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环氧树脂耐蚀磨研究有新进展
文章作者:环氧树脂耐蚀磨研究有新进展 上传更新:2016-05-28
 
    辽宁工程技术大学最近开展涂层磨损测试方法与环氧树脂耐蚀磨性能的研究,通过添加不同填料并与固化剂反应制得了不同环氧树脂试样。试验表明随冲蚀速度增加冲蚀率显著增大,加入纳米蒙脱土填料的环氧胶粘涂料比普通复合材料具有良好的抗冲蚀磨损性能;同时环氧树脂胶粘涂层的冲蚀率随着冲蚀速度的增加而一直出现上升的趋势,转速越高冲蚀磨损得更为严重。由于环氧树脂具有优良的特性,在国民经济的各个领域中被广泛应用,20世纪80年代兴起的涂层技术,使环氧树脂作为聚合物材料被引入该领域。一项实验表示在大多数工况条件下,尽管粒子的运动速度并不大,但需要综合考虑其他因素,如粒子的入射角度、粒子的粒度等。要在总体上避免产生最大的冲蚀磨损。 

  环氧树脂作为典型的热固性树脂,通过固化剂固化后具有坚韧、收缩率小、耐水、耐化学腐蚀等特性,加入适当填料后(如纳米蒙脱土)制得的胶粘涂层具有较好的耐磨蚀性能,并且这种涂层可在室温下涂敷于零件表面,形成以修复防磨或减摩为主要目的新型耐蚀涂层。科研人员在试验中以Q235钢基体为材料,涂敷环氧树脂胶粘涂层,涂层配方料1#:E-44为30份,PA为80份,粉煤灰为200份;2#E-51为70份,PA为80份,Nano-MMT为7份。试验中采用插层复合法加入nano-MMT填料,经80℃水浴加热30~40min,然后再加入固化剂搅匀,制得插层纳米复合材料。室温下用刮片将胶涂敷在冲蚀磨损试样(经清洁,粗糙,活化表面)的表面,注意涂层的均匀度与厚度,室温固化24小时加高温固化(120℃)3小时。 

  冲蚀磨损试验过程则为:把冲蚀试样(尺寸为:3mm×25mm×100mm)悬固于自制的罐式浆体冲蚀磨损试验机上,可调整悬固试样角度为30~90°,改变主轴转速400~1560r/min,浆体组成SiO2粒子与自来水的质量比1:3,冲蚀时间2h,进行泥浆型冲蚀磨损试验。试验主要是测量在不同攻角(入射角)和冲蚀速度的条件下,环氧树脂胶粘涂层的冲蚀磨损率。由试验结果曲线变化规律可知,尽管填料不同但冲蚀率随攻角变化的整体趋势是一致的。在低攻角条件下,冲蚀率随攻角的增大而增大,在45°出现了最大值,说明此时冲蚀磨损得最严重。随后冲蚀率又随攻角的增大而减小在60°降为最低,说明此时冲蚀磨损的较轻。此后冲蚀率又呈现上升的趋势。这是因为低攻角条件下,粒子离开涂层表面时尚残留水平运动速度;攻角较大时粒子尚未离开涂层表面,但动能已耗尽而停止了水平运动。但是在高攻角条件下,冲蚀率的变化受冲蚀过程中的能量变化影响为主。 

  入射粒子以一定速度冲向涂层表面时,碰撞过程中必定发生能量的交换,这与入射角度有着极大的关系。另外,大量粒子不断冲击涂层表面时,粒子的动能会有可能转变为热能使涂层表面出现局部升温的现象。冲蚀速度对冲蚀率的影响也可得出结论。主轴旋转带动浆体运动,不断冲向试样的涂层表面,所以,主轴转速可以看成浆体的运动速度,即冲蚀速度对冲蚀率的影响。试验中选定45°攻角,其他试验条件不变,改变主轴的转速。冲蚀速度对冲蚀率的影响冲蚀率随着冲蚀速度的增加而一直呈现上升的趋势,2种填料时的胶粘涂层的总体变化趋势仍然一致。只是在较低冲蚀速度时,冲蚀磨损的比较轻,表现为冲蚀率的增加是比较平缓的。但是随着冲蚀速度的不断增大,冲蚀磨损越来越严重,冲蚀率的变化曲线上升的速度加快。粒子对环氧树脂胶粘涂层的冲蚀磨损是在浆体运动的过程中完成的,当冲蚀速度较低时,这种碰撞摩擦较轻。随着冲蚀速度的增加,这种摩擦磨损就越来越严重,很可能在短时间内出现工程事故。

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