一種復合耐磨涂層的制備工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種復合耐磨涂層的制備工藝，特別用作修復再造所有因輸送流體物料而造成相關金屬部件局部缺陷。
[0002]
【背景技術】
[0003]在復雜工況中，流體設備長期承受著沖刷磨損、腐蝕及氣蝕等多重因素影響，設備部件的金屬局部容易造成缺失，輕則影響工作效率，流體輸送流量下降，更換零部件頻繁，增加設備檢維修成本，重則造成零部件局部穿孔，誘發安全事故或非正常停機事故，造成重大損失。而現有設備檢維修技術，多為更換受損零部件，或堆焊零部件受損部位，或補焊鋼板填補受損部位，或填補陶瓷片，這些機械的傳統方式往往成本高，周期長，嚴重縮短設備壽命，而且難以填補復雜形狀的缺陷，具有耐磨結構不穩定等無法避免的缺陷；也有使用高分子材料填補受損部位的，但其使用澆鑄成型工藝，不僅增加了模具的成本，而且不適合于修復各種復雜形狀的金屬局部，同時高分子材料在金屬表面的附著力較差，而且高分子材料本身的結構性強度不夠，成型后耐磨層有脫落、破裂、鼓泡等缺陷，使用效果不穩定。
[0004]
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種方便靈活、高適應性、輕質、耐磨耐氣蝕耐腐蝕性能并具有足夠結構性強度的復合耐磨的涂層制備，以期顯著改善上述現有技術的不足。
[0006]本發明的技術方案如下:
一種復合耐磨涂層的制備工藝，其包括以下步驟:
第一步，對待修復或處理的金屬表面進行表面處理，所述表面處理包括對金屬缺陷進行整形加工，也包括使用噴砂技術獲得滿意的金屬表面粗糙度，以及使用清洗技術獲得滿意的金屬表面清潔度；其中，根據IS08501-1《鋼材預處理一表面清潔度的目視評定》和GB8923-88《鋼材表面銹蝕等級和除銹等級》，本發明的經噴砂處理后的金屬表面粗糙度應在25微米?80微米內，檢測表面粗糙度的方法主要是利用粗糙度標準盤目視測定及粗糙度測量儀測定；所述金屬表面清潔度需達到Sa2.5標準，該標準具體描述為:鋼材表面應無可見的氧化皮、銹、涂層和附著物，任何殘留物的痕跡應僅是點狀或條紋狀的輕微色斑；第二步，在處理好的金屬表面刮涂或刮抹一復合材料底層，所述復合材料底層的厚度不超過0.1mm，并確保整個復合材料底層厚薄均勻、無流掛、無針孔、無漏涂缺陷；
第三步，進行完上述操作后，開始耐磨耐蝕功能層的刮抹，該耐磨耐蝕功能層的刮抹方式為??每2-3mm刮抹一層，當所述復合耐磨涂層的設計總厚度超過3mm時，需對該耐磨耐蝕功能層進行分層刮抹，在溫度25。、濕度70%的標準環境下，每層固化3小時后刮抹第二層，如溫度濕度不同，則根據實際情況對固化時間進行調整；此外，刮抹時確保整個功能層不能有氣泡、流掛、針孔缺陷；所述耐磨耐蝕功能層刮抹完成后的表層形狀保持與原來設備部件同一位置的形狀一致；
第四步，上述耐磨耐蝕功能層成型固化后，再使用與上述耐磨耐蝕功能層同類型的高分子材料，刮、刷所述耐磨耐蝕功能層表面，以消除表面各類缺陷，形成平整光滑的表面涂層;其中，
所述復合材料底層的主要組分為環氧高分子；所述耐磨耐蝕功能層的主要組分包括環氧樹脂和固化劑，通常為二酚異丙環氧樹脂和雙酚固化劑。
[0007]優選地，所述的復合耐磨涂層的制備工藝還包括:在所述耐磨耐蝕功能層內嵌設網架，所述網架為金屬網架或非金屬網架，所述網架固定設置在所述金屬表面。
[0008]優選地，對于厚度超過6_的所述復合耐磨涂層，在所述耐磨耐蝕功能層內部嵌入金屬網架；而對于厚度不超過6_的所述復合耐磨涂層，在所述耐磨耐蝕功能層內部嵌入非金屬網架，或者不嵌入任何網架。
[0009]優選地，所述耐磨耐蝕功能層中均勻設置有陶瓷顆粒和金剛砂，所述陶瓷顆粒直徑在1-2.5mm之間。
[0010]優選地，所述耐磨耐蝕功能層中，每I平方厘米植入設置有一根細短纖維。
[0011]優選地，所述表面涂層刮刷結束后，在溫度25。、濕度70%的標準環境下固化6小時，即在金屬表面得到耐磨涂層，如溫度濕度不同，則根據實際情況對固化時間進行調整。
[0012]與現有技術相比，本發明的有益效果如下:
第一，本發明采用涂層工藝，因而不受模具形狀的限制，廣泛適用于各種復雜型面的修復再造或表面耐磨處理，可靈活設計出針對不同工況的各種形狀的復合耐磨涂層結構，而且總體成本低；本發明可用于受損部件維修，也可用于在新產品制造出廠時在金屬制件的工作表面設置復合耐磨涂層結構；
