無轉(zhuǎn)換層的真空泵組件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種由閥金屬和它們的合金制成的無轉(zhuǎn)換層的真空泵組件。
【專利說明】無轉(zhuǎn)換層的真空泵組件
[0001]本發(fā)明涉及一種由閥金屬和它們的合金制成的無轉(zhuǎn)換層的真空泵組件。
[0002]DE10163864 Al涉及到一種由閥金屬或它們的合金制成的物體的涂層的方法，該物體上設(shè)有一層由金屬和氧化物陶瓷層組成的薄阻擋層，其表面已涂有含氟聚合物，其特征在于，含氟聚合物通過真空浸潰以溶液的形式被引入到氧化物陶瓷層的毛細(xì)管系統(tǒng)中，然后除去溶液中的非潤濕部分并干燥。因此，這組閥金屬包括鋁，鎂，鈦，鈮或鋯和它們的合金。此外，本說明書中還詳述了由閥金屬制成的真空泵的進(jìn)一步組件，如渦輪分子泵的轉(zhuǎn)子和定子。
[0003]在本文獻(xiàn)中，同時(shí)也在本發(fā)明的范圍內(nèi)，“鋁和它的合金”是指超純鋁和AlMn;AlMnCu ;AlMgl ;AlMg15 ;E_AlMgSi ;AlMgSi0 5 ；AlZnMgCu0 5 ;AlZnMgCu15 ;G_AlSi12 ；G-AlSi5MG ；G-AlSi8Cu3 ;G_AlCu4Ti ;G_AlCu4TiMg合金。另外，除了純鎂，特別地，AS41，AM60，AZ61, AZ63, AZ81 ;AZ91，HK31，QE22, ZE41, ZH62, ZK51, ZK61, EZ33, HZ32 的有美標(biāo)型號(hào)的鎂鑄造合金和AZ31，AZ61，AZ80，Ml ZK60，ZK40鍛造合金，適用于本發(fā)明目的。此外，純鈦和鈦合金，如TiAl6V4, TiAl5Fe2.5以及其它的都可以使用。
[0004]在DE10163864 Al中，氧化物陶瓷層基本上是由組件表面的轉(zhuǎn)換層形成的，因此實(shí)際上是基板材料的一部分丟失和被轉(zhuǎn)換為氧化阻擋層。
[0005]此外，常規(guī)的陽極氧化層是已知的，等離子體化學(xué)陽極氧化方法(KEPLA涂層?，KER0NITE?和其他方法)是已知的。而且，涂鎳于上述閥金屬是已知的。
[0006]所有上述提到的涂層方法能使真實(shí)輪廓層形成。然而，所有這些涂層系統(tǒng)在真空技術(shù)應(yīng)用中具有特定的缺點(diǎn)。因此，陽極氧化方法包括或多或或少明顯限制防腐蝕的孔隙結(jié)構(gòu)?；瘜W(xué)鍍鎳涂層有所謂的“針孔”，這至少需要更大的涂層厚度以盡量減少針孔的數(shù)量和大小。另外，化學(xué)鍍鎳涂 層的摩擦學(xué)行為，特別是在真空條件下，是不夠的，因?yàn)檫@些涂層在碰撞期間常常會(huì)造成冷焊。
[0007]真空泵組件的替代涂層也有描述，例如，在DElO 2005040648 Al中。由閥金屬制成的物體，特別是帶有氧化物陶瓷層的真空泵組件，該氧化物陶瓷層由具有薄阻擋層作為朝向金屬界面的金屬形成，其設(shè)有以聚對(duì)二甲苯為基礎(chǔ)形成的聚合物層。在這方面，關(guān)于表面涂層的組合物和應(yīng)用方法，DElO 2005040648 Al通過引用將其全部包括在這里。
[0008]W003/029529 Al，W02006/047501 A2和W02006/047526 A2描述了具有二氧化鈦和/或氧化鋯的耐腐蝕，耐熱性和耐磨性的陶瓷涂層的物體的制備，通過直流或交流電流的陽極氧化應(yīng)用到所述由鋁和/或鈦制成的物體。該現(xiàn)有技術(shù)方法相關(guān)的物體沒有被指定。另外，關(guān)于耐化學(xué)性，特別是耐檸檬酸或氫氯酸和/或氫氟酸蒸氣沒有詳細(xì)資料。
[0009]因此，本發(fā)明的目的是提供無轉(zhuǎn)換層的真空泵組件，由閥金屬或它們的合金制成的，除了具有耐腐蝕，耐熱性和耐磨性，包括無轉(zhuǎn)換層的涂層，由電鍍所產(chǎn)生的，加之耐化學(xué)品，特別是耐檸檬酸或氫氯酸蒸氣。這一點(diǎn)在真空泵組件的生產(chǎn)中尤其重要，特別是在真空技術(shù)中，接觸到腐蝕性氣體，比如HCl和/或HF蒸汽/氣體。
