CN104626622B - 在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺 - Google Patents

Abstract

在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺，其包括：1)制作包括第一级模具及第二级模具的两级组合装配式模具；2)配制表面裹敷热固性树脂的碳化硅颗粒，作为工件的耐磨蚀层定型充填料；3)配制表面洁净的碳化硅颗粒，作为工件的耐磨蚀层浸浆充填料；4)组装第一级模具，在该模具中填装耐磨蚀层定型充填料并捣压实，给模具加温，使热固性树脂固化；5)组装第二级模具，在该模具中填装耐磨蚀层浸浆充填料，振动填充实；6)将热固性树脂配制成注浆浆料，并注入已定型的工件上的耐磨蚀层定型充填料的孔洞之中及耐磨蚀层浸浆充填料的缝隙；7)加热使注浆浆料固化。本发明提供了一种抗磨蚀能力显著的在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺。

Description

在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺

技术领域

本发明属于耐磨损、抗腐蚀复合材料领域，涉及一种在金属构件上采用定型制备工艺与浸浆制备工艺复配加装热固性树脂以及碳化硅颗粒形成复合耐磨蚀层的制备工艺，尤其涉及一种采用定型制备工艺和浸浆制备工艺复配使用完成热固性树脂将碳化硅颗粒粘接在金属构件上进而形成耐磨损以及抗腐蚀层的生产工艺。

背景技术

随着工业的发展，在火力发电厂、矿业选矿、煤化工、石油化工等许多行业的主要设备的关键部位都非常需要进行耐磨蚀层的加装处理。目前国内外解决耐磨损、抗腐蚀问题的方法有：1)全金属的泵和管道，优点是强度高、刚性和韧性好，缺点是耐磨损、抗腐蚀性差。2)金属加橡胶内衬的泵和管道，优点是抗腐蚀好，缺点是耐磨损性差。3)金属内嵌粘贴陶瓷内衬的泵和管道，优点是耐磨损、抗腐蚀性能优异，缺点是陶瓷片连接缝处易损坏。4)在金属构件上用环氧树脂与碳化硅颗粒混合后浇注成型的泵和管道，优点是耐磨损、抗腐蚀性能优异，缺点是碳化硅颗粒分布不均或者分层，抗冲击性弱。申请人在申请号是：201410635712.0，名称为《基于热固性树脂以及碳化硅颗粒的耐磨蚀层的制备工艺》的发明申请中提出了一种耐磨蚀层的制备工艺，采用这种工艺制作的耐磨蚀层具有耐磨损、抗腐蚀性能优异，抗冲击性强，碳化硅颗粒分布均匀、堆积密度大等优点，特别适合用于在大型的并且复杂的金属构件上加装耐磨蚀层的生产。但是，若将上述专利申请中所记载的技术内容使用于小型的、简单的金属构件上加装耐磨蚀层的生产中(例如在三通管接头上加装耐磨蚀层)就暴露出工艺略显复杂、造价有所提高的不足之处。

发明内容

为了解决背景技术中存在的上述技术问题，本发明提供了一种抗磨蚀能力显著的在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺。

本发明的技术解决方案是：本发明提供了一种在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺，其特殊之处在于：所述在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺包括以下步骤：

1)根据待加装耐磨蚀层的金属构件的结构及工件的形状结构制作与其相匹配的两级组合装配式模具；所述两级组合装配式模具包括第一级模具以及第二级模具；

2)配制表面裹敷有热固性树脂的碳化硅颗粒，使表面裹敷有热固性树脂的碳化硅颗粒成为工件的耐磨蚀层定型充填料；

3)配制表面洁净的碳化硅颗粒，使表面洁净的碳化硅颗粒成为工件的耐磨蚀层浸浆充填料；

4)组装第一级模具，在第一级模具中填装步骤2)配制得到的耐磨蚀层定型充填料，并捣压实耐磨蚀层定型充填料，再给第一级模具加温，促使第一级模具中的碳化硅颗粒表面裹敷的热固性树脂固化，将碳化硅颗粒与金属构件固结在一起，使耐磨蚀层定型充填料固化定型成为工件的一部分；

