火电厂重型装备修补用碳化硅材料的制备及应用方法技术

本发明专利技术涉及一种火电厂重型装备超硬材料修补用的碳化硅复合材料的制备方法及应用，利用真空浇铸得到碳化硅树脂复合材料，使用该材料修复重型装备表面磨损处时在碳化硅树脂材料中，掺入抑制剂，改善树脂组合物易脆性。同时与现有技术相比，本发明专利技术的修复碳化碳树脂材料也同时具有优异的耐磨与粘结性能，防止后期变形以及热胀冷缩引起的异质界面处的裂纹。本发明专利技术修复工艺简单，延长了重型装备使用寿命，同时，耐磨修复涂层的表面光洁顺滑，耐磨，耐腐蚀性也达到相应的工作标准。性也达到相应的工作标准。性也达到相应的工作标准。

【技术实现步骤摘要】
火电厂重型装备修补用碳化硅材料的制备及应用方法


[0001]本专利技术涉及碳化硅耐磨材料领域，具体涉及一种重型机械设备超硬材料修补用的碳化硅复合材料的制备方法，更具体地，本专利技术还涉及所述一种重型机械设备超硬材料修补用的碳化硅复合材料应用。

技术介绍

[0002]在能源、冶金、化工生产等重工业行业中，为输送流体，循环泵及叶轮是必不可少的重型装备装备。在一些工业中，例如脱硫工艺流程中，循环泵及重型装备长时间暴露在酸性、粉尘的环境，其运行的条件恶劣，输送介质中常常含有固体颗粒物和酸性腐蚀物，长时间使用会导致叶轮严重磨损或者腐蚀，直接影响工业生产系统的正常运行。FGD工艺中，循环泵使用寿命仅为其设计寿命的一半不到。同时循环泵作为核心部件，其价格昂贵，泵的一些零件部件，例如叶轮当出现了各种磨损和腐蚀时，如果不能修补的话，造成维护成本高。
[0003]现有技术中，存在一些循环泵叶轮的常规修复方法主要是采用涂覆修复材料进行修补。通常在叶轮的表面或腐蚀处敷一层耐磨、耐蚀的修补材料层与基体产生冶金结合，使得叶轮恢复至原来的形状，并相应提高其耐磨性及抗腐蚀性。
[0004]美国专利US2005031870公开了一种可以用来增韧塑料的复合材料粉末。该复合材料粉末通过将粉末状橡胶与无机粒子复合而形成。然后，可以将该复合材料粉末与包括环氧树脂的塑料基质共混，得到增韧的塑料。可以将改复合材料用于金属部件表面修复。
[0005]德国一家公司在CN101955336公开了一种用于修补和保护金属表面的复合材料，所述复合材料包含填料物质和粘合剂，其中使用碳化硅填料物质作为基础，同时使用环氧树脂作为粘合剂。通过加入特别细粒径的陶瓷氧化物，同时至少部分增大了碳化硅的粒径，提高了复合材料的抗磨损性和可加工性。本专利技术基于圆的、细的氧化物颗粒可以填入明显较大的碳化硅颗粒之间的空隙中，因而碳化硅颗粒之间可以很好地流动。
[0006]中国专利CN108821652A提供了一种防腐耐磨碳化硅胶及其设备修复方法，该防腐耐磨碳化硅胶包括以下重量份的原料：纳米碳化硅40
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60份；改性陶瓷微粒25
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35份；结合剂10
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25份；焦宝石粉1
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3份；玻璃粉5
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7份；糊精粉1.5
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3份。本专利技术以纳米碳化硅为基体原料，添加改性陶瓷微粒，利用纳米碳化硅具有强度高、抗氧化、耐腐蚀、导热性好及热膨胀系数低等特性，结合改性陶瓷微粒的强度、耐磨性能、亲水性和分散性，可以有效提高防腐耐磨碳化硅胶孔隙率，降低粉体在与纳米碳化硅结合时形成团聚体，使纳米碳化硅与改性陶瓷微粒结合更加紧密，使得防腐耐磨碳化硅胶具备良好的耐磨效果。
[0007]中国专利CN104592860A本专利技术公开了一种新型碳化硅抗磨修复涂料，属于化工防腐
，包括甲组分和乙组分，所述甲组分的原料配比的重量百分比为：环氧树脂15％
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30％、碳化硅50％
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70％、二氧化硅2％
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10％、纤维1.5％
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7％、填充剂5％
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10％、偶联剂1.5％
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3.5％、增韧剂5％
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15％；所述乙组分的原料配比的重量百分比为：固化剂15％
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25％、聚硫橡胶3％
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10％、碳化硅50％
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60％、二氧化硅2％
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10％、促进剂5％
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10％、增韧剂5％
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15％、填充剂5％
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10％、纤维1.5％
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7％；所述甲组分和乙组分的混合比例为3:1。本发
明涂料强度高、粘接力强、成本低、防腐性优良。该专利技术还公开了一种上述涂料的使用用于修改金属部件表面的方法。
[0008]目前虽然现有技术中存在对一些重型机械超硬材料设备的受腐蚀部件修复的材料及方法，但是依然存在一些的问题和不足，例如修补后的表面材料脆性大，抗冲击性能差；修补的厚度不易控制，厚度不够均匀；另外修补材料与基体金属的不相容性，导致叶轮叶片热变形；复合材料存在与基体的结合强度低等等。因此，亟需提供一种专门适合重型机械设备修补用的碳化硅耐磨材料及制备工艺的技术。

