一種渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的防腐蝕方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的防腐蝕方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)的鋁基葉輪電鍍技術(shù)得到的鍍層與鋁基體的結(jié)合強(qiáng)度低，鍍層耐腐蝕性及硬度差的問(wèn)題，本發(fā)明通過(guò)對(duì)鋁基葉輪進(jìn)行預(yù)處理，先在鋁基葉輪表面形成一層過(guò)渡層，并使隱藏在過(guò)渡層晶格之間的雜質(zhì)氣化能完全去除，再在過(guò)渡層上進(jìn)行電鍍，利用鍍層與過(guò)渡層之間機(jī)械作用與化學(xué)作用的配合，可大大提高了鍍層與過(guò)渡層之間結(jié)合強(qiáng)度；還通過(guò)優(yōu)化鍍液配方和施鍍工藝條件，在鋁基葉輪表面形成一層Ni-P-PTFE復(fù)合鍍層，得到的復(fù)合鍍層光滑致密，硬度高，耐磨性及耐腐蝕性好，且具有優(yōu)異的不粘性，與渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的結(jié)合強(qiáng)度高，能大大延長(zhǎng)渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的使用壽命。
【專利說(shuō)明】一種渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的防腐蝕方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種用于低壓廢氣再循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)上的渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的防腐蝕方法.【背景技術(shù)】
[0002]鋁及鋁合金由于密度小、比強(qiáng)度高、易于壓力加工、成本低等特點(diǎn)，在電子、汽車、航空、國(guó)防等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。目前低壓廢氣再循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)上渦輪增壓器壓端采用的葉輪便是鋁基葉輪。
[0003]而采取低壓廢氣再循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)所輸送的混合氣除了吸入的新鮮空氣外，還有濕廢氣，后者主要由殘留的氧、燃燒產(chǎn)物水和二氧化碳，以及少量的氮氧化物、硫氧化物、一氧化碳、未燃烴等有害成分構(gòu)成，由于廢氣中所含有多種有害成分，因此低壓廢氣輸入渦輪增壓器中后便會(huì)對(duì)增壓器壓端的鋁基葉輪帶來(lái)如下影響:1、水冷凝造成的液滴沖擊；2、酸性凝結(jié)物造成的腐蝕；3、樹(shù)脂狀的沉積物。由于鋁及鋁合金硬度低、耐磨劑耐腐蝕性差等缺點(diǎn)，鋁基葉輪實(shí)際上并不能直接用于渦輪增壓器中，因此必須對(duì)鋁基葉輪進(jìn)行表面處理。
[0004]目前對(duì)鋁基體進(jìn)行表面處理最常用的一種方法是電鍍，通過(guò)電鍍使鋁基葉輪表面形成一層鍍層以提高其硬度、防腐蝕性能等特性，但是鋁基體是一種難鍍基體，形成的鍍層與鋁基體之間的結(jié)合強(qiáng)度 低，易產(chǎn)生起皮和脫皮等現(xiàn)象，主要原因是:(I)鋁質(zhì)軟，膨脹系數(shù)大，鍍層與鋁基體的結(jié)合強(qiáng)度很低；(2)鋁基與鍍層之間往往隱藏有氫氣、水分等雜質(zhì)，雜質(zhì)的存在不僅易造成鍍層出現(xiàn)針孔、麻點(diǎn)等缺陷，影響鍍層的硬度及耐腐蝕性能，還會(huì)影響鍍層與鋁基體的結(jié)合強(qiáng)度。