[發明專利]一種基于立體成型的葉輪陶瓷涂層的制備方法

有效

• 申請號: 202110007027.3
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112831773B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發明（設計）人: 張廣明;宋道森;蔣進;蘭紅波;黃輝;李汶海;于尊
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: C23C18/14
• 分類號: C23C18/14;C23C18/12
• 代理公司: 鄭州意創知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 41138
• 代理人: 張江森

本發明公開了一種基于立體成型的葉輪陶瓷涂層的制備方法，其首先獲得葉輪的投影圖，并在二維圖中以明暗程度體現出不同位置的紫外光照射劑量，選擇葉輪旋轉的轉速，在紫外光照射葉輪的同時對葉輪進行旋轉，此時葉輪周圍的陶瓷前驅體會在葉輪表面進行固化，接著將表面帶有固化層的葉輪取出進行燒結，最終得到表面帶有陶瓷涂層的葉輪。該方法涂覆均勻，操作簡單，剩余陶瓷前驅體可重復使用。

技術領域

本發明涉及葉輪表面處理領域，尤其涉及一種基于立體成型的葉輪陶瓷涂層的制備方法。

背景技術

葉輪在機械領域應用非常廣泛，屬于機械行業中必不可少的部件之一。但是其使用條件比較惡劣，比如沖擊力大，腐蝕性大，這使得對葉輪表面進行保護顯得尤為重要。大量實踐表明，表面涂覆涂層是提高材料耐磨防腐性能中最有效、最常用的一種方法。在涂層材料的選擇上，陶瓷涂層由于具有：附著力大，遠遠高于普通涂層，這種較高附著力，可有效避免涂層下產生腐蝕，消除了傳統材料存在的涂層脫落現象。

目前，現有對葉輪表面進行陶瓷涂覆存在以下局限：

1)葉片與前后蓋板之間的縫隙涂覆不完全；

2)涂層涂覆不夠均勻；

3)涂層材料制作復雜；

4)涂覆操作復雜；

5)材料浪費嚴重。

因此，為了更好地對葉輪表面進行陶瓷涂覆，必須找出一種方法解決上述問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種基于立體成型的葉輪陶瓷涂層的制備方法以及制備裝置，它利用3D打印陶瓷前驅體再燒結轉為陶瓷的方法來對葉輪表面進行陶瓷涂層的覆蓋。

為實現上述發明目的，本發明采用下述技術方案予以實現：

一種基于立體成型的葉輪陶瓷涂層的制備方法，其以葉輪的初始擺放位置開始，得出該初始位置下，葉輪在投影儀角度的投影圖。并在二維圖中以明暗程度體現出不同位置的紫外光照射劑量，選擇葉輪旋轉的轉速，在紫外光照射葉輪的同時對葉輪進行旋轉，此時葉輪周圍的陶瓷前驅體會在葉輪表面進行固化，接著將表面帶有固化層的葉輪取出進行燒結，最終得到表面帶有陶瓷涂層的葉輪。

在本申請的一些實施例中，基于立體成型的葉輪陶瓷涂層的制備方法，具體為：

1)根據葉輪三維結構計算不同位置下的紫外光照射劑量，通過軸向計算層析成象技術制作二維投影圖；

2)配制陶瓷前驅體溶液；

3)在儲料筒中倒入陶瓷前驅體，并將葉輪浸入陶瓷前驅體溶液中加以固定；

4)打開投影光源的同時開始以一定轉速旋轉儲料筒；

5)固化完成后取出葉輪進行表面清理；

6)對未完全固化部分進行二次固化；

7)完成燒結。

在本申請的一些實施例中，所述陶瓷前驅體為正丙醇鋯或聚碳硅氮烷和甲基丙烯酸按照體積分數2∶1混合，并加入1wt.％的光敏引發劑，配制成型陶瓷前驅體溶液。

在本申請的一些實施例中，所述儲料筒的轉速優選為30轉/秒。

在本申請的一些實施例中，當所述陶瓷前驅體為正丙醇鋯和甲基丙烯酸混合時，所述燒結程序為先以1℃/min加熱到600℃保溫1h，再以5℃/min加熱到1200℃保溫2h。

在本申請的一些實施例中，當所述陶瓷前驅體為聚碳硅氮烷和甲基丙烯酸混合時，以1℃/min加熱到600℃保溫1h，再以10℃/min加熱到1500℃保溫2h，接著自然冷卻這樣的燒結參數進行燒結，得到SiCN陶瓷涂層。