[發明專利]一種水泵葉輪抗汽蝕耐磨涂料及其制備方法

有效

• 申請號: 201510316428.1
• 申請日: 2015-06-11
• 公開（公告）號: CN104893451B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發明（設計）人: 朱志平;代陳林;銀朝暉;柳森
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: C09D127/18
• 分類號: C09D127/18;C09D5/08;C09D7/12;C09D163/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于涂料工業，具體地說，本發明涉及一種水泵葉輪抗汽蝕耐磨涂料。

背景技術

水泵作為一種常見的動力機械，廣泛的應用于電力、水立等領域，其運行的穩定性和工作壽命很大程度上取決于其葉片是否可靠。葉輪長時間承受高速氣流和液滴的沖擊，在汽蝕和疲勞的共同作用下，到一定程度后整個葉輪報廢，需及時進行更換。在水泵抗汽蝕磨損表面保護技術中主要有兩種：采用金屬表面保護和涂層保護。

金屬表面保護層使用最多的是焊條堆焊和線材噴涂。利用不銹鋼焊條的堆焊法可保證焊層與基體有很高的結合強度，但堆焊法沖淡率大，焊層厚而不勻且加工余量大，對工作基體材料的可焊性要求高。經堆焊法處理的水泵葉片表面，一般在堆焊處未發生汽蝕破壞前，在堆焊點周圍又迅速發生新的汽蝕破壞，直至堆焊層底部。線材噴涂所形成的不銹鋼霧狀顆粒涂層以機械結合為主，不太適用于水泵沖擊載荷和抗汽蝕的修復。對于一些大型的水泵工件，如大口徑(直徑3m以上)軸流泵葉輪室，可以在表面鑲嵌一層不銹鋼板來增加抗磨蝕能力。但這種方法需將工件送至大型水泵廠專門加工、車削、鑲嵌、焊接，費用貴，周期長，非一般泵站所能實施。合金粉末噴涂是在線材噴涂基礎上發展起來的。與堆焊法相比，成型美觀平整，厚度易于控制，沖淡率小，方法簡便，熱源易得．加工不受氣候、場地的限制。但由于噴涂層是由高速噴射到基體表面、半熔融狀態的合金粉末微粒一層一層地有規則地疊加形成的，屬于層狀結構，其物理特性具有方向性；而且在噴涂過程中，由于每顆粉末微粒均出現凝結、收縮、變形等現象致使在涂層中產生一種內應力，因此，合金粉末噴涂一般只用于汽蝕和磨蝕不太嚴重的中小型水泵的表面保護。

我國非金屬涂層的研究起始于20世紀60、70年代，那時就開始將環氧樹脂及其復合物應用于水泵進行抗磨蝕保護。在20世紀80年代又相繼開發了復合龍涂層、聚氨酯類涂層、仿陶瓷涂層以及橡膠涂層等非金屬涂層。另外有一些用速鈦膠、橡膠、搪瓷、陶瓷、玻璃等材料制成的非金屬涂層，但由于其加工工藝復雜等原因這些涂層使用較少。20世紀90年代，在工業領域還引進了美國DEV—CON修復劑、ARC復合涂料、人造橡膠等高分子聚合物材料。這些非金屬涂層材料在泵站惡劣的使用環境下，往往因涂層與金屬基體結合能力差以及材料本身硬度不夠，很難達到預期的抗汽蝕、磨蝕效果。目前應用最多的是環氧樹脂耐磨材料。但未改性的環氧樹脂由于交聯密度大等原因，其同化物存在脆性大、內應力較大、易開裂、沖擊強度低等不足，在一定程度上限制了環氧樹脂在工程上的應用。

環氧樹脂增韌的經典方法有：通過加入彈性體改性；用具有柔軟分子結構的材料改性環氧樹脂；合成環氧固化劑等，這些方法在提高環氧樹脂韌性的同時．往往會降低固化物的機械模量和耐熱性。近來被重點研究的環氧增韌改性技術包括：互穿網絡(IPN)結構增韌技術、熱敏液晶聚合物(TI，CP)結構增韌技術、無機納米粒子或高分子彈性納米粒子改性技術等。

由于無機納米粒子改性的環氧樹脂能有效地將無機物的剛性、尺寸穩定性和熱穩定性與聚合物的韌性、加工性及介電性結合在一起，因此無機納米粒子改性環氧樹脂的研究日益成為眾多研究者關注的焦點。無機納米粒子增韌改性的環氧樹脂技術將會在特種浸漬樹脂、塑封樹脂、灌封澆注樹脂、云母纖維復合材料、電工塑料等絕緣材料產品的研究開發中得到積極的應用。無機納米粒子增韌的一個關鍵問題是納米粒子易團聚，影響其在環氧樹脂中的均勻分散。因此，無機納米粒子的表面改性也是環氧樹脂增韌改性研究的重要內容之一。

無機納米粒子對樹脂的增強增韌作用可歸結為3個方面：①無機納米粒子在變形中產生應力集中，引發粒子周圍的樹脂基體屈服，從而吸收大量變形功，阻礙和鈍化銀紋在樹脂中的擴展，起到防止破壞性開裂的作用；②剛性無機納米粒子在拉應力作用下的仲長變形很小，導致基體和無機粒子的界面部分脫粘而產生空穴，進而使裂紋鈍化，阻礙裂紋擴展成破壞性裂縫而產生增韌作用；③無機納米粒子表面存在大量的不飽和殘鍵及活性基團，表面活性高，能夠與高分子鏈發生物理或化學交聯，而且經有機改性的無機納米粒子的化學交聯作用更為顯著，因此導致材料在沖擊作用下產生更多微裂紋，吸收更多沖擊能。