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的鋁基葉輪電鍍技術(shù)得到的鍍層與鋁基體的結(jié)合強(qiáng)度低，鍍層耐腐蝕性及硬度差的問(wèn)題，提供了一種渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的防腐蝕方法，本發(fā)明的工藝步驟簡(jiǎn)單，形成的鍍層均勻致密，硬度高，耐磨性及耐腐蝕性好，且具有優(yōu)異的不粘性，與渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的結(jié)合強(qiáng)度高，能大大延長(zhǎng)渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的使用壽命。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
一種渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的防腐蝕方法，包括以下步驟:
(一)預(yù)處理
Cl)除油:將鋁基葉輪置于除油液中浸泡Hmin后取出浙干。
[0008](2)微蝕:將步驟(1)中的鋁基葉輪置于微蝕液中浸泡3~5min后取出，用去離子水清洗。通過(guò)微蝕使鋁基葉輪表面變粗糙，形成不規(guī)則的凹坑，這些凹坑可作為后續(xù)步驟中過(guò)渡層的附著點(diǎn)，從而以提高葉輪鋁基體與過(guò)渡層之間的結(jié)合強(qiáng)度。
[0009](3)生成過(guò)渡層:將步驟(2)中的鋁基葉輪置于去離子水中超聲清洗，洗凈后將鋁基葉輪浸入質(zhì)量濃度15~20%的水合肼溶液中浸泡3(T40min，取出后用去離水進(jìn)行清洗。利用質(zhì)量濃度15~20%的水合肼對(duì)鋁基葉輪進(jìn)行處理，只是對(duì)鋁表面處理而不傷及鋁基葉輪的本體。通過(guò)水合肼溶液的極化作用，鋁基葉輪表面形成一層凹凸不平的導(dǎo)電氧化膜(即過(guò)渡層)，該氧化膜可以防止葉輪的鋁基體被腐蝕，同時(shí)該氧化膜表面呈細(xì)小的、分布均勻的蜂窩狀，表面更為粗糙，能大大提高鋁基葉輪的表面積，與鍍層之間可形成機(jī)械嚙合作用，能大大提高鍍層與過(guò)渡層之間的結(jié)合強(qiáng)度，另外，該氧化膜中水合結(jié)構(gòu)的-OH能與鍍液中的聚四氟乙烯(PTFE)發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生高強(qiáng)度的共價(jià)鍵結(jié)合，從而使鍍層與過(guò)渡層之間的結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)一步提高。本發(fā)明通過(guò)水合肼溶液的處理在鋁基葉輪表面形成一層導(dǎo)電氧化膜，利用鍍層與過(guò)渡層之間機(jī)械作用與化學(xué)作用的配合，可大大提高了鍍層與過(guò)渡層之間結(jié)合強(qiáng)度。
[0010](4)活化:將步驟(3)得到的鋁基葉輪置于無(wú)水乙醇中浸泡3~5min后取出，于相對(duì)濕度< 10%的環(huán)境下恒溫烘干?；罨潜景l(fā)明的關(guān)鍵點(diǎn)，由于過(guò)渡層的晶格之間往往會(huì)隱藏一些雜質(zhì)(如氫、氧、水分等)，這些隱藏在晶體的晶格之間的雜質(zhì)不僅會(huì)造成鍍層出現(xiàn)針孔、麻點(diǎn)等缺陷，還會(huì)影響鍍層與鋁基體的結(jié)合強(qiáng)度。因此，本發(fā)明將過(guò)渡層在易揮發(fā)無(wú)水乙醇中浸泡，再在相對(duì)濕度< 10%的干燥環(huán)境下烘干，以使得隱藏在過(guò)渡層晶格之間的雜質(zhì)氣化能完全去除，從而有效提高過(guò)渡層與鍍層之間的結(jié)合強(qiáng)度，相對(duì)濕度在10%以下，以保證除雜的效果。
[0011](二)電鍍
將步驟(4)得到的鋁基葉輪置于鍍液中進(jìn)行電鍍，使鋁基葉輪表面生成厚度為5~100 μ m的鍍層即可。鍍層的厚度可通過(guò)電鍍時(shí)間控制，這是本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)手段，便不在此贅述。
