本發(fā)明涉及材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種水輪機葉片改性環(huán)氧樹脂涂層防腐蝕防磨蝕方法。
背景技術(shù)：
磨損磨蝕現(xiàn)象在水利、水電、機械、紡織和冶金等許多行業(yè)中都普遍存在，并且非常嚴(yán)重，由此造成的經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)可現(xiàn)。我國在該方面的開支非常龐大，尤其是水利、水電部門更為突出。這是因為我國河流含沙量大，全過每年運輸沙量超過1000萬噸的河流達(dá)115條，據(jù)世界首位。2001年有關(guān)統(tǒng)計資料表明Ml，全國水電站總裝機容量為80.05GW，總發(fā)電量為2184.5億kW/h，其中1056億kW h位于西北、西南和華北等河流含沙量大的地區(qū)，這些地區(qū)的水輪機部件不僅受到高速水流的沖刷、磨蝕及機械力的作用，而且還受到水流中夾雜的泥沙等介質(zhì)的磨損、磨蝕破壞，故材料的耗損非常嚴(yán)重。另外，在中南、華東地區(qū)的水電站，雖然水輪機部件因河流含沙量少而受泥沙磨損損失小，但是水流的氣蝕現(xiàn)象在深水處對水輪機葉輪材料的破壞則相當(dāng)嚴(yán)重。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料表明，一個大型電站每年用于更換、修補水利機械的費用達(dá)百萬余元，因此，解決水力機械磨損、磨蝕問題，十分必要。
一種最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法就是在水輪機的葉片及機軸上涂覆高耐磨高耐蝕涂層，而耐磨耐腐蝕金屬涂層由于其涂覆工藝簡單、經(jīng)濟(jì)且效果明顯，已深受人們的青睞。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提出一種水輪機葉片改性環(huán)氧樹脂涂層防腐蝕防磨蝕方法，能夠使水輪機葉片抗磨蝕并抗腐蝕。
傳統(tǒng)的涂層材料，包括金屬涂層材料，存在涂層硬度和韌性難以兼顧的矛盾，提高涂層的硬度往往以犧牲其韌性為代價，致使涂層與基體的配皮性和結(jié)合性下降。當(dāng)受到大粒子沖擊、磨損時，涂層易開裂、硬質(zhì)相易脫落。
為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：
一種水輪機葉片防腐蝕防磨蝕方法，其包括：
(1)在葉片表面進(jìn)行噴砂粗化；
(2)用丙酮和乙醇清洗粗化葉片表面并干燥；
(3)按照硬質(zhì)SiC陶瓷顆粒占20-45wt％、石墨烯纖維2-10wt％和端羥基液體橡膠改性環(huán)氧樹脂余量的配比，制成漿料并混合均勻；
(4)將所述漿料均勻涂抹在葉片表面，90-130℃下干燥，得到熔覆于葉片表面的SiC-石墨烯纖維摻雜的端羥基液體橡膠改性環(huán)氧樹脂耐磨耐腐蝕涂層。
本發(fā)明采用含端基官能團(tuán)的液體橡膠改性環(huán)氧樹脂，提高了兩者的相容性，并形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由于端基官能團(tuán)液體橡膠含有丁二烯長鏈，其本身具有較好的柔韌性，因此本發(fā)明采用的改性環(huán)氧樹脂具有韌性，因此其制備得到的非金屬涂層韌性好，硬度高，克服了傳統(tǒng)涂層硬度與韌性不能兼顧的缺陷。
本發(fā)明所述的端羥基液體橡膠改性環(huán)氧樹脂的制備方法是本領(lǐng)域的現(xiàn)有技術(shù)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在現(xiàn)有技術(shù)范圍內(nèi)進(jìn)行選擇。典型但非限制性的實例如下：
