一種溶劑型碳化鎢鈷耐磨涂料的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種溶劑型碳化鎢鈷耐磨涂料。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著涂料科技的發(fā)展，在器件表面涂裝涂層已經(jīng)成為有效的耐磨及腐蝕防護的方法。涂裝涂層進行器件表面防護工藝簡單，一般只需將配好的耐磨涂料均勻涂敷于需防護的部位即可。近年來，采用膠粘薄膜涂層技術(shù)在鋼等金屬材料表面形成薄膜進行防護得到了廣泛地研究，膠黏薄膜涂層與金屬共同形成的復(fù)合體使其金屬材料更為優(yōu)異的性能；同時由于薄膜覆蓋在金屬表面，使其具有優(yōu)于金屬的耐蝕性、耐磨性等，可以在復(fù)雜環(huán)境中為機械部件提供良好的磨損及腐蝕防護。但隨著器件的功能化，形狀越來越復(fù)雜，對應(yīng)用在其表面的防護涂料提出了更高的要求。
[0003]現(xiàn)階段，碳化鎢鈷的主要應(yīng)用采用等離子噴涂技術(shù)與高速氧燃氣噴涂形成以鈷為粘接相的耐磨涂層。但是等離子噴涂的設(shè)備較復(fù)雜，一次成本較大，并且對氮氣或氬氣等氣體有一定的純度要求。高速氧燃氣噴涂的缺點主要是較高的使用成本，工藝過程中噪音較大，工作環(huán)境差，粉塵污染嚴重，對人和環(huán)境造成污染，由于熱噴涂過程過有大量粉末浪費，這也導(dǎo)致了材料利用率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)問題是，現(xiàn)有的含碳化鎢鈷粉末的涂料需使用專用設(shè)備以熱噴涂的方法使涂料均勻噴涂在被保護的部件表面，存在能耗高，噪音大，粉塵污染嚴重等問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是，提供一種溶劑型碳化鎢鈷耐磨涂料，以下組分均按重量份計，其制備方法包括以下步驟:
(1)稱取碳化鎢鈷粉末40-60份，干燥除去結(jié)晶水，得到干燥的碳化鎢鈷粉末；稱取環(huán)氧樹脂20-30份、硅烷偶聯(lián)劑I份、乙醇20-30份和苯甲醇3-7份，混合后超聲、攪拌均勻，得到環(huán)氧樹脂混合液；將干燥的碳化鎢鈷粉末加入到環(huán)氧樹脂混合液中，超聲、攪拌均勻，得到A組分；
(2)稱取聚酰胺20-30份、苯甲醇7-13份和石墨烯0.7-1.3份，混合后超聲、攪拌均勻，得到B組分；
(3)將A組分和B組分混合，攪拌均勻即得碳化鎢鈷耐磨涂料。
[0006]進一步地，所述硅烷偶聯(lián)劑為KH560硅烷偶聯(lián)劑。
[0007]進一步地，所述聚酰胺為650低分子聚酰胺。
[0008]進一步地，所述環(huán)氧樹脂為E_44(6101)雙酚A型環(huán)氧樹脂。
[0009]進一步地，所述B組分中，苯甲醇與聚酰胺的重量比為2: 5。
[0010]進一步地，所述碳化媽鈷粉末的粒徑為5-25 μ m。
[0011]進一步地，所述B組分中的環(huán)氧樹脂與A組分中的聚酰胺的重量份相同。
[0012]進一步地，步驟(I)中，碳化媽鈷粉末干燥除去結(jié)晶水的溫度為110_130°C。
[0013]進一步地，所述B組分中的石墨烯為硬脂酸改性石墨烯。
[0014]環(huán)氧樹脂(EP)是一種性能優(yōu)異、應(yīng)用廣泛的熱固性樹脂，常被作為有機涂層的粘料，但由于固化后形成較致密的芳香結(jié)構(gòu)，交聯(lián)密度大，內(nèi)聚力高，因此其變形能力差，呈脆性狀態(tài)。為克服此缺點，國內(nèi)外學(xué)者對此進行了大量改性研究。碳化鎢具有硬度高、熔點高、化學(xué)性能穩(wěn)定等典型的陶瓷相特點，是制備耐磨耐蝕涂層的理想材料，經(jīng)過包覆一層多孔鈷包覆層后形成球狀顆粒。
[0015]本專利發(fā)明了一種采用碳化鎢鈷粉末改性的環(huán)氧樹脂耐磨涂料，將碳化鎢鈷顆粒表面的多孔性鈷包覆層將碳化鎢的高耐磨特性與環(huán)氧樹脂的高柔韌性結(jié)合起來，形成了噴涂完成后不留掛、無流痕的尚粘度碳化媽鉆耐磨涂料。
