CN103103474B - 一种wc硬面涂层材料复合有机高分子软涂层材料的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种WC硬面涂层材料复合有机高分子软涂层材料的制备方法，第一步，工件表面进行预处理；第二步，采用硬质合金WC作为阳极，固定在电火花沉积枪内，以工件表面为阴极进行沉积熔覆；第三步，检测电火花沉积层厚和锚纹深度；第四步，清洗WC沉积层；第五步，使用树脂型防腐底漆进行表面防腐处理，固化7小时以上；第六步，防腐底漆表面涂抹环氧型粘结剂，固化时间在1小时以上。第七步，双组份改性聚氨酯混合均匀后进行雾化喷涂，喷涂气压0.4MPa，固化时间7天以上。本发明使用WC复合高分子涂层工艺对金属表面进行强化处理，使金属基体的表面硬度，耐磨性，耐腐蚀性，表面光洁度，涂层结合力等具有较大的提高，延长了工件的使用寿命。
Description
技术领域
本发明是在Cr-Ni系金属表面进行WC硬面涂层材料复合有机高分子软涂层材料的制备方法，具体为一种WC硬面涂层材料复合有机高分子软涂层材料的制备方法。
背景技术
近年来，我国的工程机械、矿用机械、水利机械发展迅猛，尤其是大型的水利机械设备的发展越来越受到行业内的重视，而这些设备大多选用Cr-Ni系不锈钢作为基体材料，在实际应用中，磨蚀的问题一直是本行业的一大顽疾，这也成为本领域技术人员研究的焦点问题。经过这些年的努力，许多研究者也提出了很多优秀的表面处理工艺方法，像等离子熔覆、电火花表面沉积、表面堆焊耐磨材料等等，这些工艺在金属表面都能通过改性处理进行磨蚀防护，也都有一定的应用经验，但每个工艺都有其自身的缺陷，等离子熔覆工艺不易控制，电火花表面沉积涂层太薄，表面堆焊材料成本较高等等。
发明内容
本发明的目的是提供一种WC硬面涂层材料复合有机高分子软涂层材料的制备方法，使得金属表面硬度、耐磨性、耐冲击性、耐腐蚀性得到提高，从而延长设备的使用寿命。
本发明采用以下技术方案：
一种WC硬面涂层材料复合有机高分子软涂层材料的制备方法，具体步骤如下：
第一步，工件表面进行预处理；
第二步，采用硬质合金WC作为阳极，固定在电火花沉积枪内，以工件表面为阴极进行沉积熔覆，沉积电压为200～300V,沉积频率为600～2000Hz,沉积速率为2～5min/cm2, 保护氩气流量设定在5～20L/min,沉积枪的转速为2500～5000r/min,电极伸长长度2～10mm；
第三步，检测电火花沉积层厚和锚纹深度，电火花涂层达到30～50μｍ，锚纹深度达到160μｍ以上；
第四步，清洗WC沉积层；
第五步，使用树脂型防腐底漆进行表面防腐处理，固化7小时以上；
第六步，防腐底漆表面涂抹环氧型粘结剂，固化时间在1小时以上；第七步，双组份改性聚氨酯混合均匀后进行雾化喷涂，喷涂气压为
0.4MPa，固化时间7天以上。
作为优选，所述双组份改性聚氨酯分为A、B两种组份，A、B组份重量比为2:1；其中A组份为端异氰酸酯预聚体，B组份由端氨基聚醚、多元胺扩链剂，色浆经真空脱水后加入胺类催化剂搅匀包装而成。
作为优选，所述A、B两组分的黏度控制在50～100Pa.s。
作为优选，所述环氧型底漆使用前可以使用丁酮进行稀释，混合物与丁酮体积比为3:1 。
作为优选，所述第七步中，双组份改性聚氨酯喷涂后复合涂层粗糙度在Ra3.2以下，硬度为95±5HA, 拉伸强度≥17MPa,撕裂强度≥45N/mm。
本发明的有益效果为：
1. 本发明采用电火花沉积-有机高分子喷涂设备，以Cr-Ni系不锈钢材料为熔覆-喷涂对象，首先在基体表面沉积WC硬面材料，作为第一层防护，然后以WC复合有机高分子软材料（改性聚氨酯），作为第二层防护，构成一硬一软两层防护，耐磨性和硬度都得到提高，脆性降低，同时又具有很强的防腐蚀性。而且与基材的结合力比常规有机高分子材料高2-3倍。