[0012]作為優(yōu)選，步 驟(1)中，所述除油液的具體配方為:碳酸鈉15~20g/L，磷酸鈉25^30g/L, 0P-10乳化劑f3g/L。本發(fā)明對(duì)除油液的組分、各組分的濃度進(jìn)行了篩選優(yōu)化，使其具有優(yōu)異的除油效果佳，且易清洗，本發(fā)明的除油液為弱堿性，在保證除油效果的同時(shí)能避免對(duì)鋁基葉輪的腐蝕，0P-10乳化劑在除油液中可起到促進(jìn)、加速出油的作用，0P-10乳化劑的含量過(guò)高，會(huì)產(chǎn)生較多的泡沫，影響清洗效果。
[0013]作為優(yōu)選，所述除油液的溫度為3(T40°C。除油溫度控制在3(T40°C，可加快皂化反應(yīng)速度和皂化產(chǎn)物的溶解度，加速除油過(guò)程，提高除油效果，但是溫度過(guò)高，會(huì)造成鋁基葉輪的腐蝕。
[0014]作為優(yōu)選,步驟(2)中，所述微蝕液為濃度為0.8~lmol/L的氫氧化鈉溶液。作為優(yōu)選，步驟(3)中，水合肼溶液的溫度為5(T60°C。水合肼溶液的溫
度為5(T60°C，形成的過(guò)渡層表面粗糙度大，有利于形成機(jī)械嚙合作用。
[0015]作為優(yōu)選，步驟(4)中，恒溫烘干的溫度控制在85~90°C。烘干溫度控制在85^90 0C，既能保證雜質(zhì)的去除效果，又能保證效率。
[0016]作為優(yōu)選，步驟(二)中，所述鍍液的具體配方為:硫酸鎳20(T250g/L，氯化鎳2(T30g/L，次亞磷酸鈉8~12g/L，硼酸35~40g/L，香豆素I~2g/L，酒石酸鉀鈉8~10g/L，復(fù)合表面活性劑l~3g/L，PTFE乳液8~10ml/L。本發(fā)明對(duì)鍍液的配方進(jìn)行了優(yōu)化，其中，硫酸鎳為主鹽，起供給Ni+的作用；氯化鎳可提高鍍液的導(dǎo)電性，增加鍍液的極化度，使鍍液的分散能力得到改善；次亞磷酸鈉作為還原劑，其用量較易準(zhǔn)確控制；硼酸為緩沖劑，起到穩(wěn)定鍍液pH的作用，同時(shí)硼酸的加入還會(huì)使鍍層結(jié)晶細(xì)致；香豆素可提高鍍液的均鍍性，使金屬沉積是完全均勻的，不會(huì)導(dǎo)致小晶面的形成，同時(shí)使鍍層表面光亮；酒石酸鉀鈉可改善鍍液的勻鍍性及鍍層的致密性，使鍍層光滑致密，硬度高；復(fù)合表面活性劑可有效防止鍍層表面出現(xiàn)針孔現(xiàn)象；PTFE乳液中的PTFE顆粒自潤(rùn)滑性能，且防腐蝕性能優(yōu)異，能和N1-P共沉積從而降低鍍層的摩擦系數(shù)，提高鍍層的自潤(rùn)滑性、耐磨性、耐腐蝕性能，還使鍍層具有不粘性，能有效避免沉積物在鋁基葉輪上的附著，最重要的是，鍍液中的聚四氟乙烯(PTFE)能與氧化膜中水合結(jié)構(gòu)的-OH發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生高強(qiáng)度的共價(jià)鍵結(jié)合，從而使鍍層與過(guò)渡層之間的結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)一步提高。本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化鍍液配方，可在鋁基葉輪表面形成一層N1-P-PTFE復(fù)合鍍層，該復(fù)合鍍層光滑致密，硬度高，耐磨性及耐腐蝕性好，且具有優(yōu)異的不粘性，與渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的結(jié)合強(qiáng)度高，能大大延長(zhǎng)渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的使用壽命。
[0017]作為優(yōu)選，所述復(fù)合表面活性劑由全氟辛基季胺碘化物與烷基酚聚氧乙烯醚按質(zhì)量比1: 2^3混合而成。本發(fā)明的鍍液中含有PTFE顆粒，而PTFE是一種高疏水性物質(zhì)，在與水組成的體系中，其表面不能被水潤(rùn)濕，不能在鍍液中均勻分散，而本發(fā)明的關(guān)鍵正是在于讓PTFE微粒均勻地分散于鍍液中。本發(fā)明通過(guò)全氟辛基季胺碘化物與烷基酚聚氧乙烯醚的協(xié)同配合，能大大增加PTFE微粒的親和力，使得PTFE微粒能均勻地分散于復(fù)合鍍液中，同時(shí)還能避免PTFE微粒的團(tuán)聚。
[0018]作為優(yōu)選，所述PTFE乳液中，PTFE的質(zhì)量百分含量為50~60%，PTFE的粒度為
