電機軸承用Al2O3基復(fù)合陶瓷絕緣涂層的制備及性能研究.pdf

1、絕緣軸承主要用于鐵路、風電、礦山等領(lǐng)域的電機設(shè)備，尤其是在高頻、高壓電動機中，是解決這些設(shè)備因電蝕問題而產(chǎn)生故障的關(guān)鍵零部件。Al2O3基復(fù)合陶瓷絕緣涂層具有耐高溫、抗腐蝕、機械強度高、絕緣性能優(yōu)良等特點，是制備絕緣軸承的主要涂層，其性能的優(yōu)劣對軸承乃至電機的工作穩(wěn)定性、可靠性及壽命具有十分重要的影響。本文以Al2O3基陶瓷絕緣涂層為研究對象，開展噴涂原料尋優(yōu)試驗和工藝參數(shù)優(yōu)化試驗，探究噴涂原料及工藝參數(shù)對陶瓷絕緣涂層性能的影響規(guī)律。主

2、要研究工作如下：
　　采用等離子噴涂方法，以商購的兩種高純度Al2O3粉末（進口Al2O3粉、國產(chǎn)Al2O3粉）和兩種不同比例的Al2O3-TiO2（簡稱AT）系粉末（AT3粉、AT13粉）為噴涂原料，采用設(shè)備推薦的等離子噴涂工藝參數(shù)，在GCr15鋼基體試樣表面制備陶瓷絕緣涂層，并開展涂層的絕緣性能、粘接性能和力學(xué)性能研究。通過噴涂原料初選試驗和深入優(yōu)化試驗，以確定出Al2O3基陶瓷絕緣涂層的性能較優(yōu)的噴涂原料方案。初選試驗通過綜

3、合分析涂層的性能測試結(jié)果及經(jīng)濟成本因素，初選噴涂原料為國產(chǎn)Al2O3粉和AT3粉。深入優(yōu)化試驗通過設(shè)置不同噴涂電弧電流參數(shù)，分別測試不同特征噴涂參數(shù)（CPSP）條件下涂層的絕緣電阻、孔隙率、結(jié)合強度、顯微硬度等性能指標，并借助掃描電子顯微鏡（SEM）和X射線衍射儀（XRD）分別對涂層的微觀形貌和相成分進行分析，最終確定出Al2O3基陶瓷絕緣涂層較優(yōu)的噴涂原料。研究結(jié)果表明，不同CPSP條件下相比AT3涂層，Al2O3涂層的絕緣性能與粘結(jié)

4、性能均較優(yōu)，且價格低廉，更適于制備陶瓷絕緣涂層。
　　采用優(yōu)選噴涂原料，開展制備Al2O3基陶瓷絕緣涂層的工藝參數(shù)優(yōu)化，以電弧電流、主氣流量和送粉速率為研究因素，以涂層的體積電阻率、介電強度、孔隙率、結(jié)合強度和顯微硬度這五項性能指標為優(yōu)化目標，進行三因素四水平的正交試驗。利用基于正交試驗的靈敏度分析法和基于熵權(quán)法的客觀綜合評價法，對涂層的各項性能指標結(jié)果進行極差分析和靈敏度分析，研究不同工藝參數(shù)對涂層性能指標的影響規(guī)律。研究結(jié)果表