[發(fā)明專利]一種氣動執(zhí)行器應用的低磨損導向桿及其表面工藝

有效

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• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108754416B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 陳榮琴
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州瑞領(lǐng)克信息科技有限公司
• 主分類號: C23C14/02
• 分類號: C23C14/02;C23C14/32;C23C14/06;F16K31/12
• 代理公司: 蘇州周智專利代理事務所(特殊普通合伙) 32312
• 代理人: 周雅卿

本發(fā)明公開了一種氣動執(zhí)行器應用的低磨損導向桿及其表面工藝，包括步驟(1)，提供一導向桿的碳素鋼基材，打磨其表面后放置于酸性溶液中，洗滌后再水洗干燥；步驟(2)，利用霍爾氣體離子源對預處理后的基材進行氣體轟擊來強化基材表面，步驟(3)，采用Nd:YAG脈沖激光打孔器在基材表面打圓孔；步驟(4)，采用磁過濾沉積技術(shù)在基材表面分別沉積ZrB₂靶和MoS₂靶，形成涂覆于基材表面的固體涂層，進而得到表面工藝處理后的導向桿。本發(fā)明制備得到的氣動執(zhí)行器應用的導向桿，具備優(yōu)良的耐磨性、優(yōu)異的耐腐蝕性、自潤滑性和良好的硬度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣動執(zhí)行器應用的導向桿材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氣動執(zhí)行器應用的低磨損導向桿及其表面工藝。

背景技術(shù)

執(zhí)行器按其使用的能源可分為氣動、電動和液動三大類。以壓縮空氣為動力的執(zhí)行器，稱為氣動執(zhí)行器，其具有結(jié)構(gòu)簡單、動作可靠、性能穩(wěn)定、輸出力大、維護方便和防火防爆等優(yōu)點。它不僅能與氣動單元組合儀表配套使用，而且通過電-氣轉(zhuǎn)換器或電-氣閥門定位器能與電動組合儀表、計算機配套使用。因此它被廣泛應用于化工、石油、冶金、電力等工業(yè)控制過程中。

氣動執(zhí)行器主要分為兩大類：薄膜式與活塞式。它們都是由控制元件和執(zhí)行元件組成的。常見的QZ型氣動執(zhí)行器的基本機構(gòu)包括氣缸、活塞、活塞桿、連桿、輸出軸及力臂組成。在改進的氣動執(zhí)行器中，還會設置導向桿的結(jié)構(gòu)，導向桿能夠承受由于滑動物表面與活塞桿垂直方向角度變化而引起的橫向力，對活塞桿起到支撐作用。活塞桿在導向桿的支撐下，抵消了活塞的側(cè)向載荷，減少活塞桿、軸承和密封件的磨損，延長使用壽命。導向桿一般采用碳鋼鍍硬鉻作為主要基材，以保證足夠的硬度和耐磨性。但鍍硬鉻工藝價格高昂，不光鍍的費用較高，鍍后還要再加工；鍍層厚度太薄，一般只有0.05～0.15mm左右，影響材料的耐磨性和耐腐蝕性；鍍層的潤滑性有限，自潤滑效果不佳；另外鍍硬鉻工藝還對零部件表面的光潔程度要求較高。

隨著氣動執(zhí)行器在石化、電力、冶金等工業(yè)中運用越來越廣泛，嚴苛的使用環(huán)境和操作條件都對氣動執(zhí)行器中零部件的性能和使用壽命提出了更高的要求。理想的導向桿、活塞桿等零部件材料需要具備優(yōu)良的耐磨性、優(yōu)異的耐腐蝕性、自潤滑性和良好的硬度，如何通過一定的制備工藝獲得理想性能的導向桿、活塞桿等零部件材料是目前亟待解決和克服的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容

針對目前導向桿零部件材料中存在的問題，本發(fā)明提供一種氣動執(zhí)行器應用的低磨損導向桿及其表面工藝。本發(fā)明制備得到了一種氣動執(zhí)行器應用的導向桿，并通過一系列的表面處理工藝，使制備所得的導向桿具備了優(yōu)良的耐磨性、優(yōu)異的耐腐蝕性、自潤滑性和良好的硬度。

本發(fā)明公開了一種氣動執(zhí)行器應用的低磨損導向桿的制備工藝，包括如下步驟：

步驟(1)，提供一導向桿的碳素鋼基材，打磨其表面，并將打磨后的碳素鋼基材放置于酸性溶液中，充分洗滌取出后再水洗干燥，得到預處理的基材；

步驟(2)，利用霍爾氣體離子源對所述基材進行氣體轟擊來強化預處理的基材表面，霍爾源工作電壓為500～1800V，轟擊環(huán)境溫度600～800℃，轟擊時間2～3h；

步驟(3)，采用Nd：YAG脈沖激光打孔器在步驟(2)處理后的基材表面打圓孔，孔徑為0.06～0.1mm，面積率為10％～25％，得到表面織構(gòu)化的基材；

步驟(4)，采用磁過濾沉積技術(shù)(FCVA)在表面織化的基材表面分別沉積ZrB₂靶和MoS₂靶，形成涂覆于基材表面的固體涂層，進而得到表面工藝處理后的導向桿。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述的酸性溶液為含硫酸1～2mol/L和氫氟酸0.5～1mol/L的溶液。

優(yōu)選地，步驟(2)中所述的氣體為氦氣、氬氣。