使用寿命。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种膨胀机铝合金叶轮耐腐蚀耐高温ptfe涂层的制备工艺，该涂料在氢能源汽车膨胀机叶轮上形成的涂层能够提高其耐腐蚀性，从而有效保护铝合金基材。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案为：一种膨胀机铝合金叶轮耐腐蚀耐高温ptfe涂层的制备工艺，为以下步骤：
3、s1、叶轮基体前处理
4、c1、铝合金叶轮表面由加工机床减材成型，检查叶轮表面有无明显加工缺陷；
5、c2、粗糙度处理：通过喷丸把叶轮表面进行处理；
6、c3、叶轮清洁：通过油污清洗剂浸泡去除表面油污后，清水冲洗2次，送入干燥箱中干燥备用；
7、s2、非喷涂面处理：采用耐高温胶带遮蔽不需要喷涂的面；
8、s3、硅烷化处理：采用kh550、无水乙醇、纯水按照比例配置硅烷处理溶液，将铝合金叶轮浸润硅烷处理溶液后，取出吹干残余溶液，在干燥箱中干燥；
9、s4、粉料制备：将ptfe、peek、氧化石墨烯、纳米氧化铝颗粒按照一定比例混合制成；
10、s5、底漆喷涂：采用静电粉末喷涂，通过压缩空气将粉料从喷枪中高压喷出，粉料颗粒经过喷嘴时，由喷枪顶针尖端放电电离使得颗粒带有电荷，在风场与静电场的共同作用下，吸附在叶轮表面；
11、s6、底漆固化：将吸附有粉料的叶轮，送入马弗炉中升温固化，冷却后取出；
12、s7、面漆喷涂：采用静电粉末喷涂，再次对叶轮喷涂；
13、s8、面漆固化：将s7中的叶轮送入炉中升温固化，冷却后取出。
14、作为本发明进一步的方案：所述s1中，通过喷砂处理将铝合金表面进行表面强化，并控制其表面粗糙度为40-50 μm，改善其表面吸附能力。
15、作为本发明再进一步的方案：所述s2中，叶轮与转轴相交处需要配合公差，不需喷涂的金属面用聚酰亚胺材质的耐高温胶带粘结遮盖，对喷涂区域的误遮胶带进行修减，待喷涂后撕下。
16、作为本发明再进一步的方案：所述s3中，硅烷处理溶液由以下重量份组成kh550 5%、无水乙醇 75 %、纯水20 %，用小型磁力搅拌机搅拌10 min，在室温中静置水解16 h，工件浸入硅烷处理溶液时间为30 s，放置在干燥箱中1 h，干燥箱温度设置为100 ℃。
17、作为本发明再进一步的方案：所述s4中，所述喷涂粉料由以下重量份组成：ptfe微粉60-70 %、peek微粉25-30 %、ceo2颗粒0.5 %、纳米go颗粒0.5 %，在粉料的制备过程中加入无水乙醇作为分散介质，并在小型磁力搅拌机中磁力搅拌24 h，在温度设置为80 ℃的真空干燥箱中充分干燥后，分别用150目、250目筛网进行过筛细化。
18、作为本发明再进一步的方案：所述s5中，所述粉料由权利要求5所述的方法制备，所述静电粉末喷涂厚度在50-60 μm，设置喷涂电压为95-100 kv，喷涂电流80-85 μa，供粉气压为0.35-0.40 mpa，雾化气压0.75-1 bar。
19、作为本发明再进一步的方案：所述s6中，所述吸附有粉料的叶轮在马弗炉中以10℃/min的速率缓慢升温冷却，升温至粉料熔融温度360-375 ℃并保持60-80 min，所述冷却过程保持工件在炉中冷却至100 ℃。
20、作为本发明再进一步的方案：所述s7中，再次喷涂的所述粉料为ptfe微粉，所述喷涂前再次采用耐高温胶带遮蔽不要喷涂的面，静电粉末喷涂后撕去遮蔽胶带再按固化。
21、与现有技术相比，本发明的有益效果是：