5)组装第二级模具，在第二级模具中填装步骤3)配制得到的耐磨蚀层浸浆充填料，振动填充实耐磨蚀层浸浆充填料；

6)将热固性树脂配制成注浆浆料，并将注浆浆料注入已经定型的工件上的耐磨蚀层定型充填料的孔洞之中以及耐磨蚀层浸浆充填料的缝隙里；

7)加热促使注浆浆料固化，完成工件整体的耐磨蚀层的制作。

上述步骤2)的具体实现方式是：

2.1)选配热固性树脂及辅料：

所述热固性树脂的选取条件是根据待加装耐磨蚀层的金属构件的使用环境以及耐磨蚀层的使用环境选用热固性树脂；所述热固性树脂是环氧树脂、乙烯基树脂或酚醛树脂；所述热固性树脂采用环氧树脂时，所述环氧树脂是E51环氧树脂或改性环氧树脂；所述热固性树脂采用乙烯基树脂时，所述乙烯基树脂是气干性乙烯基树脂或酚醛环氧乙烯基树脂；所述热固性树脂采用酚醛树脂时，所述酚醛树脂是碱性酚醛树脂或改性酚醛树脂；所述热固性树脂的用量是根据碳化硅颗粒的大小及用量来确定的，所述热固性树脂在单位体积的碳化硅颗粒上的用量，是单位体积的碳化硅颗粒的表面积乘以0.03；所述辅料是根据选用的热固性树脂选取相应的固化剂、引发剂、稀释剂以及消泡剂；所述辅料的用量和品种是由所选用的热固性树脂的用量和品种来确定；

2.2)选取两种不同粒径的碳化硅颗粒：

选取粒径范围在1.5mm～3.5mm之间的碳化硅颗粒，清除选取的碳化硅颗粒表面上的污染杂质；选取粒径范围在0.65mm～0.15mm之间的碳化硅颗粒，清除选取的碳化硅颗粒表面上的污染杂质；

并且根据选取的热固性树脂的性能，确定是否使用相应的表面活性剂对碳化硅颗粒表面进行处理；若需要对碳化硅颗粒表面进行处理，则表面活性剂的种类及用量是根据所选用的热固性树脂的类别及碳化硅颗粒的表面积来确定的；若不需要对碳化硅颗粒表面进行处理，则跳过表面活性剂处理步骤后进行后续步骤；

2.3)配制耐磨蚀层定型充填料：

2.3.1)将步骤2.2)中所选取得到的粒径范围在1.5mm～3.5mm之间的碳化硅颗粒与步骤2.2)中所选取得到的粒径范围在0.65mm～0.15mm之间的碳化硅颗粒按照重量比为200：1的比例混合，再与步骤2.1)中选取得到的热固性树脂、辅料混合均匀配制成工件的耐磨蚀层定型充填料；

2.3.2)将步骤2.3.1)所得到的工件的耐磨蚀层定型充填料进行加温真空处理，真空度要求达到10KPa，除去稀释剂以及气泡；所述加温真空处理的温度高于溶剂的沸点、远低于热固性树脂的固化温度；

2.3.3)经过真空处理后，步骤2.3.1)所述的热固性树脂在碳化硅颗粒表面的裹敷厚度小于0.05mm。

上述步骤2.2)中选取两种不同粒径的碳化硅颗粒分别是2.2mm～3.2mm之间的碳化硅颗粒以及0.55mm～0.25mm之间的碳化硅颗粒；所述步骤2.3.3)中热固性树脂在碳化硅颗粒表面的裹敷厚度不大于0.03mm。

上述步骤3)的具体实现方式是：

3.1)选取两种不同粒径的碳化硅颗粒：

选取粒径范围在1.5mm～3.5mm之间的碳化硅颗粒，清除选取的碳化硅颗粒表面上的污染杂质；选取粒径范围在0.65mm～0.15mm之间的碳化硅颗粒，清除选取的碳化硅颗粒表面上的污染杂质，并且根据选取的热固性树脂的性能，确定是否使用相应的表面活性剂对碳化硅颗粒表面进行处理；若需要对碳化硅颗粒表面进行处理，则表面活性剂的种类及用量是根据所选用的热固性树脂的类别及碳化硅颗粒的表面积来确定的；若不需要对碳化硅颗粒表面进行处理，则跳过表面活性剂处理步骤后进行后续步骤；

3.2)配制耐磨蚀层浸浆充填料：

将步骤3.1)中选取得到的粒径范围在1.5mm～3.5mm之间的碳化硅颗粒与步骤3.1)中选取得到的粒径范围在0.65mm～0.15mm之间的碳化硅颗粒按照重量比为70～110：1的比例混合均匀配制成工件的耐磨蚀层浸浆充填料。

上述步骤3.1)中选取的两种不同粒径的碳化硅颗粒分别是2.2mm～3.2mm之间的碳化硅颗粒以及0.55mm～0.25mm之间的碳化硅颗粒；所述步骤3.2)中的步骤3.1)中选取得到的粒径范围在1.5mm～3.5mm之间的碳化硅颗粒与步骤3.1)中选取得到的粒径范围在0.65mm～0.15mm之间的碳化硅颗粒按照重量比为90：1的比例混合均匀配制成工件的耐磨蚀层浸浆充填料。

