CN105486610B - 一种憎水涂层的制备及憎水性能评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种憎水涂层的制备及憎水性能评价方法，憎水涂层的制备包括底漆的制备、底漆的涂覆和面漆的涂覆三个过程，憎水涂层的憎水性能评价方法，包括以下步骤：测水滴高度；测水滴直径；根据高度及直径计算憎水角；以上步骤在三个试片上各进行一次测试，至少进行三次；取以上至少三次测定结果的算术平均值作为最后结果；当涂层的憎水角应不小于95°时，制备的憎水涂层憎水性能合格。本发明主要是针对发动机零部件的特殊用途，用于发动机的前端零部件起保护分流作用，通过对憎水涂层进行成分设计、配方确定、制备方法及憎水评价方法。

Description

一种憎水涂层的制备及憎水性能评价方法
技术领域
本发明涉及一种憎水涂层技术，具体的说是一种憎水涂层的制备及憎水性能评价方法。
背景技术
憎水涂层应用于航空发动机相应工况的零部件上，起保护分流作用，现有技术研制生产的憎水剂，也属于此类材料，可200℃以下使用，而且零件需做复杂的预处理。
目前现有憎水剂的憎水性能评价，只是通过亲水与否来定性的进行测定，而不是进行定量分析，但是定性分析评价方法不能满足应用憎水涂层零件的工况条件和憎水涂层技术指标要求和本发明憎水涂层憎水性的评价。
目前市面上现有的憎水剂不能满足零件的工况条件，不适合在该零件表面涂覆。
发明内容
针对现有技术中零件表面涂覆材料的憎水性能评存在只能定性分析，无法满足零件的工况条件、不适合在该零件表面涂覆等不足，本发明要解决的技术问题是提供一种可实现定量评价的憎水涂层的制备及憎水性能评价方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
本发明一种憎水涂层的制备方法，包括底漆的制备、底漆的涂覆和面漆的涂覆三个过程，其中：
底漆的制备，由混合酸溶液与FR301B聚四氟乙烯浓缩分散液配制而成，将称好的混合酸溶液，逐渐地加入到称量好的FR301B聚四氟乙烯浓缩分散液中，加入过程中不断的搅拌，然后用孔径为75μm的铜网进行过滤；
底漆的涂覆，将配制好的底漆置于带有通风系统的喷涂装置内，空气压力不大于0.2MPa，喷涂距离100mm～200mm，喷涂角度垂直于待喷涂表面，对试片表面均匀地喷涂一层底漆；喷涂后的底层涂层在室温条件下干燥10min后，送入370℃±10℃的烘箱内保温10min～15min；
面漆的涂覆，试片从烘箱内取出后，于热状态下，对底漆表面喷涂一层FR463聚全氟乙丙烯浓缩分散液，喷涂压力不大于0.2MPa；
喷涂一层后，将其送入370℃±10℃的烘箱内保温15min～30min；
重复进行面漆的涂覆5～6次，最后一次干燥时间增至30min～40min。
混合酸溶液的成分质量百分比为：铬酐20-25％，磷酸19-23％，蒸馏水50-60％。
底漆的成份质量百分比为：混合酸溶液25-35％，FR301B聚四氟乙烯浓缩分散液65-75％。
本发明一种憎水涂层的憎水性能评价方法，包括以下步骤：
测水滴高度；
测水滴直径；
根据高度及直径计算憎水角；
以上步骤在三个试片上各进行一次测试，至少进行三次；
取以上至少三次测定结果的算术平均值作为最后结果；
当涂层的憎水角应不小于95°时，制备的憎水涂层憎水性能合格。
测水滴高度的步骤为：
采用25倍或以上的测量显微镜，将涂有憎水涂层的试片放置于呈卧式状态的测量显微镜工作台上，调整好反光镜方向，使目镜中的光线适于观测；
