本發(fā)明涉及表面涂層加工，涉及一種小電容絕緣涂層及其制備方法和用途，尤其涉及一種用于高頻軸電流的小電容絕緣涂層及其制備方法和用途。

背景技術(shù)：

1、在電機系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中，軸承是電機系統(tǒng)中的一個關(guān)鍵零部件，其安全性能關(guān)乎整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。當軸承滾子高速運行在潤滑油膜上時，由于油膜屬絕緣層且很薄，就會在軸承中形成軸承電容。例如逆變器輸出共模電壓的高du/dt就會在電機寄生電容和軸承電容中引發(fā)高頻充放電電流，每當絕緣柵雙極晶體管igbt導通或關(guān)斷，都會引發(fā)該共模電流。容性充放電電流雖然本身對軸承不會產(chǎn)生危害，但伴隨著這種充放電的過程，會在滾子與軸承內(nèi)外圈之間的油膜兩端引起充電電壓，當充電電壓超過油膜擊穿電壓值，電容儲存的能量就會通過軸承釋放，引發(fā)變頻調(diào)速電機由內(nèi)外圈的間隙(包括油膜)電容放電引起的軸承電流即edm電流同時產(chǎn)生放電火花，長期的軸電流會導致軸承產(chǎn)生坑蝕，繼而帶來噪聲振動，引起軸承早期失效。

2、目前解決這一問題的方法之一是在電機主軸兩端采用絕緣軸承替代普通軸承，絕緣軸承是可以阻止電流通過，具有絕緣性能的軸承總稱。通過將絕緣性能集成到軸承中，從根本上解決了軸電流腐蝕問題。絕緣軸承的外圈或內(nèi)圈的表面有一層幾百微米至2毫米厚的絕緣涂層，可承受至少1000v的電壓，比起其他的絕緣方法，如軸或外殼絕緣，混合陶瓷深溝球軸承等，更加符合成本利益和高可靠性。

3、如cn115181928a一種軸承外圈涂層、其制備方法及絕緣軸承，所述制備方法包括：在軸承外圈外表面依次噴涂金屬材料和陶瓷材料，從而形成依次層疊的基體金屬層和陶瓷層，將噴涂后的軸承外圈浸入封孔劑中，對陶瓷層內(nèi)的孔隙進行封堵。本發(fā)明提供了一種陶瓷噴涂絕緣軸承的制備工藝，將普通軸承經(jīng)簡單的噴涂處理后形成絕緣軸承，采用金屬材料打底，噴涂陶瓷材料，通過封孔劑的滲透效應(yīng)對噴涂層的孔隙進行填充，提高了絕緣軸承的絕緣效果。

4、但是由于目前的這種絕緣層很薄，電容較大，不利于高頻軸電流的阻隔，同時受限于絕緣涂層的制備工藝，涂層的厚度有限，因此降低絕緣軸承中絕緣層的電容是加強絕緣軸層應(yīng)用于阻隔高頻軸電流急需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種小電容絕緣涂層及其制備方法和用途，以解決現(xiàn)有絕緣涂層電容較大，不利于高頻軸電流阻隔的缺陷。

2、為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種小電容絕緣涂層，所述小電容絕緣涂層包括涂層本體和陣列分布于涂層本體上的凹槽；

4、相鄰所述凹槽之間的間距為85-250μm；所述凹槽的深度為10-30μm；所述凹槽的開口等效圓直徑為55-160μm。

5、本發(fā)明提供的小電容絕緣涂層，通過對絕緣涂層的表面進行設(shè)計，在絕緣涂層表面設(shè)置特定分布的凹槽來降低絕緣涂層的電容，進而保證在高頻軸電流下仍能起到良好的阻隔效果。

6、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述凹槽的開口形狀包括圓形、六邊形或菱形中的1種或至少2種的組合。

