水力機(jī)械膠粘耐磨涂層的制備及性能研究.pdf

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1、水力機(jī)械膠粘耐磨涂層的制備及性能研究張微，龍軍峰（重慶工學(xué)院材料科學(xué)與工程學(xué)院，重慶400050）［摘要］為了提高在腐蝕與磨損環(huán)境下金屬機(jī)械設(shè)備的使用壽命，采用膠粘涂層法制備了具有耐沖蝕磨損性能的水力機(jī)械膠粘耐磨涂層。富鋅環(huán)氧底層和環(huán)氧云鐵中間涂層均能有效地防止氧、水和鹽等腐蝕介質(zhì)對(duì)金屬基體的侵蝕，改性的環(huán)氧耐磨表面層則具有優(yōu)異的耐沖蝕磨損性能。采用自制砂流沖蝕試驗(yàn)機(jī)對(duì)涂層的耐磨損性能進(jìn)行測(cè)試，結(jié)果表明，涂層的磨損率平均值為0.012!，具有比同類(lèi)產(chǎn)品更好的耐沖蝕磨損性能；底部涂層與基體間相互吸附

2、、涂層間相互擴(kuò)散、基材表面與底部涂層機(jī)械互鎖，均能使涂層與涂層之間、底層與基體之間在界面處形成牢固的結(jié)合，有利于提高涂層的抗沖蝕磨損性能。［關(guān)鍵詞］耐磨涂層；磨損性能；界面結(jié)合機(jī)理［中圖分類(lèi)號(hào)］TG174.4［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］B［文章編號(hào)］1001-1560（2004）06-0046-02!"引"言隨著高新技術(shù)的不斷發(fā)展，在水力、電力和海洋運(yùn)輸?shù)刃袠I(yè)中，許多工程機(jī)械、設(shè)備及構(gòu)件的工作條件變得日益苛刻，如水輪機(jī)、各種類(lèi)型的水泵等不僅工作在較高的腐蝕環(huán)境中，同時(shí)又承受著不同介質(zhì)的沖擊與磨損。Eyre統(tǒng)計(jì)，

3、沖［1］蝕磨損占工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常出現(xiàn)的磨損破壞總數(shù)的8!。一般的抗腐蝕涂料由于所形成的涂層沒(méi)有足夠的機(jī)械強(qiáng)度與耐磨性，在受到長(zhǎng)時(shí)間沖擊與機(jī)械作用后會(huì)很快磨損，乃至剝落而失去對(duì)基材的保護(hù)作用，因而只能應(yīng)用于靜態(tài)工［2］件上。水力機(jī)械膠粘耐磨涂層具有良好的抗腐蝕性能和圖1各層涂層的制備工藝流程抗沖蝕磨損性能，可成功應(yīng)用于上述復(fù)雜的動(dòng)態(tài)工作環(huán)境固化中，應(yīng)用前景十分廣闊。A3鋼常規(guī)手工表面處理一一、涂裝底部涂層一一、固化固化#"試"驗(yàn)涂裝中間涂層一一、涂裝表面涂層一一、性能測(cè)試圖2水力機(jī)械膠粘耐磨涂層的制備

4、工藝流程#.#"涂層的組成及制備工藝儀、針盤(pán)式磨損測(cè)試儀，測(cè)得涂層的主要物理性能見(jiàn)表1。水力機(jī)械膠粘耐磨涂層由3層組成：富鋅環(huán)氧底部涂表#"涂層的主要物理性能層、環(huán)氧云鐵中間涂層、聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂耐磨表面涂性能指標(biāo)層。通過(guò)正交試驗(yàn)及研究不同因素對(duì)涂層抗沖蝕磨損性能性能測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)底部涂層中間涂層表面涂層的影響，確定的3層涂層的配方（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為：底部涂層E!附著力/級(jí)111GB9286-8844環(huán)氧樹(shù)脂9!~10!、低分子650號(hào)聚酰胺7!~8!、鋅柔韌性/mm221GB1731-79粉75!~80

5、!、磷鐵粉2!~3!；中間涂層E!44環(huán)氧樹(shù)干膜厚/"m50~80100130~180脂15!~20!、低分子650號(hào)聚酰胺10!~15!、滑石粉耐沖擊性/cm505050GB1732-795!~6!、黑色云母氧化鐵50!~55!、磷鐵粉3!~4!；黏度/mpa·S9.513.710.5表面涂層自制的聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂45!~50!、低分固體含量/!78.565.253.7GB1725-79子650號(hào)聚酰胺13!~17!、粗顆粒SiC5!~10!、細(xì)顆硬度/HRE89.983.698.4粒SiC2

6、0!~25!。涂層中均添加適量助劑，各層及總體耐磨性，摩擦0.650.800.42涂層的制備工藝流程分別見(jiàn)圖1、圖2。系數(shù)/"m表干時(shí)間（25C）30min5141GB1728-79#.$"涂層的主要物理性能實(shí)干時(shí)間（25C）2413~5c3~5cGB1728-79采用DNJ!79D型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)、擺動(dòng)式數(shù)顯硬度測(cè)試烘干時(shí)間122GB1728-79［收稿日期］20040110（100C）/1!"###水力機(jī)械膠粘耐磨涂層的制備及性能研究表l中HRE為洛氏硬度，采用的壓頭是直徑為0.32吸附理論認(rèn)為，

7、粘接力的主要來(lái)源是粘接體系的分子cm，外加載荷為588N的鋼球。作用力。富鋅環(huán)氧底部涂層中的膠粘劑E!44環(huán)氧樹(shù)脂分1.3涂層的抗沖蝕磨損性能測(cè)試子與金屬基體A3鋼表面分子相互作用的過(guò)程可以分為兩個(gè)階段：第一階段是液體膠粘劑分子借助于熱布朗運(yùn)動(dòng)向?yàn)榱藴y(cè)試水力機(jī)械膠粘耐磨涂層的抗沖蝕磨損性能，基體表面的擴(kuò)散，使兩者所有的極性基團(tuán)或鏈節(jié)相互靠近；以便與其他同類(lèi)產(chǎn)品相比，以文獻(xiàn)［3］中的試驗(yàn)裝置為參考第二階段是吸附力的產(chǎn)生。當(dāng)膠粘劑與基體兩種分子間的進(jìn)行試驗(yàn)。距離為l.0~0.5nm時(shí)，兩種分子便產(chǎn)生相

8、互吸附作用，并選用旋流沖擊法，在自制砂流沖蝕試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。使分子間的距離進(jìn)一步縮短到能夠處于最大穩(wěn)定狀態(tài)的距試驗(yàn)用砂水混合液為自來(lái)水+石英砂（4l），石英砂粒度離。0.3mm，試件尺寸為70.00mmX35.00mmX0.75mm片界面擴(kuò)散現(xiàn)象是兩種聚合物在具有相容性的前提下相狀，垂直安裝在試驗(yàn)機(jī)上，沙流轉(zhuǎn)速!=600r/min，用互緊密接觸時(shí)，分子的布朗運(yùn)動(dòng)或鏈段的擺動(dòng)產(chǎn)生的。耐FAll04型電子天平測(cè)每小時(shí)磨損后試樣的質(zhì)量，用公式磨磨涂層的底、中部涂層均采用環(huán)氧樹(shù)脂，表面涂