上述步骤4)的具体实现方式是：

4.1)将第一级模具内侧进行脱模剂处理，再将金属构件固定安装在模具上，所述第一级模具内侧是与耐磨蚀层定型充填料接触侧；

4.2)将配制好的耐磨蚀层定型充填料，装填进入第一级模具内；

4.3)在装填的过程中，一边装料一边用橡胶棒或尼龙棒捣压，使耐磨蚀层定型充填料装填密实，达到碳化硅颗粒两两之间能够挤开热固性树脂相互紧密地靠在一起；

4.4)加热促使装填在第一级模具中的耐磨蚀层定型充填料里的碳化硅颗粒表面裹敷的热固性树脂固化；所述耐磨蚀层定型充填料固化的加热温度根据所用热固性树脂确定；所述加热温度在50℃～200℃之间，加热固化时间30分钟～3小时之间；

4.5)冷却至常温后备用。

上述步骤4.4)中加热温度是80℃～120℃。

上述步骤5)的具体实现方式是：

5.1)将第二级模具内侧进行脱模剂处理后，再将其固定安装在金属构件和第一级模具上，所述第二级模具内侧是与耐磨蚀层充填料接触侧；

5.2)将配制好的耐磨蚀层浸浆充填料，由各个不同部位的装料口装填进入第二级模具内；

5.3)在装填的过程中，一边装料一边振动并轻压，使耐磨蚀层浸浆充填料装填充实，达到在各个不同部位的耐磨蚀层浸浆充填料有相近的密实度；密封装料口。

上述步骤6)的具体实现方式是：

6.1)配制热固性树脂注浆浆料：

将选好的热固性树脂和辅料混合，并充分搅拌配制成注浆浆料；

所述热固性树脂的选取条件是根据工件使用环境以及耐磨蚀层的使用环境选用热固性树脂；所述热固性树脂是环氧树脂、乙烯基树脂或酚醛树脂；所述热固性树脂采用环氧树脂时，所述环氧树脂是E51环氧树脂或改性环氧树脂；所述热固性树脂采用乙烯基树脂时，所述乙烯基树脂是酚醛环氧乙烯基树脂；所述热固性树脂采用酚醛树脂时，所述酚醛树脂是碱性酚醛树脂或改性酚醛树脂；所述热固性树脂的用量是根据工件上装配复合耐磨蚀层的整个空腔容积减去耐磨蚀层定型充填料和耐磨蚀层浸浆充填料所占的体积来确定；

所述辅料根据选用的热固性树脂选取相应的固化剂、引发剂、活性稀释剂；所述辅料的用量和品种由所选用的热固性树脂的用量和品种来确定；

6.2)在真空度达到10KPa的真空环境下，将配制好的注浆浆料缓慢地注入进工件的耐磨蚀层定型充填料的孔洞里以及耐磨蚀层浸浆充填料的缝隙里；

6.3)注浆浆料注满后，撤去真空，加压消除耐磨蚀层定型充填料的孔洞里以及耐磨蚀层浸浆充填料的缝隙里残留的真空空穴；所述加压的压力要根据模具的承受力和注浆浆料的黏度来确定。

上述步骤7)的具体实现方式是：

7.1)加热促使注浆浆料固化，所述加热温度在50℃～200℃之间，优选加热温度是80℃～120℃；加热固化时间是1小时～5小时之间；注浆浆料固化后停止加压；

7.2)缓慢降温到室温，逐级拆除模具，完成工件整体的复合耐磨蚀层的制作。

本发明的优点是：

本发明提供了一种采用定型制备工艺与浸浆制备工艺复配使用热固性树脂将碳化硅颗粒粘接在金属构件上形成耐磨蚀层的工艺，该工艺主要是用少量的热固性树脂与碳化硅颗粒均匀混合，使每个碳化硅颗粒的表面都裹敷上一层极薄的热固性树脂，并将裹敷着热固性树脂的碳化硅颗粒，充填进入第一级模具里，解决了碳化硅颗粒不能均匀地填充到工件的翻边、翘角、曲缝、死角等处的问题；然后安装第二级模具，再将表面洁净的碳化硅颗粒充填入模具里，然后在真空环境下，从金属构件的下部缓慢地将热固性树脂注入模具内的耐磨蚀层定型充填料的孔洞与耐磨蚀层浸浆充填料的缝隙里，使其充满腔体内的所有缝隙，然后加热固化，制造出成品。本发明简化了形状复杂、体型小的工件耐磨蚀层的制作工艺，极大地降低了生产成本；本发明所制备得到的复合耐磨蚀层材料中的碳化硅颗粒达到了最大的堆积密度，获得了极佳的抗磨损效果，同时，碳化硅颗粒采用了两级粒径的配合，使小粒径的碳化硅颗粒充填了大粒径的碳化硅颗粒的堆积空挡，使得碳化硅颗粒之间相互支撑、相互屏蔽，起到了抗冲击及保护热固性树脂粘结力的最好作用，有效地延长了产品的使用寿命。本发明所公开的制备工艺确保了碳化硅颗粒在工件的整个耐磨蚀层里分布均匀无漏洞，以及热固性树脂在工件的整个耐磨蚀层里充实无气泡，减少了产品在使用中由于局部损坏而报废的可能性。

