[发明专利]一种高粘结性水力机械复合涂料的制备方法

说明书

本发明涉及一种高粘结性水力机械复合涂料的制备方法，属于涂料技术领域。本发明通过乙烯基三乙氧基硅烷改性为改性剂改性碳化硅，制备高粘结性水力机械复合涂料用填料，碳化硅具有硬度高、耐磨性好、热膨胀系数小等诸多优点，并且在碳化硅微粒表面含有较多的羟基基团易于进行表面改性，通过乙烯基三乙氧基硅烷改性可以将环氧基团引入到碳化硅颗粒上，能有效提高碳化硅与环氧树脂的相容性和结合强度，改善碳化硅在环氧树脂中的分散性，提高界面结合力，可以将改性碳化硅和环氧树脂通过化学键连接，在受到冲蚀磨损破坏时，两者结合牢固，改性碳化硅剥落困难，应力分散及传递容易，因此可以有效提高涂层的耐冲蚀磨损性能。

技术领域

本发明涉及一种高粘结性水力机械复合涂料的制备方法，属于涂料技术领域。

背景技术

水力机械在服役过程中受到的磨损破坏主要为冲蚀磨损。冲蚀磨损指的是靶材表面经具有一定角度和速度的流体或夹带有磨砺性固体颗粒的流体冲刷后，引起的靶材表面被破坏的现象。冲蚀磨损将会导致工业化生产过程中能源和材料的消耗激增，并降低设备的生产效率。此外，冲蚀磨损还会加速零件的失效，使得大修期的时间缩短以及部分零部件更换过于频繁。这样一来，直接或间接造成了大量人力、物力资源的浪费，对国民经济的健康发展产生不容忽视的影响。冲蚀磨损种类繁多、涉及领域广，但在水力发电、采矿、化工、石油开采等领域尤为突出，如水轮机在工作过程中叶片会受到含砂水流的冲击，采矿机械过流部件被含有矿渣的浆体冲磨等。另外，由于我国主要河流含砂量较大，因此对水力机械过流部件造成的冲蚀磨损破坏更加剧烈。

然而，水力机械过流部件在服役过程中，不单单要受到固体颗粒的切削与磨损，流体的冲蚀，还要经受各种液体介质的腐蚀破坏。

材料与周围环境之间通过化学或电化学作用导致材料表面被破坏的现象称为蚀。全球每年因腐蚀造成的经济损失，大约为台风、地震、干旱等自然灾害造成的经济损失总和的六倍，约为 1 万亿美元。这个数值约占国民生产总值的 3%。此外，据统计全球约有 20%的钢材等金属材料，因被腐蚀而无法回收。2011 年我国因腐蚀造成的经济损失就达 14000亿元。然而，在上述因腐蚀造成的经济损失中，水力机械因腐蚀破坏带来的经济损失又占据了很大一部分。更值得我们注意的是水力机械被腐蚀后，不仅会直接造成经济损失，还会给工业生产带来潜在的安全隐患。

基于水力机械过流部件大都采用金属材料制作，且金属材料具有强度高、比模量大、导电、导热、耐磨性好等优点。因此，研究如何提高金属材料的抗冲蚀磨损性能，一直为提高经流体磨蚀部件的耐冲蚀磨损性能的热点之一。但是单一的金属材料在使用过程中，通常因自身缺陷而无法满足经久耐用的要求。例如：钛合金虽然强度和刚度高、高温力学性能好、耐腐蚀性能优异等，但其硬度低、抗固体颗粒冲击能力差，不能单独用作抗冲蚀磨损部件材料。一般会对金属材料进行表面处理或合金化，提高其表面硬度和耐磨性，可望能够改善金属材料耐冲蚀磨损性能。最近几年常见的表面处理技术有热喷涂技术、自蔓延高温合成技术、物理气相沉积技术、激光熔覆技术等。

防腐涂层的发展历史悠久，从最初用于火车、机械和大型轮船的锌白瓷漆和亚麻油红丹漆，到后来的酚醛桐油快干漆，紧接着环氧树脂与聚氨酯工业的飞速发展又为防腐添加了新的选择。随后丙烯酸涂层、富锌涂层、阳极沉积漆相继出现。当前应用较多的防腐涂层主要有聚氨酯涂层、环氧树脂涂层、酚醛树脂涂层等，其中防腐性能最为突出的当属环氧树脂涂层和聚氨酯涂层。

涂层防腐效果的发挥主要通过以下几个作用：

（1）隔离屏蔽作用：涂层凃敷在金属表面，腐蚀介质要破坏金属表面必须穿过涂层。

填料的钝化缓蚀作用：涂层中添加的填料能改变金属的表面性能，使其发生钝化从而缓解腐蚀破坏。

提供电化学保护作用：在涂层中加入比基体金属电位更低的金属填料。当腐蚀介质渗入，来到基体金属表面时，基体和金属填料形成原电池，阳极的金属填料首先被腐蚀进而保护了基体金属。