[0016]碳化鎢具有硬度高、熔點高、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能差、化學(xué)性能穩(wěn)定等典型的陶瓷相特點，是制備耐磨耐蝕涂層的理想材料。并且鈷(Co)熔體對碳化鎢的濕潤性最好，以碳化鎢鈷為代表的金屬-陶瓷復(fù)合涂層的制備受到研究者們的高度重視。碳化鎢鈷復(fù)合粉末密度過高，為有機成膜物質(zhì)密度的14倍左右，高密度填料涂層固化過程中往往沉積于涂層與基體的結(jié)合界面，造成涂層附著力低，在施工過程中易發(fā)生流掛現(xiàn)象，進而影響耐磨性能及耐蝕性能。在填料改性有機涂層中，片狀填料的屏蔽作用與阻隔性能優(yōu)于球狀填料，但由于片狀填料具有過多的棱角，造成片狀填料改性的有機涂層在摩擦過程中摩擦系數(shù)較大，并且摩擦系數(shù)不穩(wěn)定，進而造成施工過程中難以噴涂的問題，而球狀的WC-Co填料則可以較好的避免這個問題。
[0017]研究表明，石墨烯具有原子薄的厚度和低剪切強度的層狀結(jié)構(gòu)、高的機械強度、高彈性模量、高熱導(dǎo)率、低表面能，以及在苛刻環(huán)境下的化學(xué)穩(wěn)定性，因此非常適合作為高性能涂層潤滑添加劑。
[0018]本發(fā)明具有如下有益效果:該耐磨涂料采用環(huán)氧樹脂作為粘接劑，提高涂層與基體間的附著力；采用高硬度碳化鎢鈷粉末大幅度提高了涂料的耐磨強度，適量的石墨烯添加劑作為納米滑動軸承不僅能夠減小摩擦系數(shù)，還能通過摩擦吸附膜的形式顯著提高潤滑劑的承載抗磨能力。
【具體實施方式】
[0019]實施例1
A組分:稱取德國多美特產(chǎn)83WC-17CO粉末24.5g，在120°C烘箱中烘干lh。稱取12.5g牌號為E-44 (6101)的國產(chǎn)雙酚A環(huán)氧樹脂，0.5g偶聯(lián)劑KH560，4g酒精，3g苯甲醇，于燒杯中混合，超聲震蕩下攪拌15min。將烘干后的WC-Co粉末置于上述混合液中，超聲震蕩下混合均勻，置于磁力攪拌儀上攪拌I小時。
[0020]B組分:稱取1g苯甲醇，0.6g的石墨稀，超聲震蕩條件下攪拌15min，使其混合均勻，隨后置于磁力攪拌儀上攪拌0.5小時。再稱取12.5g的低分子聚酰胺650置于上述苯甲醇溶液中，超聲震蕩條件下攪拌15min，使其混合均勾，隨后置于磁力攪拌儀上攪拌0.5小時。
[0021]將實驗工件表面用砂布打磨至光亮，然后用丙酮擦洗涂油，堿洗，并進行硅烷表面處理，將A和B組分混合均勻，噴涂于處理過的工件表面，置于干燥箱內(nèi)120°C干燥3~5小時，即可得到該環(huán)氧耐磨涂層。
[0022]以直徑4_材料為GCrl5為對磨材料，采用微摩擦磨損試驗儀在室溫下對上述涂層進行測試，測試結(jié)果如下:
1、當(dāng)轉(zhuǎn)速為400r/min，摩擦載荷為420kg時，涂層的摩擦系數(shù)穩(wěn)定在0.52左右，摩擦系數(shù)曲線較平穩(wěn)，磨損失重為0.0006g，磨損率為7.17X10 4g/m。
[0023]2、當(dāng)轉(zhuǎn)速為400r/min，摩擦載荷為720kg時，涂層的摩擦系數(shù)穩(wěn)定在0.39左右，摩擦系數(shù)曲線局部有略微波動，磨損失重為0.0005g，磨損率為6.82X 10 4g/m
3、當(dāng)轉(zhuǎn)速為700r/min，摩擦載荷為420kg時，涂層的摩擦系數(shù)穩(wěn)定在0.65左右，摩擦系數(shù)曲線很快平穩(wěn)，磨損失重為0.0009g，磨損率為8.77X 10 3g/m。
[0024]4、當(dāng)轉(zhuǎn)速為700r/min，摩擦載荷為720kg時，涂層的摩擦系數(shù)穩(wěn)定在0.8左右，磨損失重為0.0008g，磨損率為8.11 X 10 4g/m。
[0025]實施例2