具体实施方式

本发明提供的基于热固性树脂以及碳化硅颗粒粘接在金属构件上进而形成耐磨蚀层的生产工艺，该生产工艺主要包括以下步骤：

1)制作模具：

1.1)设计制作两级组合装配式模具：

1.1.1)根据待加装耐磨蚀层的金属构件的结构及工件的设计结构要求，合理设计制作与其相匹配的两级组合装配式模具；

1.1.2)两级组合装配式模具的第一级主要是为解决工件的翻边、翘角、曲缝、死角等不能够将耐磨蚀层浸浆充填料装填均匀的问题而设计的，因此第一级模具的设计要满足填装耐磨蚀层定型充填料、捣压实耐磨蚀层定型充填料、加温、固化定型等后续工艺；

1.2)两级组合装配式模具的设计重点：

1.2.1)制作两级组合装配式模具的材料，在0～300℃的温度范围内，形变不得超出工件要求的公差范围(加热固化的要求)；

1.2.2)金属构件能够与两级组合装配式模具相互固定连接在一起，否则会影响到填装耐磨蚀层定型充填料和填装耐磨蚀层浸浆充填料；

1.2.3)若金属构件上无法安装溢流罐接口和注浆浆料注入接口时，要在两级组合装配式模具的合适位置安装一个或多个溢流罐接口、耐磨蚀层浸浆充填料装料口及注浆浆料注入接口。

2)配制耐磨蚀层定型充填料：

2.1)选配热固性树脂及辅料：

2.1.1)确定使用的热固性树脂：

根据工件使用的环境(温度、酸碱度、流体介质)及工件精度要求可分别选用环氧树脂(如E51环氧树脂、改性环氧树脂等)、乙烯基树脂(如气干性乙烯基树脂、酚醛环氧乙烯基树脂等)、酚醛树脂(碱性酚醛树脂、改性酚醛树脂等)；

2.1.2)确定热固性树脂用量：

热固性树脂的用量是根据碳化硅颗粒的大小及用量来确定的，所述热固性树脂在单位体积的碳化硅颗粒上的用量，是单位体积的碳化硅颗粒的表面积乘以0.03mm；

2.1.3)选取其它辅料：

根据选用的热固性树脂选取相应的固化剂、引发剂、溶剂(稀释剂)以及消泡剂；所述辅料的用量和品种是由所选用的热固性树脂的用量和品种来确定；

2.2)选取碳化硅颗粒：

2.2.1)选取粒径范围在1.5mm～3.5mm之间的碳化硅颗粒，最好选取粒径范围在2.2mm～3.2mm之间的碳化硅颗粒；

2.2.2)选取粒径范围在0.65mm～0.15mm之间的碳化硅颗粒，最好选取粒径范围在0.55mm～0.25mm之间的碳化硅颗粒；

2.2.3)对碳化硅颗粒进行表面处理：

清除选用的两种碳化硅颗粒表面上的污染杂质，并且根据选取的热固性树脂的性能，确定是否使用相应的表面活性剂对碳化硅颗粒表面进行处理；若需要用，则表面活性剂的用量及种类是根据所选用的热固性树脂的类别及碳化硅颗粒的表面积来确定的(若本实施方式采用的热固性树脂是环氧E51树脂，则碳化硅颗粒表面不需要表面活性剂处理)；

2.3)配制耐磨蚀层定型充填料：

2.3.1)将选取好的粒径范围在1.5mm～3.5mm之间的碳化硅颗粒与选取好的粒径范围在0.65mm～0.15mm之间的碳化硅颗粒按照重量比为200：1的比例投入到混料机里，再将选取好的热固性树脂、辅料投入进混料机里一同混合均匀，配制成工件的耐磨蚀层定型充填料(溶剂的加入量是根据热固性树脂及辅料在碳化硅颗粒表面裹敷的效果来确定的)；

2.3.2)将步骤2.3.1)所得到的工件的耐磨蚀层定型充填料进行加温真空处理，真空度要求达到10KPa，其目的是为了除去溶剂(稀释剂)和除去碳化硅颗粒上的沙眼和裂缝中残留的气体，加温真空处理的温度要略高于溶剂的沸点，而要远低于热固性树脂的固化温度，防止提前固化；