用带有细针头的注射器，将蒸馏水滴在靠涂层外缘即靠近视线一侧距边缘2mm～5mm的表面上，调整物镜距离，使试片边缘呈现出最清晰的状态，迅速旋转显微镜垂直方向的测微器，直至试片涂层的棱边与目镜中十字分划线的水平刻线完全重合，读出第一高度刻度值h1；
再调整物镜距离，使水珠在目镜中呈现最清晰状态，再调节垂直方向的测微器，使目镜中的水平刻线与水珠顶部弧线相切，并读出第二高度刻度值h2；
第一刻度值h1与第二刻度值h2之差即为水珠的高度h。
测水滴直径的步骤为：
水珠高度测出后，迅速调整物镜距离，使水珠与涂层接触部分呈现出最清晰状态，旋转水平方向的测微器，使水珠与涂层接触直径的一个端点对准目镜中十字分划线的垂直刻线，读出第一直径刻度值r1；
再调节水平方向的测微器，使水珠与涂层接触直径的另一个端点对准目镜中十字分划线的垂直刻线，读出第二直径刻度值r2；
第一直径刻度值r1与第二直径刻度值r2之差即为水珠与涂层表面的接触直径r。
计算憎水角的公式为：
其中h为液滴高度，即|h1-h2|；r为水珠与涂层表面接触直径，即|r1-r2|。
第一刻度值h1、第二刻度值h2、第一直径刻度值r1以及第二直径刻度值r2均读到小数点后三位。本发明具有以下有益效果及优点：
1.本发明主要是针对发动机零部件的特殊用途，用于发动机的前端零部件起保护分流作用，通过对憎水涂层进行成分设计、配方确定、制备方法及憎水评价方法。
2.应用于本发明方法制备的憎水涂层可用于380℃，应用本发明憎水涂层的航空发动机的零件温度可达到360℃左右。
3.应用本发明方法所制备的憎水涂层能够满足零件的工况条件，性能评价方法能够实现对憎水性能的定量分析，应用情况良好，工艺可行，质量可靠，施工方便，满足了生产急需。目前已在多型号发动机的多个零件号上得到应用。
附图说明
图1为本发明中水珠在涂层表面的状态示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。
一、憎水涂层的制备
所需材料：FR301B聚四氟乙烯浓缩分散液(上海产)、
FR463聚全氟乙丙烯浓缩分散液(上海产)、
铬酐CrO3、磷酸H3PO4、蒸馏水H2O
制备条件：带有通风系统的喷涂装置、铜网(200目)
A底漆的配制和涂覆
A1底漆的配制：底漆是由混合酸溶液与FR301B聚四氟乙烯浓缩分散液配制而成。混合酸溶液的组成见表1。底漆的组成见表2。
表1混合酸溶液的组成
表2底漆的组成
配制底漆时，将称好的混合酸溶液，逐渐地加入到称量好的FR301B聚四氟乙烯浓缩分散液中，加入过程中要不断的搅拌，然后用孔径为75μm(200目)的铜网进行过滤。
注1：不能将FR301B聚四氟乙烯浓缩分散液加到混合酸溶液中，否则会引起胶凝；
注2：底漆应随用随配，否则也会引起胶凝；
注3：混合酸具有较强的腐蚀性，操作时应带好口罩，乳胶手套等劳动保护用品。
A2底漆的涂覆：将配制好的底漆置于喷枪料斗内，空气压力不大于0.2MPa，喷涂距离100mm～200mm，喷涂角度应尽量垂直于待喷涂表面，对试片表面均匀地喷涂一层底漆。喷涂后的底层涂层在室温条件下干燥10min后，送入370℃±10℃的烘箱内保温10min～15min。
B面漆的涂覆：试片从烘箱内取出后，于热状态下，对底漆表面喷涂一层FR463聚全氟乙丙烯浓缩分散液，喷涂压力不大于0.2MPa。喷涂一层后，将其送入370℃±10℃的烘箱内保温15min～30min。
重复进行面漆的涂覆5～6次，最后一次干燥时间增至30min～40min。
C涂层的质量要求：干燥后的底层应平滑、连续，不应有裂纹、流痕等缺陷；干燥后的面层应平滑、光亮，不应有裂纹、流痕、气泡等缺陷，允许有颜色差别。
