1.本发明涉及水环式真空泵技术领域，具体为一种在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法。
背景技术：2.目前，煤矿井下瓦斯抽采系统主要是由抽采泵站、抽采管路及附属设备组成。大型水环式真空泵由于抽采距离远、极限负压高而被广泛使用。水环真空泵是一种输送气体的流体机械，当叶轮按规定方向转动时，工作循环水在泵体内壁形成与叶轮一起转动的水环，依靠叶轮的旋转把机械能传递给旋转水环，又通过旋转水环对气体的压缩，把能量传递给气体并使压力升高，达到抽吸真空的目的，水环真空泵工作时，必须连续不断地从外部向泵体内部注入一定量的新鲜工作液体，以补充随气体排走的液体，由于大部分地区水源水质硬度较大，并且井下环境恶劣，真空泵内部叶轮在此种介质条件下工作，经过一段时间的物理化学过程，就会形成结垢。
3.目前处理结垢的方法主要有两种：机械除垢和化学除垢，前者主要通过人工利用工具清除结垢，是一种对各种结垢都极为有效的方法，但是必须对整机进行拆卸，工作量大，停机费时，化学除垢是通过在泵内注入除垢剂，使之与泵内水垢进行化学反应而实现结垢的去除，该方法较为简单，但普通材质及未作防腐处理的真空泵内部叶轮将受到一定程度的腐蚀，造成间隙增大，影响效率和使用寿命。
技术实现要素：4.针对现有技术的不足，本发明提出一种在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法，由于制备的二氧化钛纳米涂层具有耐酸碱性、化学稳定性、疏水性和自清洁性，可显著增强水环真空泵叶轮表面的耐蚀抗垢效果。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法，具体包括以下步骤：
6.s1、叶轮表面的清理：首先利用金相砂纸对叶轮表面进行进行打磨处理，清除表面的氧化层和锈蚀层，然后叶轮表面采用煤油冲洗打磨后的表面，清除表面磨屑；
7.s2、配制抗垢涂层：通过利用以无水乙醇和二氧化钛粉体制备得到二氧化钛乙醇溶液，然后对得到二氧化钛乙醇溶液进行加压加温处理，并搅拌使二氧化钛乙醇溶液均匀分散在超临界二氧化碳中，最终熔化成二氧化钛熔滴；
8.s3、为叶轮表面添加抗垢涂层：通过配制的二氧化钛熔滴沉积在大型水环真空泵叶轮表面上，即获得具有分层结构的二氧化钛抗垢涂层；
9.s4、叶轮表面的再次清理：加工完毕后将叶轮表面取出，用去离子水、乙醇溶液分别超声清洗20分钟即可。
10.优选的，所述s2中制备二氧化钛乙醇溶液，即以无水乙醇为非极性溶剂，然后在无水乙醇中继续添加加入粒径为20nm的二氧化钛粉体，将两者进行混合处理，然后再搅拌20
分钟，得到二氧化钛乙醇溶液，并搅拌使二氧化钛乙醇溶液均匀分散在超临界二氧化碳中。
11.优选的，所述s2中的加压加温处理，即在超临界二氧化碳反应釜中，加入二氧化钛乙醇溶液进行混合处理，然后将温度和压力分别升高到100℃和 20mpa，用磁力搅拌器搅拌20分钟，使二氧化钛乙醇溶液均匀分散在超临界二氧化碳中。
12.优选的，所述超临界二氧化碳作为溶剂，可代替传统的有毒、易挥发、易燃易爆的有机溶剂，此外二氧化碳的临界温度、临界压力分别为42.5℃和 8.64mpa。
13.优选的，所述s2中熔化成二氧化钛熔滴，即小心打开喷嘴阀门，将二氧化钛乙醇溶液喷射到直流等离子炬的高温区，微小液滴中的溶剂在高温高速环境下迅速挥发，二氧化钛纳米颗粒随之析出并快速熔化成二氧化钛熔滴。
14.优选的，所述二氧化钛熔滴沉积在大型水环真空泵叶轮表面，加热加速后的二氧化钛熔滴沉积在大型水环真空泵叶轮表面上，即可获得具有分层结构的二氧化钛抗垢涂层。
15.优选的，所述二氧化钛熔滴沉积在大型水环真空泵叶轮表面，即利用等离子喷枪沿油管轴线匀速位于叶轮表面移动，将二氧化钛熔滴均匀喷涂于叶轮表面，涂层厚度通过调节喷枪行进速度来控制。
16.有益效果
17.本发明提供了一种在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法。与现有技术相比具备以下有益效果：