2.3.3)经过真空处理后，工艺要求步骤2.3.1)所述的热固性树脂在碳化硅颗粒表面的裹敷厚度小于0.05mm，最优的裹敷厚度是小于等于0.03mm。

3)采用表面洁净的碳化硅颗粒，配制耐磨蚀层浸浆充填料：

3.1)选取两种粒径的碳化硅颗粒：

3.1.1)选取粒径范围在1.5mm～3.5mm之间的碳化硅颗粒，最好选取粒径范围在2.2mm～3.2mm之间的碳化硅颗粒；

3.1.2)选取粒径范围在0.65mm～0.15mm之间的碳化硅颗粒，最好选取粒径范围在0.55mm～0.25mm之间的碳化硅颗粒；

3.1.3)清除选取的碳化硅颗粒表面上的污染杂质，并且根据选取的热固性树脂的性能，确定是否使用相应的表面活性剂对碳化硅颗粒表面进行处理；若需要用，则表面活性剂的用量及种类是根据所选用的热固性树脂的类别及碳化硅颗粒的表面积来确定的；(若本实施方式采用的热固性树脂是环氧E51树脂，则碳化硅颗粒表面不需要表面活性剂处理)；

3.2)配制耐磨蚀层浸浆充填料：

将选取好的粒径范围在1.5mm～3.5mm之间的碳化硅颗粒与选取好的粒径范围在0.65mm～0.15mm之间的碳化硅颗粒按照重量比为90：1的比例混合均匀配制成耐磨蚀层浸浆充填料。

4)耐磨蚀层定型充填料在第一级模具里固化定型：

4.1)将第一级模具内侧(与耐磨蚀层定型充填料接触侧)做好脱模剂处理，再将金属构件固定安装在模具上；

4.2)将配制好的耐磨蚀层定型充填料，装填进入第一级模具内；

4.3)在装填的过程中，一边装料一边用橡胶棒或尼龙棒捣压，使耐磨蚀层定型充填料装填密实，达到碳化硅颗粒两两之间能够挤开热固性树脂相互紧密地靠在一起，达到了碳化硅颗粒的最大堆积密度，保障了耐磨蚀层能够达到最大强度和最大抗磨损性；同时因为碳化硅颗粒表面裹敷的热固性树脂很薄，由碳化硅颗粒堆积形成的孔洞都是非常地通透，能够确保热固性树脂顺利地通过；

4.4)加温定型耐磨蚀层定型充填料：

4.4.1)加热促使装填在第一级模具中的耐磨蚀层定型充填料里的碳化硅颗粒表面裹敷的热固性树脂固化；

4.4.2)耐磨蚀层定型充填料固化的加热温度是根据所用热固性树脂而确定的；加热温度在50℃～200℃之间，最优加热温度是80℃～120℃；加热固化时间是30分钟～3小时之间；

4.5)待步骤4.4)完成，降温冷却到常温后，再加装上第二级模具。

5)填装耐磨蚀层浸浆充填料：

5.1)将第二级模具内侧(与耐磨蚀层浸浆充填料接触侧)做好脱模剂处理后，再将其固定安装在金属构件和第一级模具上；

5.2)将配制好的耐磨蚀层浸浆充填料，由各个不同部位的装料口装填进入第二级模具内；

5.3)在装填的过程中，一边装料一边振动并轻压，使耐磨蚀层浸浆充填料装填充实，达到在各个不同部位的耐磨蚀层浸浆充填料有相近的密实度，然后密封装料口。

6)配制注浆浆料及注浆成型：

6.1)配制热固性树脂注浆浆料：

6.1.1)根据工件使用的环境(温度、酸碱度、流体介质)及工件精度要求选用热固性树脂，热固性树脂可选用流动性好的环氧树脂(如E51环氧树脂、改性环氧树脂等)、乙烯基树脂(如常规乙烯基树脂、酚醛环氧乙烯基树脂等)、酚醛树脂(碱性酚醛树脂、改性酚醛树脂等)；热固性树脂的用量是根据工件上装配复合耐磨蚀层的整个空腔容积减去耐磨蚀层定型充填料和耐磨蚀层浸浆充填料所占的体积来确定的；

