[发明专利]一种真空泵

说明书

技术领域

本发明涉及一种真空泵，属于零部件材料技术领域。

背景技术

真空泵是指利用机械、物理、化学或物理化学的方法对被抽容器进行抽气而获得真空的器件或设备。通俗来讲，真空泵是用各种方法在某一封闭空间中改善、产生和维持真空的装置。真空泵中包括泵轴和密封圈，现有技术中的泵轴与密封圈在快速运转中因为彼此之间的摩擦，进而影响真空泵的使用寿命。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种高硬度、高耐磨、高耐蚀的真空泵。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种真空泵，所述的真空泵包括泵轴和设置在泵轴上的密封圈，所述的泵轴由铝合金制成，所述的密封圈由PTFE复合材料制成。

本发明通过合理配比泵轴铝合金的组分并配合由PTFE复合材料制成的密封圈，通过降低两者之间的摩擦，进一步提高真空泵的性能，进而提高真空泵的使用寿命。

在上述的真空泵中，所述泵轴铝合金由如下成分及其质量百分比组成：N：0.1-0.2％、C：0.3-0.5％、Mg：0.25-0.5％、Mn：1.2-1.5％、B：0.25-0.6％、Ti：0.2-0.25％、Ta：0.05-0.15％、Hf：0.08-0.22％，余量为Al及不可避免的杂质。

Mg、Mn是铝合金的基本强化元素，Ti能够与C、N和B形成弥散分布的碳氮硼化合物，这些碳氮硼化合物可以发挥固溶强化效果，以间隙固溶体的形式熔入晶格结构中，从而产生了向其中引入应变，以强化间隙固溶体的作用；且因这些碳氮硼化合物熔点很高，故能在后续的制备过程中起外来晶核的作用，从而细化晶粒。本发明在泵轴铝合金中加入适量的Ta和Hf，钽本身具有加工性能好、化学稳定性高、抗液态金属腐蚀能力强等优异性能，其与C形成的二元合金相，结构稳定，增强铝合金的强度和耐蚀性。Hf为高硬度元素，还具有延展性、抗氧化性和耐高温等特性，是一种良好的合金材料，B元素能够插入到Hf密排六方结构中的间隙位置从而形成的硼化物，Hf的硼化物属于高硬质相，其存在能够有效提高组织的强度，且Hf与Ta会形成二元合金体系，使得铝合金进一步提高泵轴主体的高蠕变强度。另外，Hf具有很强的吸氢性，能起到净化铝成分的作用，进一步提升泵轴的性能。

在上述的真空泵中，所述的PTFE复合材料包括PTFE、碳纤维、聚苯醚、二硫化钼、PbWO₄粉体、H₂IrCl₆·H₂O。

其中，所述的PTFE复合材料中碳纤维、聚苯醚、二硫化钼、PbWO₄粉体和H₂IrCl₆·H₂O分别占复合材料总质量的2-5％、5-8％、1-2％、0.5-3％和3-5％，余量为PTFE。

现有技术中已经有在PTFE中加入15％左右的聚苯酯以及3％左右的二硫化钼(MoS₂)，由于聚苯酯在体系中和聚四氟乙烯是物理混合，基体聚四氟乙烯和填充材料聚苯酯之间的界面存在一定的缺陷，界面之间既无化学作用又没有其他相互作用将填料与基体连接在一起，因此在受到外力拉伸时，界面结合处容易产生空穴，并在空穴最多处断裂。MoS₂虽然可以填补聚苯酯与PTFE之间的空穴，但是聚苯酯和MoS₂的共同作用，会降低材料的拉伸强度仍和断裂伸长率。本发明在不断试验后发现，在原有用聚苯酯及二硫化钼加入到PTFE中的基础上，调整两者的含量，并配合碳纤维、PbWO₄粉体以及H₂IrCl₆·H₂O可以大幅度提高复合材料的性能，尤其是当PTFE与铝合金材质的泵轴作用时，可以大幅度降低两者表面的磨损率。在本发明密封圈的PTFE材料中加入5-8％聚苯酯虽略有降低了复合材料的拉伸强度和断裂伸长率，提高了球压痕硬度；加入1-2％MoS₂可使铝合金表面形成均匀连续的转移膜，表面光滑，改善了对复合材料对摩时的摩擦学性能，从而降低了复合材料与铝合金之间的摩擦因数，降低磨损率。本发明密封圈的复合材料中还加入有适量的PbWO₄粉体，PbWO₄粉体作为无机材料，不仅可以吸收环境中的辐射，提高密封圈的抗老化能力，还可大幅度提高密封圈的强度、硬度、耐磨性以及清洁度，然而若加入过量的PbWO₄粉体则会大大影响密封圈的性能，进而影响真空泵的强度、硬度和耐磨性。