0.2^0.5 μ m。PTFE乳液可市購(gòu)，PTFE微粒在PTFE乳液中的含量及粒度大小均會(huì)影響鍍層的性能，含量過(guò)高，鍍層的硬度較差，含量過(guò)低，不粘性及耐磨性差，且與過(guò)渡層的結(jié)合強(qiáng)度低；粒度太小，會(huì)降低共析量，粒度過(guò)大，微粒共析嵌合時(shí)間長(zhǎng)，不易鑲嵌牢固，易脫落。因此本發(fā)明必須嚴(yán)格限定PTFE顆粒的濃度及粒度大小，以保證鍍層的性能。 [0019]作為優(yōu)選，步驟(二)中，電鍍的工藝參數(shù)為:電流密度3~5A/dm2，溫度為6(T80°C，pH3^5,陽(yáng)極采用Pt片。本發(fā)明中電鍍溫度需控制在6(T80°C，溫度過(guò)高，鍍液粘度下降，導(dǎo)致PTFE微粒在鍍層中的沉積量下降，會(huì)大大影響鍍層的性能。
[0020]因此，本發(fā)明具有如下有益效果:
(1)通過(guò)對(duì)鋁基葉輪進(jìn)行預(yù)處理，先在鋁基葉輪表面形成一層過(guò)渡層，并使隱藏在過(guò)渡層晶格之間的雜質(zhì)氣化能完全去除，再在過(guò)渡層上進(jìn)行電鍍，利用鍍層與過(guò)渡層之間機(jī)械作用與化學(xué)作用的配合，可大大提高了鍍層與過(guò)渡層之間結(jié)合強(qiáng)度；
(2)通過(guò)優(yōu)化鍍液配方和施鍍工藝條件，在鋁基葉輪表面形成一層N1-P-PTFE復(fù)合鍍層，得到的復(fù)合鍍層光滑致密，硬度高，耐磨性及耐腐蝕性好，且具有優(yōu)異的不粘性，與渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的結(jié)合強(qiáng)度高，能大大延長(zhǎng)渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的使用壽命。
【具體實(shí)施方式】
[0021 ] 下面通過(guò)【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0022]在本發(fā)明中，若非特指，所有設(shè)備和原料均可從市場(chǎng)購(gòu)得或是本行業(yè)常用的，其中，PTFE乳液購(gòu)自浙江巨圣氟化學(xué)有限公司。下述實(shí)施例中的方法，如無(wú)特別說(shuō)明，均為本領(lǐng)域常規(guī)方法。
[0023]實(shí)施例1
一種渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的防腐蝕方法，包括以下步驟:(一)預(yù)處理
(I)除油:將鋁基葉輪置于除油液中浸泡Irnin后取出浙干，除油液的具體配方為:碳酸鈉15g/L，磷酸鈉25g/L，OP-1O乳化劑lg/L，除油液的溫度為3(T40°C。
[0024](2)微蝕:將步驟(1)中的鋁基葉輪置于微蝕液中浸泡3min后取出，用去離子水清洗，微蝕液為濃度為0.8mol/L的氫氧化鈉溶液。
[0025](3)生成過(guò)渡層:將步驟(2)中的鋁基葉輪置于去離子水中超聲清洗，洗凈后將鋁基葉輪浸入溫度為50°C，質(zhì)量濃度15%的水合肼溶液中浸泡30min，取出后用去離水進(jìn)行清洗。
[0026](4)活化:將步驟(3)得到的鋁基葉輪置于無(wú)水乙醇中浸泡3min后取出，于相對(duì)濕度≤10%的環(huán)境下以85°C恒溫烘干。
[0027](二)電鍍
將步驟(4)得到的鋁基葉輪置于鍍液中進(jìn)行電鍍，使鋁基葉輪表面生成厚度為5μπι的鍍層即可，電鍍的工藝參數(shù)為:電流密度3A/dm2，溫度為60°C，pH3，陽(yáng)極采用Pt片，鍍液的具體配方為:硫酸鎳200g/L，氯化鎳20g/L，次亞磷酸鈉8g/L，硼酸35g/L，香豆素lg/L，酒石酸鉀鈉8g/L，復(fù)合表面活性劑lg/L，PTFE乳液8ml/L，其中，復(fù)合表面活性劑由全氟辛基季胺碘化物與烷基酚聚氧乙烯醚按質(zhì)量比1:2混合而成，PTFE乳液中，PTFE的質(zhì)量百分含量為50%, PTFE的粒度為0.2 μ m。
[0028]鍍層的附著強(qiáng)度檢測(cè):用硬質(zhì)鋼刀在鋁基葉輪表面劃相互平行和交錯(cuò)的劃痕，再用鋼絲刷摩擦表面，鍍層無(wú)起皮、剝落現(xiàn)象。說(shuō)明得到的鍍層結(jié)合強(qiáng)度好。