6.1.2)根据热固性树脂选取相应的固化剂、引发剂、活性稀释剂；所述辅料的用量和品种是由所选用的热固性树脂的用量和品种来确定；

6.1.3)将选好的热固性树脂和辅料混合，并在混料机里充分搅拌配制成注浆浆料；

6.2)加工处理好金属构件(模具)的接口：

6.2.1)在金属构件或者模具的下部合理的位置安装有注浆浆料输入接口；

6.2.2)在金属构件或者模具的上部合理的位置安装有溢流罐接口；

6.3)注浆浆料送料罐的设计要求：

6.3.1)在送料罐的下部有一个可与阀门连接的阀门连接口；

6.3.2)在送料罐的上部有一个可与真空泵及气泵连接的共用连接口(真空泵、气泵分别工作时，可用三通阀切换)；

6.3.3)在送料罐的上部有一个装料口，装料口带有密封装置；

6.4)安装连接注浆浆料送料罐：

6.4.1)在送料罐的下部安装连接有一个阀门；

6.4.2)在阀门与金属构件或者模具下部的注浆浆料输入接口之间安装连接有输料管；

6.4.3)在送料罐上部的真空泵连接口与真空泵及气泵之间安装连接有真空泵管，使送料罐与真空泵及气泵连接在一起；

6.5)注浆浆料溢流罐的设计要求：

6.5.1)溢流罐安装连接在金属构件或者模具与真空泵及气泵之间；

6.5.2)溢流罐是透明材料制成的(有透明窗口)；

6.5.3)溢流罐底部有一个可与金属构件或者模具连接的连接口；

6.5.4)溢流罐顶部有一个可与真空泵及气泵连接的连接口；

6.6)溢流罐与工作系统的连接：

6.6.1)金属构件或者模具上部的溢流罐接口通过真空泵管与溢流罐底部的连接口连接；

6.6.2)溢流罐顶部的连接口与真空泵及气泵通过真空泵管而连接；

6.7)脱除送料罐里的气泡并准备注入注浆浆料：

6.7.1)将配制好的注浆浆料由送料罐的装料口装入送料罐，然后关闭并密封送料罐的装料口；

6.7.2)开启与送料罐连接的真空泵，除去送料罐里注浆浆料中的气泡；

6.7.3)要求送料罐里的真空度达到10KPa，并保持一段时间，通常是5分钟，然后关闭真空泵；

6.7.4)去除送料罐的真空度，开启气泵对送料罐内加压，要求送料罐里的压力接近0.15MPa，送料罐进入并保持注浆状态；

6.8)除去模具内充填料里的气体与溢流罐内的气体：

6.8.1)开启与溢流罐连接的真空泵，脱除整个模具内的耐磨蚀层定型充填料的孔洞与耐磨蚀层浸浆充填料的缝隙里以及溢流罐内的气体；

6.8.2)要求整个模具内的耐磨蚀层定型充填料的孔洞与耐磨蚀层浸浆充填料的缝隙里以及溢流罐内的真空度达到10KPa，并保持此真空度不变；

6.9)向整个模具内充填料的孔洞及缝隙注入注浆浆料：

6.9.1)缓慢打开送料罐下部的阀门，在真空度达到10KPa的真空环境下，将送料罐里配制好的注浆浆料缓慢地注入进整个模具体内的耐磨蚀层定型充填料的孔洞以及耐磨蚀层浸浆充填料的缝隙内，逐步充满工件上的耐磨蚀层定型充填料的孔洞以及耐磨蚀层浸浆充填料的缝隙；

6.9.2)当注浆浆料注满整个模具体内的耐磨蚀层定型充填料的孔洞以及耐磨蚀层浸浆充填料的缝隙并进入到溢流罐有一定的储量(根据热固性树脂的固化收缩性留储量)时，停止注入注浆浆料；

6.9.3)关闭与溢流罐连接的真空泵，撤除真空度，开启气泵对溢流罐内加压，加压的压力要根据模具的承受力、制作设备的承受力以及注浆浆料的黏度来确定，以便消除耐磨蚀层定型充填料的孔洞内以及耐磨蚀层浸浆充填料的缝隙里残留的真空空穴。

7)加热完成工件整体的耐磨蚀层的制作：

7.1)加热促使注浆浆料固化：

7.1.1)加热促使注浆浆料固化，将碳化硅颗粒与金属构件固结在一起，加热温度在50℃～200℃之间，最优加热温度是80℃～120℃,加热固化时间是1小时～5小时之间；

7.1.2)从工件上最远离溢流罐顶部连接口的地方开始加热，缓慢地扩大加热区域，热固性树脂在固化时的收缩性造成的注浆浆料的缺少，将会有溢流罐里的注浆浆料在压力下回补，注浆浆料固化后停止加压；

7.2)缓慢降温到室温，逐级拆除模具，完成工件上整体的耐磨蚀层的制作。

Claims (10)

1.一种在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺，其特征在于：所述在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺包括以下步骤：

1)根据待加装耐磨蚀层的金属构件的结构及工件的形状结构制作与其相匹配的两级组合装配式模具；所述两级组合装配式模具包括第一级模具以及第二级模具；

2)配制表面裹敷有热固性树脂的碳化硅颗粒，使表面裹敷有热固性树脂的碳化硅颗粒成为工件的耐磨蚀层定型充填料；

3)配制表面洁净的碳化硅颗粒，使表面洁净的碳化硅颗粒成为工件的耐磨蚀层浸浆充填料；

4)组装第一级模具，在第一级模具中填装步骤2)配制得到的耐磨蚀层定型充填料，并捣压实耐磨蚀层定型充填料，再给第一级模具加温，促使第一级模具中的碳化硅颗粒表面裹敷的热固性树脂固化，将碳化硅颗粒与金属构件固结在一起，使耐磨蚀层定型充填料固化定型成为工件的一部分；

