水力机械胶粘耐磨涂层的制备及性能研究.pdf

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1、水力机械胶粘耐磨涂层的制备及性能研究张微，龙军峰（重庆工学院材料科学与工程学院，重庆400050）［摘要］为了提高在腐蚀与磨损环境下金属机械设备的使用寿命，采用胶粘涂层法制备了具有耐冲蚀磨损性能的水力机械胶粘耐磨涂层。富锌环氧底层和环氧云铁中间涂层均能有效地防止氧、水和盐等腐蚀介质对金属基体的侵蚀，改性的环氧耐磨表面层则具有优异的耐冲蚀磨损性能。采用自制砂流冲蚀试验机对涂层的耐磨损性能进行测试，结果表明，涂层的磨损率平均值为0.012!，具有比同类产品更好的耐冲蚀磨损性能；底部涂层与基体间相互吸附

2、、涂层间相互扩散、基材表面与底部涂层机械互锁，均能使涂层与涂层之间、底层与基体之间在界面处形成牢固的结合，有利于提高涂层的抗冲蚀磨损性能。［关键词］耐磨涂层；磨损性能；界面结合机理［中图分类号］TG174.4［文献标识码］B［文章编号］1001-1560（2004）06-0046-02!"引"言随着高新技术的不断发展，在水力、电力和海洋运输等行业中，许多工程机械、设备及构件的工作条件变得日益苛刻，如水轮机、各种类型的水泵等不仅工作在较高的腐蚀环境中，同时又承受着不同介质的冲击与磨损。Eyre统计，

3、冲［1］蚀磨损占工业生产中经常出现的磨损破坏总数的8!。一般的抗腐蚀涂料由于所形成的涂层没有足够的机械强度与耐磨性，在受到长时间冲击与机械作用后会很快磨损，乃至剥落而失去对基材的保护作用，因而只能应用于静态工［2］件上。水力机械胶粘耐磨涂层具有良好的抗腐蚀性能和图1各层涂层的制备工艺流程抗冲蚀磨损性能，可成功应用于上述复杂的动态工作环境固化中，应用前景十分广阔。A3钢常规手工表面处理一一、涂装底部涂层一一、固化固化#"试"验涂装中间涂层一一、涂装表面涂层一一、性能测试图2水力机械胶粘耐磨涂层的制备

4、工艺流程#.#"涂层的组成及制备工艺仪、针盘式磨损测试仪，测得涂层的主要物理性能见表1。水力机械胶粘耐磨涂层由3层组成：富锌环氧底部涂表#"涂层的主要物理性能层、环氧云铁中间涂层、聚氨酯改性环氧树脂耐磨表面涂性能指标层。通过正交试验及研究不同因素对涂层抗冲蚀磨损性能性能测试标准底部涂层中间涂层表面涂层的影响，确定的3层涂层的配方（质量分数）为：底部涂层E!附着力/级111GB9286-8844环氧树脂9!~10!、低分子650号聚酰胺7!~8!、锌柔韧性/mm221GB1731-79粉75!~80

5、!、磷铁粉2!~3!；中间涂层E!44环氧树干膜厚/"m50~80100130~180脂15!~20!、低分子650号聚酰胺10!~15!、滑石粉耐冲击性/cm505050GB1732-795!~6!、黑色云母氧化铁50!~55!、磷铁粉3!~4!；黏度/mpa·S9.513.710.5表面涂层自制的聚氨酯改性环氧树脂45!~50!、低分固体含量/!78.565.253.7GB1725-79子650号聚酰胺13!~17!、粗颗粒SiC5!~10!、细颗硬度/HRE89.983.698.4粒SiC2

6、0!~25!。涂层中均添加适量助剂，各层及总体耐磨性，摩擦0.650.800.42涂层的制备工艺流程分别见图1、图2。系数/"m表干时间（25C）30min5141GB1728-79#.$"涂层的主要物理性能实干时间（25C）2413~5c3~5cGB1728-79采用DNJ!79D型旋转黏度计、摆动式数显硬度测试烘干时间122GB1728-79［收稿日期］20040110（100C）/1!"###水力机械胶粘耐磨涂层的制备及性能研究表l中HRE为洛氏硬度，采用的压头是直径为0.32吸附理论认为，

7、粘接力的主要来源是粘接体系的分子cm，外加载荷为588N的钢球。作用力。富锌环氧底部涂层中的胶粘剂E!44环氧树脂分1.3涂层的抗冲蚀磨损性能测试子与金属基体A3钢表面分子相互作用的过程可以分为两个阶段：第一阶段是液体胶粘剂分子借助于热布朗运动向为了测试水力机械胶粘耐磨涂层的抗冲蚀磨损性能，基体表面的扩散，使两者所有的极性基团或链节相互靠近；以便与其他同类产品相比，以文献［3］中的试验装置为参考第二阶段是吸附力的产生。当胶粘剂与基体两种分子间的进行试验。距离为l.0~0.5nm时，两种分子便产生相

8、互吸附作用，并选用旋流冲击法，在自制砂流冲蚀试验机上进行试验。使分子间的距离进一步缩短到能够处于最大稳定状态的距试验用砂水混合液为自来水+石英砂（4l），石英砂粒度离。0.3mm，试件尺寸为70.00mmX35.00mmX0.75mm片界面扩散现象是两种聚合物在具有相容性的前提下相状，垂直安装在试验机上，沙流转速!=600r/min，用互紧密接触时，分子的布朗运动或链段的摆动产生的。耐FAll04型电子天平测每小时磨损后试样的质量，用公式磨磨涂层的底、中部涂层均采用环氧树脂，表面涂