先將端羥基聚丁二烯液體橡膠或端羥基聚丁二烯/丙烯腈液體橡膠與多異氰酸酯反應(yīng)制取多異氰酸酯聚丁二烯液體橡膠預(yù)聚物或多異氰酸酯聚丁二烯/丙烯腈液體橡膠預(yù)聚物，然后將所述預(yù)聚物與環(huán)氧樹脂反應(yīng)，制備得到端羥基液體橡膠改性環(huán)氧樹脂。
本發(fā)明采用的端羥基液體橡膠改性環(huán)氧樹脂，其將端羥基聚丁二烯液體橡膠引入環(huán)氧樹脂的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中，起到增韌作用，由于端羥基液體橡膠與各種改性組分之間以化學(xué)鍵結(jié)合，不僅可以保留環(huán)氧樹脂與金屬之間的高粘結(jié)性能，而且又具有液體橡膠的高柔韌性，由此得到的端羥基液體橡膠改性環(huán)氧樹脂具備柔韌性與硬度的統(tǒng)一。
優(yōu)選的，本發(fā)明所述的改性環(huán)氧樹脂中，摻雜有固化劑等添加劑。
優(yōu)選的，本發(fā)明所述的環(huán)氧樹脂，其結(jié)構(gòu)式為：
式中，G為環(huán)氧基團(tuán)，R為H或烷基，n為2-4的整數(shù)。
本發(fā)明采用SiC作為抗磨抗腐蝕金屬離子摻混在所述改性環(huán)氧樹脂中。SiC由于化學(xué)性能穩(wěn)定、導(dǎo)熱系數(shù)高、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好。其硬度很大，莫氏硬度為9.5級，僅次于世界上最硬的金剛石(10級)，因此本發(fā)明采用SiC和石墨烯纖維共同摻雜，大大提高了環(huán)氧樹脂的耐磨性能。
優(yōu)選的，SiC陶瓷顆粒占30-40wt％，進(jìn)一步優(yōu)選35wt％。
本發(fā)明制備得到的耐磨涂層，其與基體結(jié)合緊密，結(jié)合強度大于800MPa，使用壽命相較于不含覆層的葉片延長6-7倍以上，抗氣蝕能力提高10倍以上。
本發(fā)明制備得到的SiC摻雜的端羥基液體橡膠改性環(huán)氧樹脂耐磨耐腐蝕涂層，其具備陶瓷涂層的優(yōu)點，又具備有機物涂層柔韌性好的特點，不僅抗磨蝕，抗腐蝕，柔韌性還好。經(jīng)在泥沙河流中試用1個月，未發(fā)現(xiàn)明顯的磨蝕和腐蝕痕跡。
具體實施方式
下面通過具體實施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。
實施例1
一種水輪機葉片防腐蝕防磨蝕方法，其包括：
(1)在葉片表面進(jìn)行噴砂粗化；
(2)用丙酮和乙醇清洗粗化葉片表面并干燥；
(3)按照硬質(zhì)SiC陶瓷顆粒占20wt％、石墨烯纖維2wt％和端羥基液體橡膠改性環(huán)氧樹脂余量的配比，制成漿料并混合均勻；
(4)將所述漿料均勻涂抹在葉片表面，90℃下干燥，得到熔覆于葉片表面的SiC-石墨烯纖維摻雜的端羥基液體橡膠改性環(huán)氧樹脂耐磨耐腐蝕涂層。
實施例2
一種水輪機葉片防腐蝕防磨蝕方法，其包括：
(1)在葉片表面進(jìn)行噴砂粗化；
(2)用丙酮和乙醇清洗粗化葉片表面并干燥；
(3)按照硬質(zhì)SiC陶瓷顆粒占45wt％、石墨烯纖維10wt％和端羥基液體橡膠改性環(huán)氧樹脂余量的配比，制成漿料并混合均勻；
(4)將所述漿料均勻涂抹在葉片表面，130℃下干燥，得到熔覆于葉片表面的SiC-石墨烯纖維摻雜的端羥基液體橡膠改性環(huán)氧樹脂耐磨耐腐蝕涂層。
實施例3
一種水輪機葉片防腐蝕防磨蝕方法，其包括：
(1)在葉片表面進(jìn)行噴砂粗化；
(2)用丙酮和乙醇清洗粗化葉片表面并干燥；
(3)按照硬質(zhì)SiC陶瓷顆粒占35wt％、石墨烯纖維5wt％和端羥基液體橡膠改性環(huán)氧樹脂余量的配比，制成漿料并混合均勻；
(4)將所述漿料均勻涂抹在葉片表面，100℃下干燥，得到熔覆于葉片表面的SiC-石墨烯纖維摻雜的端羥基液體橡膠改性環(huán)氧樹脂耐磨耐腐蝕涂層。
實施例1-3制備得到的水輪機葉片，經(jīng)在泥沙河流中試用1個月，未發(fā)現(xiàn)明顯的磨蝕和腐蝕痕跡。