5)组装第二级模具，在第二级模具中填装步骤3)配制得到的耐磨蚀层浸浆充填料，振动填充实耐磨蚀层浸浆充填料；

6)将热固性树脂配制成注浆浆料，并将注浆浆料注入已经定型的工件上的耐磨蚀层定型充填料的孔洞之中以及耐磨蚀层浸浆充填料的缝隙里；

7)加热促使注浆浆料固化，完成工件整体的耐磨蚀层的制作；

所述步骤2)的具体实现方式是：

2.1)选配热固性树脂及辅料：

所述热固性树脂的选取条件是根据待加装耐磨蚀层的金属构件的使用环境以及耐磨蚀层的使用环境选用热固性树脂；所述热固性树脂是环氧树脂、乙烯基树脂或酚醛树脂；所述热固性树脂采用环氧树脂时，所述环氧树脂是E51环氧树脂或改性环氧树脂；所述热固性树脂采用乙烯基树脂时，所述乙烯基树脂是气干性乙烯基树脂或酚醛环氧乙烯基树脂；所述热固性树脂采用酚醛树脂时，所述酚醛树脂是碱性酚醛树脂或改性酚醛树脂；所述热固性树脂的用量是根据碳化硅颗粒的大小及用量来确定的，所述热固性树脂在单位体积的碳化硅颗粒上的用量，是单位体积的碳化硅颗粒的表面积乘以0.03；所述辅料是根据选用的热固性树脂选取相应的固化剂、引发剂、稀释剂以及消泡剂；所述辅料的用量和品种是由所选用的热固性树脂的用量和品种来确定；

2.2)选取两种不同粒径的碳化硅颗粒：

选取粒径范围在1.5mm～3.5mm之间的碳化硅颗粒，清除选取的碳化硅颗粒表面上的污染杂质；选取粒径范围在0.65mm～0.15mm之间的碳化硅颗粒，清除选取的碳化硅颗粒表面上的污染杂质；

并且根据选取的热固性树脂的性能，确定是否使用相应的表面活性剂对碳化硅颗粒表面进行处理；若需要对碳化硅颗粒表面进行处理，则表面活性剂的种类及用量是根据所选用的热固性树脂的类别及碳化硅颗粒的表面积来确定的；若不需要对碳化硅颗粒表面进行处理，则跳过表面活性剂处理步骤后进行后续步骤；

2.3)配制耐磨蚀层定型充填料：

2.3.1)将步骤2.2)中所选取得到的粒径范围在1.5mm～3.5mm之间的碳化硅颗粒与步骤2.2)中所选取得到的粒径范围在0.65mm～0.15mm之间的碳化硅颗粒按照重量比为200：1的比例混合，再与步骤2.1)中选取得到的热固性树脂、辅料混合均匀配制成工件的耐磨蚀层定型充填料；

2.3.2)将步骤2.3.1)所得到的工件的耐磨蚀层定型充填料进行加温真空处理，真空度要求达到10KPa，除去稀释剂以及气泡；所述加温真空处理的温度高于溶剂的沸点、远低于热固性树脂的固化温度；

2.3.3)经过真空处理后，步骤2.3.1)所述的热固性树脂在碳化硅颗粒表面的裹敷厚度小于0.05mm。

2.根据权利要求1所述的在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤2.2)中选取两种不同粒径的碳化硅颗粒分别是2.2mm～3.2mm之间的碳化硅颗粒以及0.55mm～0.25mm之间的碳化硅颗粒；所述步骤2.3.3)中热固性树脂在碳化硅颗粒表面的裹敷厚度不大于0.03mm。

3.根据权利要求2所述的在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤3)的具体实现方式是：

3.1)选取两种不同粒径的碳化硅颗粒：

选取粒径范围在1.5mm～3.5mm之间的碳化硅颗粒，清除选取的碳化硅颗粒表面上的污染杂质；选取粒径范围在0.65mm～0.15mm之间的碳化硅颗粒，清除选取的碳化硅颗粒表面上的污染杂质，并且根据选取的热固性树脂的性能，确定是否使用相应的表面活性剂对碳化硅颗粒表面进行处理；若需要对碳化硅颗粒表面进行处理，则表面活性剂的种类及用量是根据所选用的热固性树脂的类别及碳化硅颗粒的表面积来确定的；若不需要对碳化硅颗粒表面进行处理，则跳过表面活性剂处理步骤后进行后续步骤；

