CN105238353A - 一种船舶清理打光用混合磨料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种船舶清理打光用混合磨料的制备方法，属于磨料技术领域，包括以下步骤：（1）制备双砂芯树脂砂；（2）制备氧化锆陶瓷微粉；（3）将树脂砂、陶瓷微粉与钢砂按照一定比例混合，即可。本发明提供的船舶清理打光用混合磨料的制备方法，在船舶清洗磨料中加入非金属磨料，树脂砂和陶瓷微粉，通过树脂砂、陶瓷微粉和钢砂的协同作用，有效清洁船舶表面污垢，具有较好的金属表面清洁效果。

Description

一种船舶清理打光用混合磨料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种船舶清理打光用混合磨料的制备方法，属于磨料技术领域。
背景技术
大型船舶在经过常年的航行后，在其吃水线以下的船体外壳上会形成一层厚厚的垢层。这些垢层由藻类、贝类附着物构成，紧密而且坚硬。另一方面，船舶在运行多年后，不可避免地会产生大面积锈蚀的情况。因此，在大型船舶进行大修时，一般都要求将船体上的涂层、结垢和旧的尤其以及铁锈去除，然后再涂上新的油漆，这样才能保证船舶的正常航行和延长其使用寿命。
目前，船舶清洗主要是指的将船体外壳上涂层、垢层的清除。近年来清洗新技术发展较快,造修船工艺要求越来越高，船舶清洗技术与工艺也发生了明显变化。国内洗船所用的方法：高压水射流清洗技术、喷砂清洗、中性无酸清洗、气体喷丸、PIKG清洗技术、生物清洗技术、人工处理技术、机器人水下清理技术、超声波清洗技术都已成功地应用到了船舶清洗领域。其中，利用高压水带动磨料实现高效的清洗效果的清洗方式成为目前较为流行的清洗方式，此种技术综合了抛丸、喷砂、高压水清洗等技术，达到了高效能，低污染，操作简便等特点。
目前，利用高压水带动磨料进行清洗的模式中，磨料选择多为传统的金属磨料，单一金属磨料或混合金属磨料，一方面是成本较高，另一方面是清洗打光效果较差，而且易破碎，使用寿命短。
申请号为CN201010112124.0的专利文献公开一种船舶专用表面清理混合磨料，将低碳合金钢丸与铬钼合金钢砂按照重量配比为10%～30%∶70%～90%的比例混合制成，并且公开了两种金属材料的制备方法。通过低碳合金钢丸和铬钼合金钢砂良好的性能，在清理金属表面的过程中不会产生大量粉尘，对金属表面的清洁起到了较好的效果。并且通过控制两种材料的配比来实现更为理想的技术效果。
但是上述的混合磨料依然是混合金属磨料，金属磨料仍然具有内部组织缺陷较多，易破碎，使用寿命短的特点，虽然通过合金的方法有所改善，但缺陷仍不能完全得以弥补。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：常规金属或合金磨料易破碎，缺陷较多，对制备方法进行改进，加入非金属磨料组分。
技术方案：
一种船舶清理打光用混合磨料的制备方法，包括如下步骤：
第1步、按重量份计，取橄榄石砂30.0～55.0份、锆砂35.0～40.0份、自硬酚醛脲烷树脂1.0～2.6份、固化剂0.8～1.7份、偶联剂0.3～0.5份、磷酸三甲酚酯0.5～1.5份、硫磷酸钼0.3～0.6份和硼纤维0.4～0.9份，放入连续式混砂机中进行混制，得到复合树脂砂；
第2步、按重量份计，将氧化锆粉体75.0～90.0份、碳化硅3.5～7.5份、氧化铝粉体10.0～21.0份和立方氮化硼1.5～2.8份放入模具中，置于高温炉中进行高温高压煅烧，煅烧时间2～5h，冷却后破碎至平均粒径0.5-2.0mm，得到陶瓷粉体；
第3步、将复合树脂砂、陶瓷粉体和钢砂按照1:1:6～9的质量之比进行混合，混合均匀，即可。
所述的第1步中，橄榄石砂的粒径是0.4～1.8mm。
所述的第1步中，锆砂的粒径是0.4～1.8mm。
所述的第1步中，固化剂为低级脂肪胺固化剂。
更优地，所述的第1步中，固化剂为乙二胺或三乙胺。
所述的第2步中，偶联剂为KH550偶联剂、KH560偶联剂、KH151偶联剂和KH171偶联剂中的一种或多种组合而成。
所述的第2步中，煅烧温度为1250～1450℃。
所述的第2步中，煅烧压力为200～500MPa。
所述的第3步中，钢砂的粒径是0.4～2mm。
有益效果
本发明在船舶清洗磨料中加入非金属磨料，树脂砂和陶瓷微粉，通过树脂砂、陶瓷微粉和钢砂的协同作用，有效清洁船舶表面污垢，具有较好的金属表面清洁效果。
具体实施方式
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