第二，本發明可通過涂層設計，掌控涂層損耗進度，實現有計劃的設備維修，大大減少非計劃停機故障，增加設備運行安全性；
第三，本發明由化學涂層結構替代金屬件來抵抗復雜工況，大大減少了設備部件更換頻率，間接大大節省了對金屬的消耗，所以本發明也是環保的創新。
[0013]
【附圖說明】
[0014]圖1為現有技術一缺陷的不意圖；
圖2為現有技術另一缺陷的不意圖；
圖3為本發明實施例的復合耐磨涂層的示意圖；
圖4為本發明實施例的復合材料底層的設置示意圖。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]在本文中，由「一數值至另一數值」表示的范圍，是一種避免在說明書中一一列舉該范圍中的所有數值的概要性表示方式。因此，某一特定數值范圍的記載，涵蓋該數值范圍內的任意數值以及由該數值范圍內的任意數值界定出的較小數值范圍，如同在說明書中明文寫出該任意數值和該較小數值范圍一樣。
[0017]請參見圖1，現有技術中采用高分子材料填補金屬設備表面的方法通常為將高分子材料層直接附著在金屬表面，這種方法容易造成兩種缺陷:一種是高分子材料層容易從金屬表面剝落，如圖1所不；另一種是高分子材料層內部容易破裂，如圖2所不。
[0018]為解決上述問題，本發明提供了一種用作修復再造所有因輸送流體物料而造成相關金屬部件局部缺陷的復合耐磨涂層的制備工藝，這種流體物料可以是用空氣輸送的粉料，也可以是以水輸送的漿料，金屬部件局部缺陷的形成，可以是單一的磨損或腐蝕或氣蝕造成，但多數是由于三重不同程度因素復合導致的。本發明的復合耐磨涂層制備工藝以經過處理的金屬表面為基礎、優選以成型金屬或非金屬結構架為嵌件，經由現場涂抹一種高分子復合材料層(也可稱之為耐磨涂層)而組成一體，所述高分子復合材料層又由三層各具性能的涂層組成，分別為復合材料底層、耐磨耐蝕功能層和平整光滑的表面涂層。本發明的復合耐磨涂層具有高耐磨性、高韌性、高附著力、質輕和工況下噪音低等特點，是各類流體輸送機械中易損部件的先進的方便的再造產品；本發明的復合耐磨涂層制備工藝特別適合修復各類流體輸送機械中的易損部件，恢復其原有工作性能并增強其耐磨耐氣蝕耐腐蝕作用。同時，本發明的復合耐磨涂層制備工藝也適用于在新產品出廠前先在其工作表面設置耐磨涂層，以防止后續不可預測的磨損。
[0019]實現本發明的上述目的的技術方案詳述如下:
第一步，為獲得耐磨涂層與金屬表面之間的更好的附著力，有效連接金屬和高分子功能結構，本發明的技術方案包括兩方面的改進:
第一.對設備的缺陷金屬表面或新產品的金屬工作表面進行適當的表面處理，這種金屬表面處理包括對金屬缺陷進行整形加工，如擴孔、打磨掉無結構性強度的金屬層等，也包括使用噴砂技術獲得滿意的金屬表面粗糙度，進一步包括使用適當的清洗技術獲得滿意的金屬表面清潔度；其中滿意的金屬表面粗糙度應在25微米?80微米內，所述金屬表面清潔度需達到Sa2.5標準；
第二.在經上述方式處理好的金屬表面薄薄的刮涂一層復合材料底層結構，這層復合材料底層的厚度不超過0.1mm，該厚度確保所述復合材料底層能有效遮蓋金屬表面的微小缺陷，形成平整表面，如圖4所示，其中標號11的部件代表金屬表面，標號12的部件代表復合材料底層；同時，確保整個復合材料底層厚薄均勻、無流掛、無針孔、無漏涂等缺陷；同時，復合材料底層選用與耐磨耐蝕功能層可發生反應的材料，優選，復合材料底層為環氧類高分子，與耐磨耐蝕功能層所含有的環氧樹脂可以發生反應，使復合材料底層與耐磨耐蝕功能層的結合更加牢固。該復合材料底層具有極佳的金屬附著強度，同時還能與耐磨耐蝕功能層發生反應，能有效連接金屬和功能層。
[0020]第二步，進行完上述操作后，即開始耐磨耐蝕功能層的刮抹。該功能層的刮抹方式為:每2-3mm刮抹一層，當耐磨涂層結構總厚度超過3mm時，需對該功能層進行分層刮抹，標準環境下(溫度25。、濕度70%)每層固化3小時后刮抹第二層，如溫度濕度不同，可根據實際情況對固化時間進行微調整。此外，刮抹時確保整個功能層不能有氣泡、流掛、針孔等缺陷。本步驟中對功能層分層刮抹的方法保證了每次刮抹的厚度不太厚，因而避免了過厚的涂層會在固化過程產生高熱，從而導致整個涂層的固化時間變短，內部固化不完全，致使最終所得的耐磨涂層的強度不高或達不到要求。上述對每一層的固化時間的控制使每