技术实现思路

[0009]本专利技术旨在提供一种专门适用于重型机械设备修补用的碳化硅耐磨材料及其制备方法，及其应用方法，具有高耐磨性、抗腐蚀性，与基体结合强度高，成分均匀。
[0010]本申请的专利技术人为解决现有技术的问题，采用碳化硅为基体填料的复合材料来制备一种重型机械设备修补用的碳化硅耐磨材料。碳化硅本身为是一种高硬度、高耐磨性、低摩擦系数、强抗氧化性、热稳定性好、热膨胀系数低的工业陶瓷材料。
[0011]同时，采用环氧树脂为主要的粘合剂成分。环氧树脂为常见的树脂胶材料之一。本申请利用环氧树脂与碳化硅填料等成分形成三维网状物，由于无机填料碳化硅的加入，整个材料体系会呈现出玻璃状自支撑网络结构，从而体系表现出优异的耐磨性和耐腐蚀性、良好的粘合力。同时，通过铸造工艺的控制，得到的碳化硅
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环氧树脂复合材料，硬度高且耐腐蚀、耐磨蚀性能强。
[0012]现有技术的碳化硅复合材料在硬度上有足够的保证，但往往脆性，抗冲击性能差。本申请的专利技术人，通过实验发现其影响脆性往往是碳化硅复合材料（受树脂聚合物影响大）表现的玻璃化转变温度Tg。针对现有技术中碳化硅复合材料的玻璃化转变温度往往较大（大于100
°
C），当处在Tg区间或以下的环氧树脂是脆性的，因此高玻璃化转变温度下的碳化硅环氧树脂复合材料其抗冲击强度的下降，给碳化硅复合材料的应用，特别在是重型机械材料上的修补应用造成了限制。因此本申请通过，在碳化硅
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环氧树脂复合材料在机械上修补应用时，添加一定成分的固化剂后，同时加入抑制剂，阻止碳化硅复合材料中环氧树脂与固化剂之间的过度反应，从而抑制环氧树脂的过度交联聚合，进而阻止树脂聚合物的Tg温度过高。碳化硅树脂聚合物的Tg降低，对提高其聚合物在重型机械装备工作状态下的脆性有很大的帮助。
[0013]优选的，本申请修补机械装备表面时采用阳离子季铵盐对碳化硅树脂聚合物复合材料固化进行调节。阳离子季铵盐在聚合物交联过程中，其阳离子产生的电荷，会被环氧树脂的长链吸附，使得季铵盐的碳链与环氧树脂基体相容性增强，提高季铵盐与环氧树脂基体的混合的均匀性同时，也抑制了环氧树脂基体之间的交联。更优选的，控制上述阳离子季铵盐的在树脂中的含量，以控制固化交联时的平衡。
[0014]具体地，本专利技术提供一种火电厂重型装备超硬材料修补用的碳化硅复合物材料的制备方法，具体包括如下步骤：步骤1）真空搅拌：碳化硅与环氧树脂在真空环境下进行搅拌混合，其中碳化硅与环氧树脂比例为50
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80：20
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50，真空环境是在带有高速旋转叶片的真空搅拌罐中进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火电厂重型装备超硬材料修补用的碳化硅环复合物材料的制备方法，具体包括如下步骤：步骤1）真空搅拌：碳化硅与环氧树脂在真空环境下进行搅拌混合，其中碳化硅与环氧树脂比例为50
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80：20
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50，真空环境是在带有高速旋转叶片的真空搅拌罐中进行的；步骤2）真空浇铸：球形真空容器内控制温度在50
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70℃,将浇铸模具置于球形真空容器内，抽出球形真空容器内空气，至真空度低于0.5T，然后密闭球形真空容器；将步骤1）中完成真空搅拌的真空搅拌罐的物料出口与所述球形真空容器的中间包进料口进行连接，用橡胶圈密封连接处后，用支架将真空搅拌罐固定在球形真空容器的上方；再补充抽真空负压10
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20min后，打开连接处的阀门，进行浇铸，浇铸后，进行降温，补气；整个浇铸过程中，保持真空搅拌罐运行直至浇铸工序完成；步骤3）脱模：完成真空浇铸后，卸除固定支架以及真空搅拌罐，松开球形真空容器的紧固螺栓，然后启动吊重装置，将球形真空容器在垂直方向上吊起；步骤4）装罐包装：脱模碳化硅环氧树脂复合材料呈现膏状，进行流水线上装罐、并包装。2.一种根据权利要求1所述的碳化硅复合物材料的制备方法，环氧树脂选自聚丁二烯聚环氧化物、聚乙二醇二环氧乙烷甲基醚、甲基丙烯酸缩水甘油酯聚合物的一种或其组合。3.一种根据权利要求1所述的碳化硅复合物材料的制备方法，搅拌温度控制在25
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40℃。4.一种根据权利要求1所述的碳化硅复合物材料的制备方法，所述浇铸模具根据后期应用的成型需要选择形状，当仅制备碳化硅树脂复合材料时，选择任意开口的容器模具；当需要制备特定机械装备用部件时，选择特定形状的浇铸模具直接成型。5.一种火电厂重型装备超硬材料修补用的碳化硅复合材料在修补重型机械部件时的应用方法，具体包含如下步骤：步骤一、磨损表面焊接、打孔处理：针对重型装备的磨损表面处进行焊接不锈钢网孔板，然后在磨损处表面进行打孔处理；步骤二、清洗及喷砂处理：采用...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂鹏飞，崔延洪，柴泽民，高江宇，
申请(专利权)人：聂鹏飞，
类型：发明
国别省市：