2. 本发明的复合涂层中，第一层厚度较薄，达到30～50μｍ，而且锚纹深度较深，粗糙度较大，以第一层涂层为基，喷涂有机高分子聚氨酯材料，吸附力更强，同时可以降低表面粗糙度至Ra3.2以下，表面光洁度更好，更美观。
3. 本发明的复合涂层与沉积-喷涂设备功率、电压、频率以及双组份高分子聚氨酯材料的配比等操作因素相关，因此可以通过对熔覆参数的适当调节和聚氨酯组份的配比优化选择，选择最佳工艺参数提高涂层的性能。
4.本发明所用设备简单便携，不仅可用了修补，而且可用于大面积的表面防护处理，各个工艺参数容易控制和获得。
具体实施方式：
以下用实施例对本发明作进一步的详细说明：
实施例1：
具体步骤如下：
第一步，工件表面进行预处理，将工件表面修整平整，无明显表面缺陷；
第二步，采用硬质合金WC作为阳极，固定在电火花沉积枪内，以工件表面为阴极进行沉积熔覆，沉积电压为220V,沉积频率为600Hz,沉积速率为2min/cm2, 保护氩气流量设定在5L/min,沉积枪的转速为2500r/min,电极伸长长度3.5mm；
第三步，检测电火花沉积层厚和锚纹深度，电火花涂层达到30～50μm，锚纹深度达到160μｍ以上为最佳；
第四步，使用清洁剂清洗WC沉积层；
第五步，使用树脂型防腐底漆进行表面防腐处理，固化7小时以上；
第六步，在防腐底漆表面涂抹环氧型粘结剂，固化时间在1小时以上；
第七步，高分子涂层选用双组份改性聚氨酯，分为A、B两种组份，其中A组份为端异氰酸酯预聚体，B组份由端氨基聚醚、多元胺扩链剂、色浆经真空脱水后加入胺类催化剂搅匀包装而成。A、B组份按照重量比2:1进行混合均匀，为达到最佳效果，要求喷涂时A、B组份的黏度尽可能低，两组分的黏度在50～60Pa.s之间，因为两者反应活性很高，凝胶时间比较短。
双组份改性聚氨酯混合均匀后进行雾化喷涂,喷涂气压0.4MPa，复合涂层粗糙度可达Ra3.2以下，硬度可达95±5HA, 拉伸强度≥17MPa,撕裂强度≥45N/mm，固化时间7天以上。
实施例2：
具体步骤如下：
第一步，工件表面进行预处理，将工件表面修整平整，无明显表面缺陷；
第二步，采用硬质合金WC作为阳极，固定在电火花沉积枪内，以工件表面为阴极进行沉积熔覆，沉积电压为220V,沉积频率为1000Hz,沉积速率为2.5min/cm2, 保护氩气流量设定在8L/min,沉积枪的转速为3500r/min,电极伸长长度6mm；
第三步，检测电火花沉积层厚和锚纹深度，电火花涂层达到50μｍ，锚纹深度达到180μｍ；
第四步，使用清洁剂清洗WC沉积层；
第五步，使用树脂型防腐底漆进行表面防腐处理，固化8小时；
第六步，在防腐底漆表面涂抹环氧型粘结剂，固化时间在2小时；
第七步，高分子涂层选用双组份改性聚氨酯，分为A、B两种组份，其中A组份为端异氰酸酯预聚体，B组份由端氨基聚醚、多元胺扩链剂、色浆经真空脱水后加入助剂搅匀包装而成。A、B组份按照重量比2:1进行混合均匀，为达到最佳效果，要求喷涂时A、B组份的黏度尽可能低，两组分的黏度在60-70Pa.s之间，因为两者反应活性很高，凝胶时间比较短。
双组份改性聚氨酯混合均匀后进行雾化喷涂,喷涂气压0.4MPa，复合涂层粗糙度可达Ra3.2以下，硬度可达95±5HA, 拉伸强度≥17MPa,撕裂强度≥45N/mm，固化时间7天以上。
实施例3：
具体步骤如下：
第一步，工件表面进行预处理，将工件表面修整平整，无明显表面缺陷；
第二步，采用硬质合金WC作为阳极，固定在电火花沉积枪内，以工件表面为阴极进行沉积熔覆，沉积电压为280V,沉积频率为1800Hz,沉积速率为4min/cm2, 保护氩气流量设定在16L/min,沉积枪的转速为4500r/min,电极伸长长度8mm；
第三步，检测电火花沉积层厚和锚纹深度，电火花涂层达到50μｍ，锚纹深度达到200μｍ；
第四步，使用清洁剂清洗WC沉积层；
第五步，使用树脂型防腐底漆进行表面防腐处理，固化8小时；
第六步，在防腐底漆表面涂抹环氧型粘结剂，固化时间在1小时；