3.2)配制耐磨蚀层浸浆充填料：

将步骤3.1)中选取得到的粒径范围在1.5mm～3.5mm之间的碳化硅颗粒与步骤3.1)中选取得到的粒径范围在0.65mm～0.15mm之间的碳化硅颗粒按照重量比为70～110：1的比例混合均匀配制成工件的耐磨蚀层浸浆充填料。

4.根据权利要求3所述的在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤3.1)中选取的两种不同粒径的碳化硅颗粒分别是2.2mm～3.2mm之间的碳化硅颗粒以及0.55mm～0.25mm之间的碳化硅颗粒；所述步骤3.2)中的步骤3.1)中选取得到的粒径范围在1.5mm～3.5mm之间的碳化硅颗粒与步骤3.1)中选取得到的粒径范围在0.65mm～0.15mm之间的碳化硅颗粒按照重量比为90：1的比例混合均匀配制成工件的耐磨蚀层浸浆充填料。

5.根据权利要求4所述的在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤4)的具体实现方式是：

4.1)将第一级模具内侧进行脱模剂处理，再将金属构件固定安装在模具上，所述第一级模具内侧是与耐磨蚀层定型充填料接触侧；

4.2)将配制好的耐磨蚀层定型充填料，装填进入第一级模具内；

4.3)在装填的过程中，一边装料一边用橡胶棒或尼龙棒捣压，使耐磨蚀层定型充填料装填密实，达到碳化硅颗粒两两之间能够挤开热固性树脂相互紧密地靠在一起；

4.4)加热促使装填在第一级模具中的耐磨蚀层定型充填料里的碳化硅颗粒表面裹敷的热固性树脂固化；所述耐磨蚀层定型充填料固化的加热温度根据所用热固性树脂确定；所述加热温度在50℃～200℃之间，加热固化时间30分钟～3小时之间；

4.5)冷却至常温后备用。

6.根据权利要求5所述的在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤4.4)中加热温度是80℃～120℃。

7.根据权利要求6所述的在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤5)的具体实现方式是：

5.1)将第二级模具内侧进行脱模剂处理后，再将其固定安装在金属构件和第一级模具上，所述第二级模具内侧是与耐磨蚀层充填料接触侧；

5.2)将配制好的耐磨蚀层浸浆充填料，由各个不同部位的装料口装填进入第二级模具内；

5.3)在装填的过程中，一边装料一边振动并轻压，使耐磨蚀层浸浆充填料装填充实，达到在各个不同部位的耐磨蚀层浸浆充填料有相近的密实度；密封装料口。

8.根据权利要求7所述的在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤6)的具体实现方式是：

6.1)配制热固性树脂注浆浆料：将选好的热固性树脂和辅料混合，并充分搅拌配制成注浆浆料；所述热固性树脂的选取条件是根据工件使用环境以及耐磨蚀层的使用环境选用热固性树脂；所述热固性树脂是环氧树脂、乙烯基树脂或酚醛树脂；所述热固性树脂采用环氧树脂时，所述环氧树脂是E51环氧树脂或改性环氧树脂；所述热固性树脂采用乙烯基树脂时，所述乙烯基树脂是酚醛环氧乙烯基树脂；所述热固性树脂采用酚醛树脂时，所述酚醛树脂是碱性酚醛树脂或改性酚醛树脂；所述热固性树脂的用量是根据工件上装配复合耐磨蚀层的整个空腔容积减去耐磨蚀层定型充填料和耐磨蚀层浸浆充填料所占的体积来确定；

所述辅料根据选用的热固性树脂选取相应的固化剂、引发剂、活性稀释剂；所述辅料的用量和品种由所选用的热固性树脂的用量和品种来确定；

6.2)在真空度达到10KPa的真空环境下，将配制好的注浆浆料缓慢地注入进工件的耐磨蚀层定型充填料的孔洞里以及耐磨蚀层浸浆充填料的缝隙里；

6.3)注浆浆料注满后，撤去真空，加压消除耐磨蚀层定型充填料的孔洞里以及耐磨蚀层浸浆充填料的缝隙里残留的真空空穴；所述加压的压力要根据模具的承受力和注浆浆料的黏度来确定。

9.根据权利要求8所述的在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤7)的具体实现方式是：

7.1)加热促使注浆浆料固化，加热温度在50℃～200℃之间；加热固化时间是1小时～5小时之间；注浆浆料固化后停止加压；

7.2)缓慢降温到室温，逐级拆除模具，完成工件整体的复合耐磨蚀层的制作。

10.根据权利要求9所述的在金属构件上加装复合耐磨蚀层的制备工艺，其特征在于：所述步骤7.1)中的加热温度是80℃～120℃。