CN102808744A

CN102808744A - 一种风力发电机组法兰及法兰的耐磨涂层工艺

Info

Publication number: CN102808744A
Application number: CN2012102893878A
Authority: CN
Inventors: 詹耀; 罗鹏; 徐清富
Original assignee: Guangdong Mingyang Wind Power Group Co Ltd
Current assignee: Guangdong Mingyang Wind Power Group Co Ltd
Priority date: 2012-08-14
Filing date: 2012-08-14
Publication date: 2012-12-05

Abstract

本发明公开了一种风力发电机组法兰，包括法兰本体，法兰本体面上有喷涂水性无机富锌漆后固化形成的耐磨保护涂层，在喷涂水性无机富锌漆前对法兰本体表面件先进行喷砂处理。本发明目的是提供一种水性无机富锌漆作为耐磨涂层的风力发电机组法兰及法兰的耐磨涂层工艺，法兰本体面上喷涂耐磨保护涂层不仅能够确保风电法兰的二十年防腐寿命要求，而且具有满足相互连接法兰面的耐磨性、啮合力等技术性能要求。

Description

一种风力发电机组法兰及法兰的耐磨涂层工艺

【技术领域】

本发明涉及金属防腐保护领域，尤其涉及到一种风力发电机组法兰及法兰耐磨和防腐蚀的耐磨涂层工艺。

【背景技术】

在风力发电机组的金属零部件装配过程中，零部件相互之间通常采用高强度螺栓和法兰进行装配连接，然而用高强度螺栓连接的风电零部件法兰接触面，需要一定的摩擦系数来增大法兰相互接触面的啮合力，从而确保风力发电机组零部件的连接紧密和装配技术实现，也确保零部件的结构配合，因此需要一种提高风电零部件法兰接触面的耐磨性能技术和方法。

通常提高钢铁零件的法兰表面的耐磨措施有:一是在法兰接触面喷丸（砂）后直接连接；二是在法兰接触面喷丸（砂）再喷锌（铝）涂层。考虑到风电机组所处的恶劣环境条件以及确保防腐防护寿命20年的要求，只是在法兰面喷丸（砂）后直接连接，虽然法兰的接触面具备一定的粗糙度，但是其表面腐蚀防护问题没有得到根本解决，因此，第一种方法只在法兰面喷丸（砂）的方法是不可行；第二种方法在法兰面进行热喷锌（铝）的方法不仅工艺操作复杂，而且容易受到零件法兰面的形状、涂装设备及操作工人的熟练程度等因素制约，由于喷锌层的表面空隙率较大，腐蚀介质容易渗透至连接的法兰面而产生腐蚀，显然上述两种提高法兰面的耐磨性的方法都是不可取的。由于这两种方法的实际操作性和选择性不强，都存在一定的局限性。为此，本申请人经过长期实践，综合分析和实验总结各种提高金属零部件耐磨性和防腐性的方法基础上，做出了本申请的技术以解决现有技术的技术缺陷。

【发明内容】

本发明是针对风电零部件的法兰接触面耐磨涂层的性能要求，而提出了水性无机富锌漆作为耐磨涂层的一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺。

本发明另一目的是提供一种喷涂有水性无机富锌漆作为耐磨涂层的风力发电机组法兰，从而实现风电零部件法兰面的可靠连接。

一种风力发电机组法兰，包括法兰本体，法兰本体面上有水性无机富锌漆固化形成的耐磨保护涂层，耐磨保护涂层厚度大于等于70μm小于等于90μm。针对风力发电机组法兰采用喷涂水性无机富锌漆的耐磨保护涂层，其固化机理如图所示，该涂层不仅能够确保风电法兰的20年防腐寿命要求，而且具有满足相互连接法兰面的耐磨性、啮合力等技术性能要求。

水性无机富锌漆的固化反应机理示意图如下

水性无机富锌漆与法兰本体基材的结合示意图如下

一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺，包括在工作房内，先对法兰本体表面件进行喷砂处理步骤，再在法兰本体面上喷涂水性无机富锌漆步骤，最后水性无机富锌漆在空气中固化形成耐磨保护涂层步骤。

如上所述一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺，其特征在于：喷涂水性无机富锌漆步骤中，法兰本体温度在10℃以上且高于工作房内露点温度3℃。

如上所述一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺，其特征在于：喷涂水性无机富锌漆步骤中，工作房内空气相对湿度范围50-60%。

如上所述一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺，其特征在于：在水性无机富锌漆在空气中固化形成耐磨保护涂层步骤中，保持工作房内适当通风有利于涂层固化。

如上所述一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺，其特征在于：在喷涂水性无机富锌漆过程中，为了实现更好的雾化，可在水性无机富锌漆中添加少量纯净水，纯净水重量比控制在3%以下。

如上所述一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺，其特征在于：为防止锌粉沉淀，在喷涂水性无机富锌漆过程中，保持水性无机富锌漆处在被不断地搅拌状态。