[0029]鍍層的光亮度檢測(cè):目測(cè)法測(cè)試鍍層的光亮度。制備的鍍層表面光亮，能看出面部五官和眉毛，且輪廓清晰，按照目測(cè)光亮度評(píng)定法的分級(jí)參考標(biāo)準(zhǔn)，鍍層為二級(jí)光亮，光亮度較佳。
[0030]腐蝕試驗(yàn):將鋁基葉輪在不同腐蝕條件下，浸泡24h，測(cè)試腐蝕速率，結(jié)果如表1所
/Jn ο
[0031]表1腐蝕試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果
【權(quán)利要求】
1.一種渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的防腐蝕方法，其特征在于，包括以下步驟: (一)預(yù)處理 (1)除油:將鋁基葉輪置于除油液中浸泡f5min后取出浙干； (2)微蝕:將步驟(1)中的鋁基葉輪置于微蝕液中浸泡:T5min后取出，用去離子水清洗； (3)生成過(guò)渡層:將步驟(2)中的鋁基葉輪置于去離子水中超聲清洗，洗凈后將鋁基葉輪浸入質(zhì)量濃度15~20%的水合肼溶液中浸泡3(T40min，取出后用去離水進(jìn)行清洗； (4)活化:將步驟(3)得到的鋁基葉輪置于無(wú)水乙醇中浸泡3~5min后取出，于相對(duì)濕度≤10%的環(huán)境下恒溫烘干； (二)電鍍 將步驟(4)得到的鋁基葉輪置于鍍液中進(jìn)行電鍍，使鋁基葉輪表面生成厚度為.5~100 μ m的鍍層即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的防腐蝕方法，其特征在于，步驟(1)中，所述除油液的具體配方為:碳酸鈉15~20g/L，磷酸鈉25~30g/L，OP-1O乳化劑I~3g/L。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的防腐蝕方法，其特征在于，所述除油液的溫度為3(T40°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的防腐蝕方法，其特征在于，步驟(2)中，所述微蝕液為濃度為0.8^1mol/L的氫氧化鈉溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的防腐蝕方法，其特征在于，步驟(3)中，水合肼溶液的溫度為5(T60°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的防腐蝕方法，其特征在于，步驟(4)中，恒溫烘干的溫度控制在85、0°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的防腐蝕方法，其特征在于，步驟(二)中，所述鍍液的具體配方為:硫酸鎳20(T250g/L，氯化鎳2(T30g/L，次亞磷酸鈉.8~12g/L,硼酸35~40g/L，香豆素f 2g/L，酒石酸鉀鈉8~10g/L，復(fù)合表面活性劑f 3g/L，PTFE 乳液 8~10ml/L。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的防腐蝕方法，其特征在于，所述復(fù)合表面活性劑由全氟辛基季胺碘化物與烷基酚聚氧乙烯醚按質(zhì)量比1:2~3混合而成。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的防腐蝕方法，其特征在于，所述PTFE乳液中，PTFE的質(zhì)量百分含量為50~60%，PTFE的粒度為0.2~0.5 μ m。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種渦輪增壓器壓端鋁基葉輪的防腐蝕方法，其特征在于，步驟(二)中，電鍍的工藝參數(shù)為:電流密度3~5A/dm2，溫度為6(T80°C，pH3~5，陽(yáng)極采用Pt片。
【文檔編號(hào)】C25D3/12GK104005068SQ201410065153
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】陳衛(wèi)德, 楊陽(yáng), 錢衍芳, 王永紅 申請(qǐng)人:寧波豐沃渦輪增壓系統(tǒng)有限公司, 浙江吉利控股集團(tuán)有限公司