[發(fā)明專利]一種提高超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子耐磨性的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110573670.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN113512745A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王國(guó)慶;曹鑫鑫;趙蓋;丁慶軍;李興明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): C25D11/26
• 分類號(hào): C25D11/26;C25D15/00;H02K15/02;H02K1/22
• 代理公司: 北京華沛德權(quán)律師事務(wù)所 11302
• 代理人: 馬苗苗

一種提高超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子耐磨性的方法，其特征是將超聲電機(jī)鈦合金轉(zhuǎn)子表面進(jìn)行微弧氧化處理，同時(shí)在氧化堿液中加入石墨烯和碳納米管，得到表面含有石墨烯和碳納米管的TiO2復(fù)合耐磨涂層。為了進(jìn)一步提高氧化膜的耐蝕性,需要進(jìn)行封孔處理。本發(fā)明工藝穩(wěn)定可靠，設(shè)備簡(jiǎn)單，能夠有效提高轉(zhuǎn)子的耐磨性，從而減少超聲電機(jī)界面磨屑的產(chǎn)生，有助于提高超聲電機(jī)界面穩(wěn)定性和使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲電機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種提高超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子耐磨性的方法。

背景技術(shù)

超聲電機(jī)是20世紀(jì)80年代迅速發(fā)展并具有特殊應(yīng)用的一種新型微電機(jī)，由于超聲電機(jī)通過摩擦界面輸送動(dòng)力，因而界面的摩擦特性對(duì)超聲電機(jī)整體性能的發(fā)揮至關(guān)重要。目前超聲電機(jī)接觸界面為磷青銅定子與粘貼于轉(zhuǎn)子表面的聚合物基摩擦材料的粗糙接觸，摩擦材料不耐磨，磨損嚴(yán)重的現(xiàn)象不可避免。此外，在摩擦過程中由于磨損產(chǎn)生的磨屑將帶來(lái)摩擦界面失穩(wěn)，導(dǎo)致使用壽命和輸出轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定性進(jìn)一步下降。

為了進(jìn)一步提高超聲電機(jī)的耐磨損性和使用壽命，不僅僅需要選用更高性能，更耐磨損的聚合物摩擦材料，還需要對(duì)超聲電機(jī)的摩擦接觸界面進(jìn)行特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。因此，在超聲電機(jī)表面設(shè)計(jì)一種新型的定轉(zhuǎn)子接觸結(jié)構(gòu)，改變摩擦材料的粘貼位置就顯得格外重要，將摩擦材料粘貼在定子上對(duì)轉(zhuǎn)子接觸表面進(jìn)行微弧氧化處理這一新型結(jié)構(gòu)是本專利中所采用的，不僅可以提高超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子耐磨性，對(duì)于提高超聲電機(jī)使用壽命和速度穩(wěn)定性也同樣具有重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的超聲電機(jī)摩擦材料耐磨損性的問題，設(shè)計(jì)一種能提高超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子耐磨性的方法，它通過對(duì)轉(zhuǎn)子表面進(jìn)行微弧氧化處理來(lái)達(dá)到目的。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種提高超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子耐磨性的方法，其特征是所選轉(zhuǎn)子材料為鈦合金，型號(hào)為TC4，氧化復(fù)合涂層中含有石墨烯和碳納米管，石墨烯質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0～5％，碳納米管為0-3％。

優(yōu)選的，所述提高轉(zhuǎn)子耐磨性的方法，氧化方法為：微弧氧化；輸入電壓為三相380V，輸出電壓在0-700V之間(配備硅變壓器)，輸出電流：5A，10A，30A，50A，100A可選；微弧氧化槽液為石墨烯和碳納米管摻雜的堿性復(fù)合電解液

優(yōu)選的，碳納米管特征是直徑為8-15nm，長(zhǎng)度為10-50μm，所述的碳納米管兼具良好的力學(xué)性能和導(dǎo)熱性能，是提高氧化后復(fù)合涂層耐磨性和導(dǎo)熱性的理想材料。

優(yōu)選的，石墨烯的尺寸為1-5μm，厚度為0.8-1.2nm，所述的石墨烯是截至目前導(dǎo)熱系數(shù)最高的材料，加入電解液后附著在氧化復(fù)合涂層表面能夠大幅提高其高溫耐磨性。

優(yōu)選的，所述氧化方法方法，其特征是所制備的復(fù)合氧化涂層厚度為10-50μm。

優(yōu)選的，所述氧化方法方法，其堿性復(fù)合電解液特征為石墨烯和碳納米管摻雜的硅酸鈉溶液體系、偏鋁酸鈉溶液體系、磷酸鈉溶液體系及其混合溶液體系。

本發(fā)明的有益效果在于：

(1)、鈦合金轉(zhuǎn)子在經(jīng)過表面微弧氧化處理后表面硬度大大提高。由于石墨烯和碳納米管摻雜進(jìn)微弧氧化槽液中，氧化過程中形成陶瓷復(fù)合涂層能增強(qiáng)其導(dǎo)熱性，增加超聲電機(jī)轉(zhuǎn)子的耐磨性。

(2)、本發(fā)明將摩擦材料粘貼在定子齒上，從而避免了由于時(shí)間過長(zhǎng)產(chǎn)生的定子齒陷的問題，能夠有效的避免超聲電機(jī)啟動(dòng)困難或者由于多次啟停后而造成的摩擦表面磨損從而影響超聲電機(jī)使用壽命和啟動(dòng)特性的問題。

(3)、相比以前超聲電機(jī)摩擦副為：聚合物基摩擦材料對(duì)磨磷青銅，本發(fā)明采用新型的摩擦副接觸方式：經(jīng)微弧氧化后的氧化鈦對(duì)磨摩擦材料，兩者的耐磨性得到同步提高，能夠提高超聲電機(jī)的使用壽命。此外，相比之下后者將會(huì)具有較高的摩擦系數(shù)(0.38vs0.28)，摩擦系數(shù)的提高能夠有效的提高超聲電機(jī)的輸出力矩和轉(zhuǎn)換效率。

附圖說(shuō)明