[0010]在第一實(shí)施例中，上述目的是通過由閥金屬或它們的合金制成的無轉(zhuǎn)換層的真空泵組件達(dá)到的，其特征在于:其表面具有硼，鍺，鋁，鎂，鈦，鈮，鉿和/或鋯元素及它們的混合物的至少一種氧化物和/或氧氟化物的涂層，通過電鍍生產(chǎn)且具有的涂層厚度在550Mm的范圍內(nèi)。
[0011]上述問題的解決方案是使用可能在公知的轉(zhuǎn)換層的表面覆蓋真實(shí)輪廓，一方面，如KEPLA涂層?，或陽極氧化層。然而，根據(jù)本發(fā)明，通過轉(zhuǎn)換基板材料沒有丟失是必不可少的，即，沒有產(chǎn)生轉(zhuǎn)換層。因此，如果需要的話，無基材損失的涂層可以重復(fù)任意多次，這對(duì)日常保養(yǎng)是非常重要的，尤其如此。
[0012]從上面提到的出版物W003/029529 Al, W02006/047501 A2 和 TO2006/047526 A2可以詳細(xì)看出工藝技術(shù)的詳細(xì)資料。在這方面，這些文件通過引用其全部內(nèi)容也包括于此。
[0013]較通常的陽極氧化方法，由于高的沉積速率，曝光時(shí)間被減少到大約三分之一，與上述KEPLA涂層8方法相比甚至六分之一(四分之一)。因此，提供了顯著的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。此外，它可以被觀察到，根據(jù)本發(fā)明制備的由閥金屬以及它們的合金制成的無轉(zhuǎn)換層的真空泵組件沒有邊緣效應(yīng)發(fā)生。這個(gè)屬性，特別是，還沒有尚未被上面提到的文件公開，從而代表了本發(fā)明的令人驚訝的優(yōu)勢(shì)。
[0014]與通過陽極氧化方法或由KEPLA涂層?方法制備的涂層相比，有更高的抗磨料磨損性能。該沉積層可以具有約700 HV的硬度。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，在公知的防腐蝕保護(hù)層系統(tǒng)的顯著優(yōu)勢(shì)可以實(shí)現(xiàn)。特別是，這包括防檸檬酸和鹽酸的保護(hù)。陽極氧化層對(duì)檸檬酸的作用敏感是公知的，而KEPLA涂層?層對(duì)鹽酸沒有足夠的穩(wěn)定性。
[0016]人們已經(jīng)發(fā) 現(xiàn)電解質(zhì)的基本使用壽命可以被設(shè)置，通過分析監(jiān)測(cè)和與由閥金屬和它們的合金制成的真空泵組件的涂層的已知的方法的那些周期相比，任選地補(bǔ)充了明顯更長的周期。與此相反，KEPLA涂層8的電解質(zhì)，根據(jù)由于源自起始原料的污染的用法，必須丟棄。這同樣適用于陽極氧化層的電解質(zhì)。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的由閥金屬和它們的合金制成的真空泵組件包括，特別地，轉(zhuǎn)子，定子，定子半磁盤，螺旋段，外殼和軸承殼。
[0018]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的術(shù)語“閥金屬”包括鋁，鎂，鈦，鈮和/或鋯以及它們的合金構(gòu)成的金屬組。根據(jù)本發(fā)明也特別優(yōu)選在說明書的介紹部分提到的鋁，鎂和鈦的特定合金。
[0019]特別優(yōu)選至少一種選自鋁，鈦和/或鋯元素的氧化物和/或氧氟化物用于表面涂層。這些能最適合于實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)。
[0020]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，表面涂層的厚度為5 — 50Mffl。根據(jù)本發(fā)明特別優(yōu)選的表面涂層的厚度是從15到30Mm。如果被選擇的表面涂層的厚度過薄，足夠的防腐蝕保護(hù)，耐熱，耐磨性和耐化學(xué)品不能確保。與此相反，如果被選擇的表面涂層的厚度過大，相應(yīng)的涂層往往會(huì)崩裂。此外，相應(yīng)的厚涂層經(jīng)濟(jì)效益低下。