22、1.采用静电粉末喷涂技术制备ptfe复合涂层，在静电作用下，粉料会均匀的吸附于工件表面，形成粉状的涂层，在固化过程中均匀流平，在未固化前，可进行二次重喷，弥补缺陷，减少了工业排放污染，通过回收粉料来实现原料的利用率最大化，降低原料成本。
23、2.采用peek、氧化石墨烯、纳米ceo2与ptfe相结合的方式，使得工件表面ptfe复合涂层表面结合更加牢固，触感更加平整，疏水性与耐腐蚀能力更强。
24、3.采用以kh550为核心的硅烷处理溶液对基体进行前处理，相应硅烷膜可以提高铝合金基体与复合涂层的结合力，尤其是无机物颗粒的结合。
技术特征：
1.一种膨胀机铝合金叶轮耐腐蚀耐高温ptfe涂层的制备工艺，其特征在于，为以下步骤：
2.权利要求1所述的一种膨胀机铝合金叶轮耐腐蚀耐高温ptfe涂层的制备工艺，其特征在于，所述s1中，通过喷丸处理将铝合金表面进行表面强化，并控制其表面粗糙度为30-50 μm，改善其表面吸附能力。
3.权利要求1所述的一种膨胀机铝合金叶轮耐腐蚀耐高温ptfe涂层的制备工艺，其特征在于，所述s2中，叶轮与转轴相交处需要配合公差，用耐高温胶带遮蔽住，待喷涂后撕下。
4.权利要求1所述的一种膨胀机铝合金叶轮耐腐蚀耐高温ptfe涂层的制备工艺，其特征在于，所述s3中，硅烷处理溶液由kh550、无水乙醇、纯水按照1：15：4的比例配置，并磁力搅拌10 min后，在室温中静置水解16 h，工件浸入硅烷处理溶液时间为30 s，放置在干燥箱中1 h，温度设置为100 ℃。
5.权利要求1所述的一种膨胀机铝合金叶轮耐腐蚀耐高温ptfe涂层的制备工艺，其特征在于，所述s4中，所述喷涂粉料由以下重量份组成：ptfe微粉60-70份、peek微粉25-30份、ceo2颗粒0.5份、纳米go颗粒0.5份，在粉料的制备过程中加入并在分散介质无水乙醇中磁力搅拌24h，在充分干燥后进行两次细化过筛。
6.权利要求1所述的一种膨胀机铝合金叶轮耐腐蚀耐高温ptfe涂层的制备工艺，其特征在于，所述s5中，所述粉料由权利要求5所述的方法制备，所述静电粉末喷涂厚度在50-60μm，喷涂电压为90-100 kv，供粉气压为0.35-0.40 mpa，雾化气压0.75-1 bar。
7.权利要求1所述的一种膨胀机铝合金叶轮耐腐蚀耐高温ptfe涂层的制备工艺，其特征在于，所述s6中，所述吸附有粉料的叶轮在马弗炉中缓慢升温冷却，粉料熔融温度在360-375 ℃，所述冷却过程保持工件在炉中冷却至100 ℃。
8.权利要求1所述的一种膨胀机铝合金叶轮耐腐蚀耐高温ptfe涂层的制备工艺，其特征在于，所述s7中，再次喷涂所述粉料为ptfe微粉，所述喷涂前采用耐高温胶带再次遮蔽不要喷涂的面。
9.权利要求5所述的一种膨胀机铝合金叶轮耐腐蚀耐高温ptfe涂层的制备工艺，其特征在于，ptfe微粉粒径为30-50μm，所述的peek微粉粒径为30-50 μm，所述的ceo2颗粒粒径为50 nm，所述的纳米go颗粒粒径为10-20 nm。
技术总结
本发明公开了一种膨胀机铝合金叶轮耐腐蚀耐高温PTFE涂层的制备工艺，所述涂料的主要组成成分为聚四氟乙烯，属于表面处理技术领域，它解决了现有氢能源汽车中膨胀机叶轮在高温水雾环境下耐腐蚀性能差的问题。本发明的涂料安全环保，具有优异的疏水性能，耐腐蚀效果优异，加工方法稳定易操作，所制备涂层表面能在高温下连续工作，液体不易附着，可有效保护叶轮基体，提高膨胀机叶轮的使用寿命。
技术研发人员：朱学卫,杨山举,丁科文,郝杰,祝艺鸣
受保护的技术使用者：启承悬浮科技（西安）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23