本發(fā)明涉及材料技術領域，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：
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，并且非常嚴重，由此造成的經濟損失相當可現(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115條，據(jù)世界首位。2001年有關統(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的磨損、磨蝕破壞，故材料的耗損非常嚴重。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嚴重。據(jù)有關統(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。
一種最經濟、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、經濟且效果明顯，已深受人們的青睞。
技術實現(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合性下降。當受到大粒子沖擊、磨損時，涂層易開裂、硬質相易脫落。
為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案：
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TiN陶瓷顆粒占20-45wt％、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TiN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，并形成互穿網絡結構或半互穿網絡結構，由于端基官能團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域的現(xiàn)有技術，本領域技術人員可以在現(xiàn)有技術范圍內進行選擇。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制取多異氰酸酯聚丁二烯液體橡膠預聚物或多異氰酸酯聚丁二烯/丙烯腈液體橡膠預聚物，然后將所述預聚物與環(huán)氧樹脂反應，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)網絡中，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鍵結合，不僅可以保留環(huán)氧樹脂與金屬之間的高粘結性能，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)明所述的環(huán)氧樹脂，其結構式為：
式中，G為環(huán)氧基團，R為H或烷基，n為2-4的整數(shù)。
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。
本發(fā)明采用TiN作為抗磨抗腐蝕金屬離子摻混在所述改性環(huán)氧樹脂中。氮化鈦(TiN)具有典型的NaCl型結構，屬面心立方點陣，晶格常數(shù)a＝0.4241nm，其中鈦原子位于面心立方的角頂。TiN是非化學計量化合物，其穩(wěn)定的組成范圍為TiN0.37-TiN1.16，氮的含量可以在一定的范圍內變化而不引起TiN結構的變化。TiN粉末一般呈黃褐色，超細TiN粉末呈黑色，而TiN晶體呈金黃色。TiN熔點為2950℃，密度為5.43-5.44g/cm3，莫氏硬度8-9，抗熱沖擊性好。TiN熔點比大多數(shù)過渡金屬氮化物的熔點高，而密度卻比大多數(shù)金屬氮化物低，因此其是比較好的耐磨耐腐蝕且抗高溫的無機粒子。
優(yōu)選的，TiN陶瓷顆粒占30-40wt％，進一步優(yōu)選35wt％。
本發(fā)明制備得到的耐磨涂層，其與基體結合緊密，結合強度大于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TiN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一步說明本發(fā)明的技術方案。
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TiN陶瓷顆粒占20wt％、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TiN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TiN陶瓷顆粒占45wt％、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TiN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TiN陶瓷顆粒占35wt％、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TiN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。