[發(fā)明專利]一種耐磨高強(qiáng)型碳化硅葉輪材料及其制備方法

在審

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• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112610523A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳普及;劉健
• 申請（專利權(quán)）人: 常州凱潤機(jī)械有限公司
• 主分類號: F04D29/02
• 分類號: F04D29/02;F04D29/30
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 韓飛

本申請涉及高分子材料領(lǐng)域，具體公開了一種耐磨高強(qiáng)型碳化硅葉輪材料及其制備方法，所述耐磨高強(qiáng)型碳化硅葉輪材料包括下列重量份物質(zhì)：80～120份環(huán)氧樹脂、300～500份碳化硅顆粒和10～30份固化劑，所述碳化硅顆粒為粒徑500～600目。本申請采用碳化硅材料與環(huán)氧樹脂經(jīng)固化反應(yīng)制備葉輪，可以有效改善葉輪材料基體的耐磨性能，同時改善傳統(tǒng)碳化硅涂料與基體葉輪表面的結(jié)合強(qiáng)度不佳的問題，有效提高葉輪的使用壽命，在此基礎(chǔ)上，本申請優(yōu)化了碳化硅的粒徑，使其制備的葉輪材料結(jié)構(gòu)密實(shí)，性能穩(wěn)定，從而進(jìn)一步提高了葉輪材料的耐磨性能和力學(xué)強(qiáng)度。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請涉及葉輪材料領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種耐磨高強(qiáng)型碳化硅葉輪材料及其制備方法。

背景技術(shù)

葉輪是離心風(fēng)機(jī)傳遞能量的主要部件，由前盤、后盤、葉片和輪轂組成風(fēng)機(jī)葉輪的葉片形狀有機(jī)翼型、直板型及彎板型等三種。機(jī)翼型葉片強(qiáng)度高，可以在比較高的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)，并且風(fēng)機(jī)的效率高；缺點(diǎn)是不易制造，若輸送的氣體中含有固體顆粒，則空心的機(jī)翼型葉片耐磨性不佳，導(dǎo)致葉輪表面一旦被磨穿，在葉片內(nèi)積灰或積顆粒時失去平衡，容易引起風(fēng)機(jī)的振動而無法工作。

相關(guān)技術(shù)中，申請?zhí)枮镃N201910784384.3的中國發(fā)明專利申請文件中公開了一種耐磨葉輪的制備方法，包括以下制備步驟：（一）、備料、根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選取加工葉輪需要的材料；（二）、銑床粗加工，進(jìn)行粗開槽，采用整體繞銑的方式對原料進(jìn)行銑削，從葉身背部下刀，沿背弧進(jìn)行銑削，銑削至葉片前緣，再沖內(nèi)弧進(jìn)行銑削；（三）精加工，分別沿背弧和內(nèi)弧進(jìn)行精加工；（四）、光整加工，對葉片的前緣和后緣用球頭銑刀沿葉型方向進(jìn)行光整加工；（五）、通過淬火和回火來提高葉輪的硬度和韌性；（六）、拋光，提高葉輪的表面光潔度；（七）、涂耐磨涂料，在葉輪表面涂覆耐磨涂料。

針對上述中的相關(guān)技術(shù)，發(fā)明人認(rèn)為通過耐磨涂料對葉輪表面進(jìn)行涂覆的方案，由于涂覆后的涂層與基體之間結(jié)合性能不佳，厚度無法有效優(yōu)化，導(dǎo)致葉輪表面耐磨性提高不夠顯著，降低了風(fēng)機(jī)葉輪的耐磨性和力學(xué)強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服風(fēng)機(jī)葉輪耐磨性能和力學(xué)強(qiáng)度不佳的缺陷，本申請?zhí)峁┮环N耐磨高強(qiáng)型碳化硅葉輪材料及其制備方法，采用如下的技術(shù)方案：

第一方面，本申請?zhí)峁┮环N耐磨高強(qiáng)型碳化硅葉輪材料，采用如下的技術(shù)方案：

一種耐磨高強(qiáng)型碳化硅葉輪材料，所述耐磨高強(qiáng)型碳化硅葉輪材料包括下列重量份物質(zhì)：80～120份環(huán)氧樹脂、300～500份碳化硅顆粒和10～30份固化劑，所述碳化硅顆粒為粒徑500～600目。

通過采用上述技術(shù)方案，由于本申請采用碳化硅材料與環(huán)氧樹脂經(jīng)固化反應(yīng)制備葉輪，由于碳化硅材料硬度很大，莫氏硬度為9.5級，所以將其作為葉輪原料，一方面可以有效改善葉輪材料基體的耐磨性能，同時改善傳統(tǒng)碳化硅涂料與基體葉輪表面的結(jié)合強(qiáng)度不佳的問題，有效提高葉輪的使用壽命，在此基礎(chǔ)上，本申請優(yōu)化了碳化硅的粒徑，使其制備的葉輪材料結(jié)構(gòu)密實(shí)，性能穩(wěn)定，從而進(jìn)一步提高了葉輪材料的耐磨性能和力學(xué)強(qiáng)度。

進(jìn)一步地，所述耐磨高強(qiáng)型碳化硅葉輪材料還包括重量份為90～110份泡沫金屬骨架材料，所述泡沫金屬骨架材料孔隙率為68～85％。

通過采用上述技術(shù)方案，由于本申請采用泡沫金屬為基體骨架填充至葉輪材料內(nèi)部，一方面，泡沫鎳呈三維連續(xù)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可以看作是中空的薄壁三棱柱圍成的正十二面體單胞周期排列的結(jié)果，有效形成對葉輪材料的骨架支撐效果，另一方面泡沫鎳材料的密度較低，能有效負(fù)載碳化硅顆粒且降低葉輪材料的密度和質(zhì)量，從而使葉輪材料的使用時具有良好的使用性能。

進(jìn)一步地，所述泡沫金屬骨架材料表面包覆有界面改性層，所述界面改性層包括：25～30份無水乙醇、10～15份硅溶膠和3～5份硅烷偶聯(lián)劑。