18.该在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法，通过超临界二氧化碳溶液前驱体等离子体喷涂在大型水环真空泵叶轮表面制备二氧化钛涂层的方法，成本低、操作方便，容易实现大面积或复杂型面抗垢涂层的制备，利于产业化和商业推广；通过溶液前驱体等离子体喷涂制备得到的二氧化钛涂层孔隙均匀分布、无层间横向裂纹，与其它喷涂方法相比，该涂层具有更高的致密性和均匀性，使得制得的二氧化钛纳米涂层的耐垢率、缓蚀率分别达到95％和90％；通过采用制备的二氧化钛抗垢涂层，可有效地抑制污垢的附着，制备的二氧化钛纳米涂层具有耐酸碱性、化学稳定性、疏水性和自清洁性，可显著增强水环真空泵叶轮表面的耐蚀抗垢效果。
附图说明
19.图1为本发明大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的工艺流程图。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.请参阅附图1，本发明提供一种技术方案：一种在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法，具体包括以下步骤：
22.s1、叶轮表面的清理：首先利用金相砂纸对叶轮表面进行进行打磨处理，清除表面的氧化层和锈蚀层，然后叶轮表面采用煤油冲洗打磨后的表面，清除表面磨屑；
23.s2、配制抗垢涂层：通过利用以无水乙醇和二氧化钛粉体制备得到二氧化钛乙醇溶液，然后对得到二氧化钛乙醇溶液进行加压加温处理，并搅拌使二氧化钛乙醇溶液均匀分散在超临界二氧化碳中，最终熔化成二氧化钛熔滴；
24.s3、为叶轮表面添加抗垢涂层：通过配制的二氧化钛熔滴沉积在大型水环真空泵叶轮表面上，即获得具有分层结构的二氧化钛抗垢涂层；
25.s4、叶轮表面的再次清理：加工完毕后将叶轮表面取出，用去离子水、乙醇溶液分别超声清洗20分钟即可。
26.本发明实施例中，s2中制备二氧化钛乙醇溶液，即以无水乙醇为非极性溶剂，然后在无水乙醇中继续添加加入粒径为20nm的二氧化钛粉体，将两者进行混合处理，然后再搅拌20分钟，得到二氧化钛乙醇溶液，并搅拌使二氧化钛乙醇溶液均匀分散在超临界二氧化碳中。
27.本发明实施例中，s2中的加压加温处理，即在超临界二氧化碳反应釜中，加入二氧化钛乙醇溶液进行混合处理，然后将温度和压力分别升高到100℃和 20mpa，用磁力搅拌器搅拌20分钟，使二氧化钛乙醇溶液均匀分散在超临界二氧化碳中。
28.本发明实施例中，超临界二氧化碳作为溶剂，可代替传统的有毒、易挥发、易燃易爆的有机溶剂，此外二氧化碳的临界温度、临界压力分别为42.5℃和8.64mpa。
29.本发明实施例中，s2中熔化成二氧化钛熔滴，即小心打开喷嘴阀门，将二氧化钛乙醇溶液喷射到直流等离子炬的高温区，微小液滴中的溶剂在高温高速环境下迅速挥发，二氧化钛纳米颗粒随之析出并快速熔化成二氧化钛熔滴。
30.本发明实施例中，二氧化钛熔滴沉积在大型水环真空泵叶轮表面，加热加速后的二氧化钛熔滴沉积在大型水环真空泵叶轮表面上，即可获得具有分层结构的二氧化钛抗垢涂层。
31.本发明实施例中，二氧化钛熔滴沉积在大型水环真空泵叶轮表面，即利用等离子喷枪沿油管轴线匀速位于叶轮表面移动，将二氧化钛熔滴均匀喷涂于叶轮表面，涂层厚度通过调节喷枪行进速度来控制。
32.综合实施例，该大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法，通过超临界二氧化碳溶液前驱体等离子体喷涂在大型水环真空泵叶轮表面制备二氧化钛涂层的方法，成本低、操作方便，容易实现大面积或复杂型面抗垢涂层的制备，利于产业化和商业推广；通过溶液前驱体等离子体喷涂制备得到的二氧化钛涂层孔隙均匀分布、无层间横向裂纹，与其它喷涂方法相比，该涂层具有更高的致密性和均匀性，使得制得的二氧化钛纳米涂层的耐垢率、缓蚀率分别达到95％和90％；通过采用制备的二氧化钛抗垢涂层，可有效地抑制污垢的附着。
33.同时本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域技术人员公知的现有技术。
34.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
