遼寧工程技術(shù)大學(xué)最近開展涂層磨損測試方法與環(huán)氧樹脂耐蝕磨性能的研究,通過添加不同填料并與固化劑反應(yīng)制得了不同環(huán)氧樹脂試樣。試驗表明隨沖蝕速度增加沖蝕率顯著增大,加入納米蒙脫土填料的環(huán)氧膠粘涂料比普通復(fù)合材料具有良好的抗沖蝕磨損性能;同時環(huán)氧樹脂膠粘涂層的沖蝕率隨著沖蝕速度的增加而一直出現(xiàn)上升的趨勢,轉(zhuǎn)速越高沖蝕磨損得更為嚴(yán)重。由于環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的特性,在國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用,20世紀(jì)80年代興起的涂層技術(shù),使環(huán)氧樹脂作為聚合物材料被引入該領(lǐng)域。一項實驗表示在大多數(shù)工況條件下,盡管粒子的運動速度并不大,但需要綜合考慮其他因素,如粒子的入射角度、粒子的粒度等。要在總體上避免產(chǎn)生最大的沖蝕磨損。
環(huán)氧樹脂作為典型的熱固性樹脂,通過固化劑固化后具有堅韌、收縮率小、耐水、耐化學(xué)腐蝕等特性,加入適當(dāng)填料后(如納米蒙脫土)制得的膠粘涂層具有較好的耐磨蝕性能,并且這種涂層可在室溫下涂敷于零件表面,形成以修復(fù)防磨或減摩為主要目的新型耐蝕涂層??蒲腥藛T在試驗中以Q235鋼基體為材料,涂敷環(huán)氧樹脂膠粘涂層,涂層配方料1#:E-44為30份,PA為80份,粉煤灰為200份;2#E-51為70份,PA為80份,Nano-MMT為7份。試驗中采用插層復(fù)合法加入nano-MMT填料,經(jīng)80℃水浴加熱30~40min,然后再加入固化劑攪勻,制得插層納米復(fù)合材料。室溫下用刮片將膠涂敷在沖蝕磨損試樣(經(jīng)清潔,粗糙,活化表面)的表面,注意涂層的均勻度與厚度,室溫固化24小時加高溫固化(120℃)3小時。
沖蝕磨損試驗過程則為:把沖蝕試樣(尺寸為:3mm×25mm×100mm)懸固于自制的罐式漿體沖蝕磨損試驗機上,可調(diào)整懸固試樣角度為30~90°,改變主軸轉(zhuǎn)速400~1560r/min,漿體組成SiO2粒子與自來水的質(zhì)量比1:3,沖蝕時間2h,進(jìn)行泥漿型沖蝕磨損試驗。試驗主要是測量在不同攻角(入射角)和沖蝕速度的條件下,環(huán)氧樹脂膠粘涂層的沖蝕磨損率。由試驗結(jié)果曲線變化規(guī)律可知,盡管填料不同但沖蝕率隨攻角變化的整體趨勢是一致的。在低攻角條件下,沖蝕率隨攻角的增大而增大,在45°出現(xiàn)了最大值,說明此時沖蝕磨損得最嚴(yán)重。隨后沖蝕率又隨攻角的增大而減小在60°降為最低,說明此時沖蝕磨損的較輕。此后沖蝕率又呈現(xiàn)上升的趨勢。這是因為低攻角條件下,粒子離開涂層表面時尚殘留水平運動速度;攻角較大時粒子尚未離開涂層表面,但動能已耗盡而停止了水平運動。但是在高攻角條件下,沖蝕率的變化受沖蝕過程中的能量變化影響為主。
入射粒子以一定速度沖向涂層表面時,碰撞過程中必定發(fā)生能量的交換,這與入射角度有著極大的關(guān)系。另外,大量粒子不斷沖擊涂層表面時,粒子的動能會有可能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮苁雇繉颖砻娉霈F(xiàn)局部升溫的現(xiàn)象。沖蝕速度對沖蝕率的影響也可得出結(jié)論。主軸旋轉(zhuǎn)帶動漿體運動,不斷沖向試樣的涂層表面,所以,主軸轉(zhuǎn)速可以看成漿體的運動速度,即沖蝕速度對沖蝕率的影響。試驗中選定45°攻角,其他試驗條件不變,改變主軸的轉(zhuǎn)速。沖蝕速度對沖蝕率的影響沖蝕率隨著沖蝕速度的增加而一直呈現(xiàn)上升的趨勢,2種填料時的膠粘涂層的總體變化趨勢仍然一致。只是在較低沖蝕速度時,沖蝕磨損的比較輕,表現(xiàn)為沖蝕率的增加是比較平緩的。但是隨著沖蝕速度的不斷增大,沖蝕磨損越來越嚴(yán)重,沖蝕率的變化曲線上升的速度加快。粒子對環(huán)氧樹脂膠粘涂層的沖蝕磨損是在漿體運動的過程中完成的,當(dāng)沖蝕速度較低時,這種碰撞摩擦較輕。隨著沖蝕速度的增加,這種摩擦磨損就越來越嚴(yán)重,很可能在短時間內(nèi)出現(xiàn)工程事故。