7、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述小電容絕緣涂層包括絕緣材料和封孔材料；

8、優(yōu)選地，所述小電容絕緣涂層中封孔材料以質(zhì)量百分含量計為1-2％。

9、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述絕緣材料包括氧化鋁和/或氧化鈦。

10、優(yōu)選地，所述封孔材料包括樹脂材料。

11、第二方面，本發(fā)明提供了如第一方面所述小電容絕緣涂層的制備方法，所述制備方法包括：

12、依次對基材進行噴砂處理、絕緣層設(shè)置、第一封孔、第一光滑處理、凹槽形成、第二光滑處理和第二封孔，得到小電容絕緣涂層。

13、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述噴砂處理的壓力為0.1-0.6mpa。

14、所述噴砂處理中噴砂口與基材之間的距離為30-120mm。

15、所述噴砂處理中噴砂口與基材表面的夾角為70-90°。

16、所述噴砂處理中所用砂粒包括24-46#氧化鋁白剛玉砂粒。

17、所述噴砂處理所得產(chǎn)品的表面粗糙度ra為2-4μm。

18、所述絕緣層設(shè)置的方式包括大氣等離子噴涂。

19、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第一封孔包括將設(shè)置絕緣層后所得產(chǎn)品置于封孔材料中依次進行第一真空處理和第一保壓處理，之后進行第一保溫處理。

20、所述第一真空處理的絕對真空度為50-500pa。

21、所述第一真空處理的保持時間為5-10min。

22、所述第一保壓處理的相對大氣壓為0.2-0.3mpa。

23、所述第一保壓處理的保持時間為60-90min。

24、所述第一保溫處理的升溫速率為5-12℃/min。

25、所述第一保溫處理的保溫溫度為120-130℃。

26、所述第一保溫處理的保溫時間為1-5h。

27、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第一光滑處理包括將第一封孔后所得產(chǎn)品的表面粗糙度ra控制為0.1-0.4μm。

28、所述凹槽形成的方式包括激光雕刻或點蝕。

29、所述第二光滑處理包括將凹槽形成后所得產(chǎn)品表面去除0.01-0.015mm。

30、所述第二封孔包括將第二光滑處理所得產(chǎn)品置于封孔材料中依次進行第二真空處理和第二保壓處理，之后進行第二保溫處理。

31、所述第二真空處理的絕對真空度為50-500pa；所述第二真空處理的保持時間為5-10min。

32、所述第二保壓處理的相對大氣壓為0.2-0.3mpa；所述第二保壓處理的保持時間為60-90min。

33、所述第二保溫處理的升溫速率為5-12℃/min；所述第二保溫處理的保溫溫度為120-130℃；所述第二保溫處理的保溫時間為1-5h。

34、作為本發(fā)明優(yōu)選的技術(shù)方案，所述絕緣層設(shè)置的方式為大氣等離子噴涂；

35、所述大氣等離子噴涂中的電流為300-650a；所述大氣等離子噴涂的電壓為40-80v；所述大氣等離子噴涂中輔助氣的流量為1-15l/min；所述大氣等離子噴涂中的掃描速度為140-160m/min；所述大氣等離子噴涂中的送粉量為20-150g/min；所述大氣等離子噴涂中送粉載氣流量為2-12l/min；所述大氣等離子噴涂中主氣流量為25-75l/min；所述大氣等離子噴涂中主氣壓力為0.3-0.8mpa；所述大氣等離子噴涂中輔助氣壓力為0.5-0.8mpa；所述大氣等離子噴涂中噴頭與基材之間的距離為100-250mm；所述大氣等離子噴涂中噴頭與基材表面的夾角為70-90°；所述大氣等離子噴涂中基材表面的溫度為50-150℃；

36、所述凹槽形成的方式為激光雕刻。

37、第三方面，本發(fā)明提供了如第一方面所述小電容絕緣涂層的用途，所述用途包括采用所述小電容絕緣涂層作為軸承的涂層。

38、與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

39、本發(fā)明通過在絕緣軸承的涂層上的激光雕刻，微觀上減小了與軸承套的有效接觸面積，而宏觀上不會改變絕緣軸承整體的外形，所以不會影響其機械性能與力學性能，隨著雕刻網(wǎng)穴數(shù)(凹坑)的增加，微觀上減小了等效接觸面積，最終達到減小了絕緣軸承的等效電容。相較于其他技術(shù)方案，本發(fā)明通過減小絕緣軸承的等效電容，有效增加了電容對交流電的阻礙作用，也叫做容抗。使得此方案的絕緣涂層更有利于應(yīng)用于高頻交流電的使用環(huán)境，減小了軸承的edm效應(yīng)對軸承滾道的侵蝕與破壞作用，極大提高了軸承的使用性能與壽命。