第七步，高分子涂层选用双组份改性聚氨酯，分为A、B两种组份，其中A组份为端异氰酸酯预聚体，B组份由端氨基聚醚、多元胺扩链剂、色浆经真空脱水后加入胺类催化剂搅匀包装而成。A、B组份按照重量比2:1进行混合均匀，为达到最佳效果，要求喷涂时A、B组份的黏度尽可能低，两组分的黏度在80-90Pa.s之间，因为两者反应活性很高，凝胶时间比较短。
双组份改性聚氨酯混合均匀后进行雾化喷涂,喷涂气压0.4MPa，复合涂层粗糙度可达Ra3.2以下，硬度可达95±5HA, 拉伸强度≥17MPa,撕裂强度≥45N/mm，固化时间7天以上。
实施例4：
具体步骤如下：
第一步，工件表面进行预处理，将工件表面修整平整，无明显表面缺陷；
第二步，采用硬质合金WC作为阳极，固定在电火花沉积枪内，以工件表面为阴极进行沉积熔覆，沉积电压为300V,沉积频率为2000Hz,沉积速率为4min/cm2, 保护氩气流量设定在18L/min,沉积枪的转速为4800r/min,电极伸长长度9mm；
第三步，检测电火花沉积层厚和锚纹深度，电火花涂层达到48μｍ，锚纹深度达到170μｍ；
第四步，使用清洁剂清洗WC沉积层；
第五步，使用树脂型防腐底漆进行表面防腐处理，固化7小时；
第六步，在防腐底漆表面涂抹环氧型粘结剂，固化时间在1小时；
第七步，高分子涂层选用双组份改性聚氨酯，分为A、B两种组份，其中A组份为端异氰酸酯预聚体，B组份由端氨基聚醚、多元胺扩链剂、色浆经真空脱水后加入胺类催化剂搅匀包装而成。A、B组份按照重量比2:1进行混合均匀，为达到最佳效果，要求喷涂时A、B组份的黏度尽可能低，两组分的黏度在90-100Pa.s之间，因为两者反应活性很高，凝胶时间比较短。
双组份改性聚氨酯混合均匀后进行雾化喷涂,喷涂气压0.4MPa，复合涂层粗糙度可达Ra3.2以下，硬度可达95±5HA, 拉伸强度≥17MPa,撕裂强度≥45N/mm，固化时间7天以上。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种WC硬面涂层材料复合有机高分子软涂层材料的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：
第一步，工件表面进行预处理；
第二步，采用硬质合金WC作为阳极，固定在电火花沉积枪内，以工件表面为阴极进行沉积熔覆，沉积电压为200～300V,沉积频率为600～2000Hz,沉积速率为2～5min/cm2, 保护氩气流量设定在5～20L/min,沉积枪的转速为2500～5000r/min,电极伸长长度2～10mm；
第三步，检测电火花沉积层厚和锚纹深度，电火花涂层达到30～50μｍ，锚纹深度达到160μｍ以上；
第四步，清洗WC沉积层；
第五步，使用树脂型防腐底漆进行表面防腐处理，固化7小时以上；
第六步，树脂型防腐底漆表面涂抹环氧型粘结剂，固化时间在1小时以上；
第七步，双组份改性聚氨酯混合均匀后进行雾化喷涂，喷涂气压0.4MPa，固化时间7天以上；所述双组份改性聚氨酯分为A、B两种组份，A、B组份重量比为2:1；其中A组份为端异氰酸酯预聚体，B组份由端氨基聚醚、多元胺扩链剂，色浆经真空脱水后加入胺类催化剂搅匀包装而成。
2.根据权利要求1所述的一种WC硬面涂层材料复合有机高分子软涂层材料的制备方法，其特征在于：所述A、B两组分的黏度在50～100Pa.s之间。
3.根据权利要求1所述的一种WC硬面涂层材料复合有机高分子软涂层材料的制备方法，其特征在于：所述环氧型粘接剂使用前使用丁酮进行稀释，混合物与丁酮体积比为3:1 。
4.根据权利要求1所述的一种WC硬面涂层材料复合有机高分子软涂层材料的制备方法，其特征在于：所述第七步中，双组份改性聚氨酯喷涂后复合涂层粗糙度在Ra3.2以下，硬度为95±5HA, 拉伸强度≥17MPa,撕裂强度≥45N/mm。
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