本发明采用的橄榄石砂含水量＜0.1%，含泥量＜0.2%，粒径为0.4～1.8mm。
本发明采用的锆砂中ZrO2含量≥63%，含水量＜0.1%，含泥量＜0.2%，粒径为0.4～1.8mm。
实施例1
第1步、取平均粒径1.8mm的橄榄石砂30.0Kg、平均粒径1.8mm的锆砂35.0Kg、自硬酚醛脲烷树脂1.0Kg、乙二胺0.8Kg、KH560偶联剂0.3Kg、磷酸三甲酚酯0.6Kg、硫磷酸钼0.3Kg和硼纤维0.5Kg，放入连续式混砂机中进行混制，得到复合树脂砂；
第2步、将氧化锆粉体75.0Kg、碳化硅3.5Kg、氧化铝粉体10.0Kg和立方氮化硼1.5Kg放入模具中，置于高温炉中进行高温高压煅烧，煅烧温度1450℃，煅烧压力400MPa，煅烧时间3h，冷却后破碎至平均粒径2.0mm，得到陶瓷粉体；
第3步、取平均粒径2mm的钢砂400Kg、复合树脂砂50Kg和陶瓷粉体50Kg进行混合，混合均匀，即可。
实施例2
第1步、取平均粒径1.8mm的橄榄石砂55.0Kg、平均粒径1.8mm的锆砂40.0Kg、自硬酚醛脲烷树脂2.6Kg、乙二胺1.7Kg、KH560偶联剂0.5Kg、磷酸三甲酚酯1.5Kg、硫磷酸钼0.6Kg和硼纤维0.9Kg，放入连续式混砂机中进行混制，得到复合树脂砂；
第2步、将氧化锆粉体90.0Kg、碳化硅3.5Kg、氧化铝粉体21.0Kg和立方氮化硼2.8Kg放入模具中，置于高温炉中进行高温高压煅烧，煅烧温度1450℃，煅烧压力400MPa，煅烧时间3h，冷却后破碎至平均粒径2.0mm，得到陶瓷粉体；
第3步、取平均粒径2mm的钢砂400Kg、复合树脂砂50Kg和陶瓷粉体50Kg进行混合，混合均匀，即可。
实施例3
第1步、取平均粒径1.8mm的橄榄石砂45.0Kg、平均粒径1.8mm的锆砂37.0Kg、自硬酚醛脲烷树脂2.1Kg、乙二胺1.3Kg、KH550偶联剂0.4Kg、磷酸三甲酚酯1.2Kg、硫磷酸钼0.5Kg和硼纤维0.7Kg，放入连续式混砂机中进行混制，得到复合树脂砂；
第2步、将氧化锆粉体83.0Kg、碳化硅6.5Kg、氧化铝粉体18.0Kg和立方氮化硼2.2Kg放入模具中，置于高温炉中进行高温高压煅烧，煅烧温度1450℃，煅烧压力400MPa，煅烧时间3h，冷却后破碎至平均粒径2.0mm，得到陶瓷粉体；
第3步、取平均粒径2mm的钢砂400Kg、复合树脂砂50Kg和陶瓷粉体50Kg进行混合，混合均匀，即可。
实施例4
第1步、取平均粒径1.5mm的橄榄石砂45.0Kg、平均粒径1.5mm的锆砂37.0Kg、自硬酚醛脲烷树脂2.1Kg、乙二胺1.3Kg、KH550偶联剂0.4Kg、磷酸三甲酚酯1.2Kg、硫磷酸钼0.5Kg和硼纤维0.7Kg，放入连续式混砂机中进行混制，得到复合树脂砂；
第2步、将氧化锆粉体83.0Kg、碳化硅6.5Kg、氧化铝粉体18.0Kg和立方氮化硼2.2Kg放入模具中，置于高温炉中进行高温高压煅烧，煅烧温度1450℃，煅烧压力400MPa，煅烧时间3h，冷却后破碎至平均粒径1.5mm，得到陶瓷粉体；
第3步、取平均粒径1.5mm的钢砂400Kg、复合树脂砂50Kg和陶瓷粉体50Kg进行混合，混合均匀，即可。
实施例5
第1步、取平均粒径1.3mm的橄榄石砂44.0Kg、平均粒径1.6mm的锆砂37.0Kg、自硬酚醛脲烷树脂2.2Kg、乙二胺1.3Kg、KH550偶联剂0.4Kg、磷酸三甲酚酯1.2Kg、硫磷酸钼0.5Kg和硼纤维0.7Kg，放入连续式混砂机中进行混制，得到复合树脂砂；
第2步、将氧化锆粉体83.0Kg、碳化硅6.5Kg、氧化铝粉体18.0Kg和立方氮化硼2.2Kg放入模具中，置于高温炉中进行高温高压煅烧，煅烧温度1450℃，煅烧压力400MPa，煅烧时间3h，冷却后破碎至平均粒径1.8mm，得到陶瓷粉体；
第3步、取平均粒径2.0mm的钢砂350Kg、复合树脂砂70Kg和陶瓷粉体70Kg进行混合，混合均匀，即可。
对照例1
与实施例5的区别在于：未加入氧化锆陶瓷微粉。
第1步、取平均粒径1.3mm的橄榄石砂44.0Kg、平均粒径1.6mm的锆砂37.0Kg、自硬酚醛脲烷树脂2.2Kg、乙二胺1.3Kg、KH550偶联剂0.4Kg、磷酸三甲酚酯1.2Kg、硫磷酸钼0.5Kg和硼纤维0.7Kg，放入连续式混砂机中进行混制，得到复合树脂砂；
第2步、取平均粒径2.0mm的钢砂350Kg和复合树脂砂70Kg进行混合，混合均匀，即可。
对照例2
与实施例5的区别在于：单一砂芯树脂砂。