二、憎水性能评价：憎水角的测试
所需仪器和材料：测量显微镜(25倍或以上)、带有细针头的注射器、蒸馏水、带有三角函数的计算器
采用25倍或以上的测量显微镜，将涂有憎水涂层的试片放置于呈卧式状态的测量显微镜工作台上，调整好反光镜方向，使目镜中的光线适于观测。
A高度的测量
用带有细针头的注射器，将蒸馏水滴在靠涂层外缘(靠近视线一侧距边缘2mm～5mm)的表面上，调整物镜距离，使试片边缘呈现出最清晰的状态，迅速旋转显微镜垂直方向的测微器，直至试片涂层的棱边与目镜中十字分划线的水平刻线完全重合，读出刻度值h1(读至小数点后3位)。
再调整物镜距离，使水珠在目镜中呈现最清晰状态，再调节垂直方向的测微器，使目镜中的水平刻线与水珠顶部弧线相切，并读出刻度值h2(读至小数点后3位)，两刻度值之差即为水珠的高度h。
B直径的测量
水珠高度测出后，迅速调整物镜距离，使水珠与涂层接触部分呈现出最清晰状态，旋转水平方向的测微器，使水珠与涂层接触直径的一个端点对准目镜中十字分划线的垂直刻线，读出刻度值r1(读至小数点后3位)。
再调节水平方向的测微器，使水珠与涂层接触直径的另一个端点对准目镜中十字分划线的垂直刻线，读出刻度值r2(读至小数点后3位)，两刻度值之差即为水珠与涂层表面的接触直径r。
C憎水角的计算
水珠在涂层表面的状态如图1所示。
图中：θ为接触角即憎水角；
h为液滴高度，即|h1-h2|；
r为水珠与涂层表面接触直径(液固相接触的长度)，即|r1-r2|。
在三个试片上各进行一次测试，共进行三次。
试验结果的分析与评定
憎水角θ(单位为°)按式(1)进行计算：
取三次测定结果的算术平均值作为结果。
涂层的憎水角应不小于95°。
本实施例中，憎水涂层的制备数据如下：
底漆的配制和涂覆：混合酸溶液的组成见表3。底漆的组成见表4。
表3混合酸溶液的组成
表4底漆的组成
憎水性能评价中憎水角的测试数据为：
h＝|h1-h2|；
r＝|r1-r2|；
憎水角θ(单位为°)
取三次测定结果的算术平均值作为结果，数据如下：
表5憎水角测试结果
试验结论：θ＝100.3°＞95°制备的憎水涂层憎水性能合格。

Claims (2)

1.一种憎水涂层的制备方法，其特征在于包括：
底漆的制备、底漆的涂覆和面漆的涂覆三个过程，其中：
底漆的制备，由混合酸溶液与FR301B聚四氟乙烯浓缩分散液配制而成，将称好的混合酸溶液，逐渐地加入到称量好的FR301B聚四氟乙烯浓缩分散液中，加入过程中不断的搅拌，然后用孔径为75μm的铜网进行过滤；
底漆的涂覆，将配制好的底漆置于带有通风系统的喷涂装置内，空气压力不大于0.2MPa，喷涂距离100mm～200mm，喷涂角度垂直于待喷涂表面，对试片表面均匀地喷涂一层底漆；喷涂后的底层涂层在室温条件下干燥10min后，送入370℃±10℃的烘箱内保温10min～15min；
面漆的涂覆，试片从烘箱内取出后，于热状态下，对底漆表面喷涂一层FR463聚全氟乙丙烯浓缩分散液，喷涂压力不大于0.2MPa；
喷涂一层后，将其送入370℃±10℃的烘箱内保温15min～30min；
重复进行面漆的涂覆5～6次，最后一次干燥时间增至30min～40min；
混合酸溶液的成分质量百分比为：铬酐20-25％，磷酸19-23％，蒸馏水50-60％。
2.按权利要求1所述的憎水涂层的制备方法，其特征在于：底漆的成份质量百分比为：混合酸溶液25-35％，FR301B聚四氟乙烯浓缩分散液65-75％。
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