35.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
技术特征：1.一种在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：s1、叶轮表面的清理：首先利用金相砂纸对叶轮表面进行进行打磨处理，清除表面的氧化层和锈蚀层，然后叶轮表面采用煤油冲洗打磨后的表面，清除表面磨屑；s2、配制抗垢涂层：通过利用以无水乙醇和二氧化钛粉体制备得到二氧化钛乙醇溶液，然后对得到二氧化钛乙醇溶液进行加压加温处理，并搅拌使二氧化钛乙醇溶液均匀分散在超临界二氧化碳中，最终熔化成二氧化钛熔滴；s3、为叶轮表面添加抗垢涂层：通过配制的二氧化钛熔滴沉积在大型水环真空泵叶轮表面上，即获得具有分层结构的二氧化钛抗垢涂层；s4、叶轮表面的再次清理：加工完毕后将叶轮表面取出，用去离子水、乙醇溶液分别超声清洗20分钟即可。2.根据权利要求1所述的一种在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法，其特征在于：所述s2中制备二氧化钛乙醇溶液，即以无水乙醇为非极性溶剂，然后在无水乙醇中继续添加加入粒径为20nm的二氧化钛粉体，将两者进行混合处理，然后再搅拌20分钟，得到二氧化钛乙醇溶液，并搅拌使二氧化钛乙醇溶液均匀分散在超临界二氧化碳中。3.根据权利要求2所述的一种在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法，其特征在于：所述s2中的加压加温处理，即在超临界二氧化碳反应釜中，加入二氧化钛乙醇溶液进行混合处理，然后将温度和压力分别升高到100℃和20mpa，用磁力搅拌器搅拌20分钟，使二氧化钛乙醇溶液均匀分散在超临界二氧化碳中。4.根据权利要求3所述的一种在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法，其特征在于：所述超临界二氧化碳作为溶剂，可代替传统的有毒、易挥发、易燃易爆的有机溶剂，此外二氧化碳的临界温度、临界压力分别为42.5℃和8.64mpa。5.根据权利要求4所述的一种在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法，其特征在于：所述s2中熔化成二氧化钛熔滴，即小心打开喷嘴阀门，将二氧化钛乙醇溶液喷射到直流等离子炬的高温区，微小液滴中的溶剂在高温高速环境下迅速挥发，二氧化钛纳米颗粒随之析出并快速熔化成二氧化钛熔滴。6.根据权利要求5所述的一种在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法，其特征在于：所述二氧化钛熔滴沉积在大型水环真空泵叶轮表面，加热加速后的二氧化钛熔滴沉积在大型水环真空泵叶轮表面上，即可获得具有分层结构的二氧化钛抗垢涂层。7.根据权利要求6所述的一种在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法，其特征在于：所述二氧化钛熔滴沉积在大型水环真空泵叶轮表面，即利用等离子喷枪沿油管轴线匀速位于叶轮表面移动，将二氧化钛熔滴均匀喷涂于叶轮表面，涂层厚度通过调节喷枪行进速度来控制。
技术总结本发明公开了一种在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法，配制抗垢涂层：通过利用以无水乙醇和二氧化钛粉体制备得到二氧化钛乙醇溶液，然后对得到二氧化钛乙醇溶液进行加压加温处理，并搅拌使二氧化钛乙醇溶液均匀分散在超临界二氧化碳中，最终熔化成二氧化钛熔滴；本发明涉及水环式真空泵技术领域。该在大型水环真空泵叶轮表面制备抗垢涂层的方法，通过超临界二氧化碳溶液前驱体等离子体喷涂在大型水环真空泵叶轮表面制备二氧化钛涂层的方法，成本低、操作方便，容易实现大面积或复杂型面抗垢涂层的制备，制备的二氧化钛纳米涂层具有耐酸碱性、化学稳定性、疏水性和自清洁性，可显著增强水环真空泵叶轮表面的耐蚀抗垢效果。垢效果。垢效果。
技术研发人员：杨志忠 陆建堤
受保护的技术使用者：武汉威龙泵业有限责任公司
技术研发日：2022.06.30
技术公布日：2022/11/1