第1步、取平均粒径1.3mm的橄榄石砂44.0Kg、自硬酚醛脲烷树脂2.2Kg、乙二胺1.3Kg和KH550偶联剂0.4Kg放入连续式混砂机中进行混制，得到树脂砂；
第2步、将氧化锆粉体83.0Kg、碳化硅6.5Kg、氧化铝粉体18.0Kg和立方氮化硼2.2Kg放入模具中，置于高温炉中进行高温高压煅烧，煅烧温度1450℃，煅烧压力400MPa，煅烧时间3h，冷却后破碎至平均粒径1.8mm，得到陶瓷粉体；
第3步、取平均粒径2.0mm的钢砂350Kg、复合树脂砂70Kg和陶瓷粉体70Kg进行混合，混合均匀，即可。
性能试验
将上述制备得到的混合磨料用于船体表面钢板的清洗试验，根据KGBT8923.1-2011《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定》中关于未涂覆过的钢材表面和全面清除原有涂层后的钢材表面的锈蚀等级和处理等级规定的内容进行测定，结果如下表所示：
表面粗糙度 盐分值mKg/m2 清理等级
实施例1 59 33 Sa 2.5
实施例2 57 32 Sa 2.5
实施例3 58 34 Sa 2.5
实施例4 55 33 Sa 2.5
实施例5 52 32 Sa 3
对照例1 78 35 Sa 2
对照例2 67 33 Sa 2.5
通过实施例1-5与对照例1进行对比可以看出，未加入氧化锆陶瓷微粉，混合磨料的性能下降较为明显，表面粗糙度较高，未达到合格的标准，在进行清洗过程中无法去除钢材表面牢固残留物，造成这种结果的主要原因是未加入陶瓷微粉，混合粉体的硬度较低，加入陶瓷微粉后，具有较高的洛氏硬度，对钢材表面具有较好的清洁作用；通过实施例1-5与对照例2进行对比可以看到，单一砂芯树脂砂，即现有技术中公知的树脂砂，其性能也影响了混合粉体的性能，清理等级虽然达标，但是钢材表面粗糙度依然较高，因此，通过调整树脂砂的组分，采用双砂芯树脂砂，提高了树脂砂性能，与陶瓷微粉和钢砂的协同作用更为理想，其中，实施例5，对树脂砂、陶瓷微粉和钢砂的粒径进行限定，达到了更为理想的清理效果。

Claims (9)

1.一种船舶清理打光用混合磨料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
第1步、按重量份计，取橄榄石砂30.0～55.0份、锆砂35.0～40.0份、自硬酚醛脲烷树脂1.0～2.6份、固化剂0.8～1.7份、偶联剂0.3～0.5份、磷酸三甲酚酯0.5～1.5份、硫磷酸钼0.3～0.6份和硼纤维0.4～0.9份，放入连续式混砂机中进行混制，得到复合树脂砂；
第2步、按重量份计，将氧化锆粉体75.0～90.0份、碳化硅3.5～7.5份、氧化铝粉体10.0～21.0份和立方氮化硼1.5～2.8份放入模具中，置于高温炉中进行高温高压煅烧，煅烧时间2～5h，冷却后破碎至平均粒径0.5-2.0mm，得到陶瓷粉体；
第3步、将复合树脂砂、陶瓷粉体和钢砂按照1:1:6～9的质量之比进行混合，混合均匀，即可。
2.根据权利要求1所述的船舶清理打光用混合磨料的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，橄榄石砂的粒径是0.4～1.8mm。
3.根据权利要求1所述的船舶清理打光用混合磨料的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，锆砂的粒径是0.4～1.8mm。
4.根据权利要求1所述的船舶清理打光用混合磨料的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，固化剂为低级脂肪胺固化剂。
5.根据权利要求4所述的船舶清理打光用混合磨料的制备方法，其特征在于：所述的第1步中，固化剂为乙二胺或三乙胺。
6.根据权利要求1所述的船舶清理打光用混合磨料的制备方法，其特征在于：所述的第2步中，偶联剂为KH550偶联剂、KH560偶联剂、KH151偶联剂和KH171偶联剂中的一种或多种组合而成。
7.根据权利要求1所述的船舶清理打光用混合磨料的制备方法，其特征在于：所述的第2步中，煅烧温度为1250～1450℃。
8.根据权利要求1所述的船舶清理打光用混合磨料的制备方法，其特征在于：所述的第2步中，煅烧压力为200～500MPa。
9.根据权利要求1所述的船舶清理打光用混合磨料的制备方法，其特征在于：所述的第3步中，钢砂的粒径是0.4～2mm。
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