如上所述一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺，其特征在于：喷涂水性无机富锌漆过程中，采用湿膜测厚规监测涂层厚度。

如上所述一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺，其特征在于：喷砂处理的砂料为不含氯化物和油脂的干燥、清洁磨料。

本发明相对于现有技术的有益效果是：

（1）摩擦系数高：喷涂水性无机富锌漆的法兰摩擦系数经实验检测≥0.45，能够满足风电零部件法兰连接的耐磨性能要求。

（2）附着力强：喷涂水性无机富锌漆的法兰，其所采用水性无机富锌漆是在无机硅酸盐与锌粉反应的同时还与钢铁反应形成硅酸锌铁络合物，如因而对钢铁表面形成很强的化学键，由于法兰在表面处理时达到一定的粗糙度，在增加漆膜与法兰接触的表面积的同时，也能确保涂层同法兰面的紧密接触。经测定该涂层附着力≥5MPa。

（3）防腐性能优：喷涂水性无机富锌漆的法兰，其采用的水性无机富锌漆具有阴极保护作用和自修复性能，由于水性无机富锌漆与钢铁基材反应生成硅酸锌铁络合物，形成化学键结合，从而更好地抵抗海水、氯化物等腐蚀介质的侵蚀。其防腐寿命在海洋大气条件下可达20年。

（4）耐热性好：风电机组在运行过程中，高强度螺栓连接的法兰接触面存在摩擦，可能导致摩擦面局部温度迅速升高，这就要求耐磨涂层具有一定的耐热性能。水性无机富锌漆固化而形成硬化膜是以聚硅氧烷（Si-O-Si）相结合，Si-O键的结合能为445.2kJ/mol,比有机高分子C-C键结合能(346.9kJ/mol)要大得多，因此无机富锌漆固化后的耐热性更优，其能够耐受的最高连续温度为400℃。

【附图说明】

图1、水性无机富锌漆的固化反应机理示意图。

图2、水性无机富锌漆与法兰本体基材的结合示意图。

图3、耐磨涂层在法兰本体面的结构示意图。

【具体实施方式】

一种风力发电机组法兰，包括法兰本体1，法兰本体1面上有水性无机富锌漆固化形成的耐磨保护涂层2。耐磨保护涂层2厚度大于等于70μm小于等于90μm，例如耐磨保护涂层2厚度为70μm、80μm或90μm。

水性无机富锌漆（Interzinc697）的耐磨保护涂层2在固化过程中与法兰本体1钢铁表面形成化学键，其固化机理如图1所示，

具有满足相互连接法兰面的耐磨性、啮合力等技术性能要求。

其主要技术特点为：

（2）附着力强：如图2所示，水性无机富锌漆与法兰本体1基材的结合示意图：

耐磨保护涂层2所采用水性无机富锌漆是在无机硅酸盐与锌粉反应的同时还与钢铁反应形成硅酸锌铁络合物，如因而对钢铁表面形成很强的化学键，由于法兰在表面处理时达到一定的粗糙度，在增加漆膜与法兰接触的表面积的同时，也能确保涂层同法兰面的紧密接触。经测定该涂层附着力≥5MPa。

（3）防腐性能优：耐磨保护涂层2采用的水性无机富锌漆具有阴极保护作用和自修复性能，由于水性无机富锌漆与钢铁基材反应生成硅酸锌铁络合物，形成化学键结合，从而更好地抵抗海水、氯化物等腐蚀介质的侵蚀。其防腐寿命在海洋大气条件下的可达20年。

（4）耐热性好：风电机组在运行过程中，高强度螺栓连接的法兰接触面存在摩擦，可能导致摩擦面局部温度迅速升高，这就要求耐磨保护涂层2具有一定的耐热性能。水性无机富锌漆固化而形成硬化膜是以聚硅氧烷（Si—O—Si）相结合，Si—O键的结合能为445.2kJ/mol,比有机高分子C—C键结合能(346.9kJ/mol)要大得多，因此无机富锌漆固化后的耐热性更优，其能够耐受的最高连续温度为400℃。

一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺，包括在工作房内，先对法兰本体1表面件进行喷砂处理步骤，再在法兰本体1面上喷涂水性无机富锌漆步骤，最后水性无机富锌漆在空气中固化形成耐磨保护涂层2步骤。

本发明中的耐磨保护涂层2工艺开始前需要进行一些前期准备工作，前期准备如下：

（1）准备材料：按照施工工艺文件准备好无机富锌漆的基料、固化剂，记录批号。检查包装，如果出现包装破损或泄漏，则不能使用或请涂料生产厂家代表确认后才可使用。打开包装桶时要检查是否有胶化，变色等不正常现象，如有不正常，则不要使用或请涂料生产厂家代表确认后才可使用。

