胶粘耐磨涂层的制备与抗冲蚀磨损性能研究何莉萍1 - 中国涂料在线.pdf

中国涂料在线 胶粘耐磨涂层的制备与抗冲蚀磨损性能研究 何莉萍 1 , 张 微 2 , 唐绍裘 2 (1 . 湖南大学机械与汽车工程学院 ; 2 . 湖南大学材料科学与工程学院 , 长沙 410082) 摘 要 : 研制了一种应用于水力机械元件和设备的抗冲蚀磨损的胶粘耐磨涂层。分析了涂层的制备工艺 , 检测了涂层的各项性能 , 研究了耐磨涂层的抗冲蚀磨损性能。研究发现 : 底部涂层与基体间的相互吸附、涂 层间的相互扩散、偶联剂的共价键连接和机械互锁 , 均能使涂层与涂层之间、底层与基体之间在界面处形成牢 固结合 , 有利于提高耐磨涂层的整体抗冲蚀磨损性能。 关键词 : 耐磨涂层 ; 磨损性能 ; 界面结合机理 ; 抗冲蚀性 3 国家自然科学基金资助项目 0 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 , 它们不仅工作在较高的腐蚀环境中 , 同时又不断运动、转动 , 承受 着不同介质的冲击与磨损。 Eyre 认为冲蚀磨损占工业生产中经常出现的磨损破坏总数的 8% [ 1 ] 。一般的耐 腐蚀涂料如过氯乙烯树脂防腐涂料、氯醚树脂涂料等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件上 [ 2 ] 。水力机械胶粘耐磨涂层具有良好的耐腐蚀性能和抗冲蚀磨损性能 , 可成功应用于上述复杂的动态工作环 境中 , 发展前景十分广阔。 本文分析讨论了一种抗冲蚀磨损的水力机械胶粘耐磨涂层的制备工艺 , 同时深入研究了耐磨涂层的抗冲蚀磨 损性能和涂层界面结合机理。 1 实验部分 1. 1 涂层的制备工艺 本实验所选用的原材料包括 : E - 44 环氧树脂 ,650 # 聚酰胺 ( 工业品 , 江西宜春 ) , 改性环氧树脂 ( 自制 品 ) , 锌粉 ( 工业品 , 800 目 ) , 磷铁粉 ( 工业品 , 1000 目 ) , 云母氧化铁 (M IO, 325 目 ) , 陶瓷骨料 (A) , 陶瓷骨料 (B) (3 ～ 5 μ m, 河南郑州 ) , 滑石粉 , 二甲苯 , 乙酸丁酯 , 正丁醇和偶联剂。 水力机械耐磨涂层由 3 层组成 : 环氧富锌底涂层、环氧云铁中间涂层、聚氨酯改性环氧树脂耐磨表面涂层。 底层和中间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 , 表面层则具有优异的耐冲击磨损性 能。 涂层的制备包括对于基体的除油、除锈、打磨和底部预处理以及底层、中间层、表面涂层的配制和涂敷。底部 预处理 : 将 KH - 550 型硅烷偶联剂、 95% 乙醇与一定质量的水配制成 2% 的水溶液 , 涂覆于经常规表面处 理后的 A 3 钢板上 ( 70 mm × 35 mm × 0 . 75mm ) , 放置干燥。 底部涂层 : 先将 E - 44 环氧树脂 (9% ～ 10% , 质量分数 , 下同 ) 和低分子 650 # 聚酰胺 (7% ～ 8% ) 分别与所对应的二甲苯 + 乙酸丁酯和二甲苯 + 正丁醇混合溶剂按一定比例 ( 质量百分比 ) 制成溶液 , 再 添加锌粉 (75% ～ 80% ) 、磷铁粉 (2% ～ 3% ) 和适量助剂 , 混合搅拌均匀制成环氧富锌底部涂料 , 涂施 中国涂料在线 于经预处理后的 A 3 钢板上 , 并使之充分固化。 环氧云铁中间涂层 : 将黑色云母氧化铁 (50% ～ 55%) 、滑石粉 (5% ～ 6%) 、磷铁粉 (3% ～ 4