[0021]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例涉及到一種制備無轉(zhuǎn)換層的真空泵組件的工藝，由閥金屬或它們的合金制成，通過電鍍生產(chǎn)，其特征在于
(a)提供一種陽極氧化溶液包含，除了水，至少一種其它組分選自硼，鍺，鋁，鎂，鈦，鈮，鉿和/或鋯元素及它們的混合物的水分散性的復(fù)合氟化物和氟氧化物；
(b)用所述陽極氧化溶液接觸陰極；
(C)將作為陽極的組件插入到所述陽極氧化溶液；和(d)在陽極和陰極之間施加電壓，以在所述的組件形成表面涂層。
[0022]原則上，這個(gè)工藝已經(jīng)在所提到的文件W003/029529 Al, W02006/047501 A2和W02006/047526 A2中提到。本發(fā)明通過所選的由閥金屬和它們的合金制成的真空泵組件而與其區(qū)分。
[0023]具體實(shí)施例:
實(shí)施例1:
將尺寸為100X50X1.5mm的AlMgSi1的樣品片在電解液中，400伏電壓下5分鐘進(jìn)行陽極化涂層，該電解液如 W003/029529 Al，W02006/047501 A2 和 W02006/047526 A2 中所描述的在5分鐘內(nèi)。得到的涂層厚度為約lOMffl。
[0024]實(shí)施例2:
實(shí)施例1所描述的樣品片在10分鐘內(nèi)以類似的方式被涂層。得到的涂層厚度為約12Wn。
[0025]實(shí)施例3:
根據(jù)實(shí)施例1和實(shí)施例2被涂層的樣品片曝光在含有15% (重量)鹽酸的浴缸上方形成的氫氯酸氣氛。樣品片上的氧化物陶瓷層在144小時(shí)和300小時(shí)的測(cè)試持續(xù)時(shí)間后被檢查脫落情況。樣品片上的 氧化物陶瓷層在這個(gè)曝光時(shí)間后仍然完好無損。
[0026]實(shí)施例4:
根據(jù)實(shí)施例1和實(shí)施例2被涂層的樣品片曝光在濃度為2%，3.5%和5%的檸檬酸溶液。樣品片上的氧化物陶瓷層在90小時(shí)的測(cè)試持續(xù)時(shí)間后被檢查脫落情況。樣品片上的氧化物陶瓷層在這個(gè)曝光時(shí)間后仍然完好無損。
【權(quán)利要求】
1.無轉(zhuǎn)換層的真空泵組件，由閥金屬或它們的合金制成，其特征在于，它們的表面具有至少一種選自硼，鍺，鋁，鎂，鈦，鈮，鉿和/或鋯元素及它們的混合物的氧化物和/或氟氧化物的涂層，通過電鍍生產(chǎn)且具有的涂層厚度在5 — 50Mm的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，包括轉(zhuǎn)子，定子，定子半磁盤，螺旋段，外殼和軸承殼。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的組件，其特征在于，所述閥金屬選自鋁，鎂，鈦，鈮和/或錯(cuò)和它們的合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于，所述涂層包括至少一種選自鋁，鈦和/或鋯元素的氧化物和/或氟氧化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求1一 4任一項(xiàng)所述的組件，其特征在于:表面涂層的厚度是從15到30Wno
6.一種制備無轉(zhuǎn)換層的真空泵組件的工藝，由閥金屬或它們的合金制成，其是通過電鍍生產(chǎn)，其特征在于 (a)提供一種陽極氧化溶液包含，除了水，至少一種其它組分選自硼，鍺，鋁，鎂，鈦，鈮，鉿和/或鋯元素及它們的混合物的水分散性的復(fù)合氟化物和氟氧化物； (b)用所述陽極氧化溶液接觸陰極； (C)將作為陽極的組件插入到所述陽極氧化溶液； (d)在陽極和陰極之間施加電壓，以在所述的組件形成表面涂層。
【文檔編號(hào)】C25D9/06GK103620091SQ201280028749
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月24日
【發(fā)明者】邁克爾·弗羅茨海姆, 約瑟夫·赫珀考森, 安迪·蓬托特倫, 盧茨·胡澤曼 申請(qǐng)人:歐瑞康萊寶真空股份有限公司, 德國漢高股份兩合公司