（2）清洁设备：由于水性无机富锌漆（Interzinc697）水性无机富锌漆无稀释剂，可用清洁水对涂装工具进行清洗，自然晾干或烘干。

（3）调配：从市场上采购的水性无机富锌漆（Interzinc697）是双组份包装，A组分为液体，B组分为锌粉。调配时，先将A组分完全搅拌均匀，按混合比A:B=1:0.7（体积比）或1：4（重量比）将B组分（锌粉）缓慢加入A组分（液体）中，用搅拌器充分搅拌。注意在混合时绝不可将A组分（液体）倒入B组分（锌粉）中，以免导致锌粉结团。混合搅拌均匀后，可用60-80目的过滤网进行过滤后使用。

前期准备完成后，耐磨保护涂层2喷涂工艺如下：

（1）喷砂处理步骤，对法兰本体1表面件进行喷砂处理，保证涂料与法兰本体1钢铁表面充分接触。要求待涂装的法兰本体1表面处理达到ISO12944-4中Sa¹/₂级，表面粗糙度为Rz40-75微米。喷砂用砂料要求干燥、清洁无杂物、不含氯化物和油脂。为了保证喷砂质量，工作房内保持相对湿度范围40-60%。喷砂处理完成后，在规定的时间间隔内涂装水性无机富锌漆（Interzinc697）；

（2）喷涂水性无机富锌漆（Interzinc697）：在工作房内，采用空气喷涂进行施工，注意选择合适的喷嘴，喷涂过程中尽量保持不断地搅拌，防止锌粉沉淀。注意必须在涂料混合使用时间内用完（例如20℃时混合使用时间为8小时），超过混合使用时间后，漆料即使无变化也不能再使用。

（3）让水性无机富锌漆在空气中固化即形成耐磨保护涂层2。完成后的法兰面结构如图3所示。

喷涂水性无机富锌漆过程中，质量控制技术如下：

在喷涂水性无机富锌漆步骤中，法兰本体1温度在10℃以上且高于工作房内露点温度3℃。

在喷涂水性无机富锌漆步骤中，工作房内空气相对湿度范围50-60%。

在水性无机富锌漆在空气中固化形成耐磨保护涂层2步骤中，保持工作房内适当通风有利于涂层固化。

在喷涂水性无机富锌漆过程中，为了实现更好的雾化，可在水性无机富锌漆中添加少量纯净水，纯净水重量比控制在3%以下。

为防止锌粉沉淀，在喷涂水性无机富锌漆过程中，保持水性无机富锌漆处在被不断地搅拌状态。

在喷涂水性无机富锌漆过程中，采用湿膜测厚规测量喷涂涂层厚度，从而实现对耐磨保护涂层2厚度的控制。对于焊缝等湿膜可能过厚的地方采用油漆刷刷平以防止开裂。目测有无漏喷、流挂、干喷等缺陷，如有漏喷、干喷等缺陷，可根据实际情况重新喷涂水性无机富锌漆（Interzinc697），以确保达到质量要求。

上述实施例子为本发明较佳的实施例子，但本发明的实施方式并不受上述实施例子的限制，其他的任何未背离本发明精神实质与原理下所作的改变、装饰、替代、组合或简化均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种风力发电机组法兰，包括法兰本体，其特征在于：所述法兰本体面上有水性无机富锌漆固化形成的耐磨保护涂层。

2.根据权利要求1所述一种风力发电机组法兰，其特征在于：所述耐磨保护涂层厚度大于等于70μm小于等于90μm。

3.一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺，其特征在于：包括在工作房内，先对法兰本体表面件进行喷砂处理步骤，再在法兰本体面上喷涂水性无机富锌漆步骤，最后水性无机富锌漆在空气中固化形成耐磨保护涂层步骤。

4.根据权利要求3所述一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺，其特征在于：喷涂水性无机富锌漆步骤中，法兰本体温度在10℃以上且高于工作房内露点温度3℃。

5.根据权利要求4所述一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺，其特征在于：喷涂水性无机富锌漆步骤中，工作房内空气相对湿度范围50-60%。

6.根据权利要求3所述一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺，其特征在于：在水性无机富锌漆在空气中固化形成耐磨保护涂层步骤中，保持工作房内适当通风有利于涂层固化。

7.根据权利要求3所述一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺，其特征在于：在喷涂水性无机富锌漆过程中，为了实现更好的雾化，可在水性无机富锌漆中添加少量纯净水，纯净水重量比控制在3%以下。

8.根据权利要求3所述一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺，其特征在于：为防止锌粉沉淀，在喷涂水性无机富锌漆过程中，保持水性无机富锌漆处在被不断地搅拌状态。

9.根据权利要求3所述一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺，其特征在于：喷涂水性无机富锌漆过程中，采用湿膜测厚规监测涂层厚度。

10.根据权利要求3所述一种风力发电机组法兰的耐磨涂层工艺，其特征在于：所述喷砂处理的砂料为不含氯化物和油脂的干燥、清洁磨料。