CN108659674B - 一种用于渣浆泵过流部件的修补浆料 - Google Patents

一种用于渣浆泵过流部件的修补浆料 Download PDF

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Abstract

本发明属于渣浆泵技术领域，具体涉及一种用于渣浆泵过流部件的修补浆料，包括微米级氮化硅粉、纳米级氮化硅粉、环氧树脂、固化剂、硅烷偶联剂、分散剂；所述微米级氮化硅粉的粒径为0.7～3.0μm；所述纳米级氮化硅粉的粒径为10～30nm；微米级氮化硅粉与纳米级氮化硅粉的重量比为1：(3～5.5)；本发明采用微米级氮化硅粉和纳米级氮化硅粉复合的方式涂刷于渣浆泵过流部件的表面，该大、小粒径级别的氮化硅不仅确保了浆料涂层中填充的致密性，而且，通过氢气和甲烷混合气体的高温灼烧，改善了浆料涂层表面的填充粒子界面处的结合状态，从而有效的提高了涂层的强度和韧性，确保了渣浆泵的耐腐蚀性能和耐冲击强度，延长了渣浆泵的使用寿命。

Description

一种用于渣浆泵过流部件的修补浆料
技术领域
本发明属于渣浆泵技术领域，具体涉及一种用于渣浆泵过流部件的修补浆料。
背景技术
渣浆泵过流部件是渣浆泵的核心配件，在渣浆泵的运行过程中直接与介质接触。因此，这些部件的质量对渣浆泵的可靠运行起着决定性的作用。渣浆泵的过流部件主要包括有叶轮、蜗壳和护板。叶轮是渣浆泵过流部件中对浆体做功的部分，叶轮在泵体中由泵轴带动旋转，使得浆体获得动压能；渣浆泵蜗壳主要是根据浆体离开叶轮后流动轨迹设计制造而成，用于接受从叶轮中排除的液体，使液体的动能转化静压能；渣浆泵的护板是为了方便拆装维修为设计的，主要与蜗壳配合形成浆体流动的封闭空间，一般较大型渣浆泵具有前护板和后护板，而小型泵只有一块护板。
在渣浆泵的运行过程中，流经过流部件的浆料的流态是紊乱的，浆料中的固体颗粒，如煤、矸石和磁铁矿粉等的形状也处于随机取向的状态。以小角度冲击过流部件表面的固体颗粒，以尖角与表面接触时，在接触点很小的面积上将产生很高的冲击压力，冲击压力的垂直分量使固体颗粒压入材料表面，冲击压力的水平分量使其沿大致平行于过流部件表面的方向移动，使材料表面接触点产生横向塑性变形，从而切出一定量的微体积材料，造成过流部件的微切削磨损；以大冲角冲击过流部件表面的固体颗粒在冲击压力的垂直分量作用下，使固体颗粒压入材料表面形成弹塑性变形，到颗粒停止压入运动为止，最终形成不能恢复的塑性变形-冲击凹坑，在凹坑边缘有塑性变形挤出的材料堆积物。冲击坑边缘堆积物将重新受挤压变形和移位而从材料表面剥落，引起一定量的微体积材料损失，造成过流部件的变形磨损；此外，由于渣浆泵输送的浆料中往往含有各种腐蚀性液体，因此会在过流部件的表面腐蚀并造成各种凹痕，腐蚀面。如此，在渣浆泵的维护过程中，往往需要对其进行过流部件进行修补处理，从而提高渣浆泵的输送浆料的可靠性，延长渣浆泵的使用寿命。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种用于渣浆泵过流部件的修补浆料，对渣浆泵过流部件的表面进行修补、强化，延长渣浆泵的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种用于渣浆泵过流部件的修补浆料，所述的修补浆料包括微米级氮化硅粉、纳米级氮化硅粉、环氧树脂、固化剂、硅烷偶联剂、分散剂；
所述微米级氮化硅粉的粒径为0.7~3.0μm；所述纳米级氮化硅粉的粒径为10~30nm；微米级氮化硅粉与纳米级氮化硅粉的重量比为1：（3~5.5）。
优选的，所述的修补浆料包括以下重量份数的原料：微米级氮化硅粉12~20份、纳米级氮化硅粉36~110份、环氧树脂60~86份、固化剂15~43份、硅烷偶联剂10~20份、分散剂3~8份。
优选的，所述的固化剂为聚硫醇类固化剂、聚醚胺类固化剂、多元羧酸酐固化剂、改性胺类固化剂中的一种或其一种以上的组合物。
优选的，所述的硅烷偶联剂为甲基三甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、g-氨丙基三乙基硅烷、g-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或其组合。
优选的，所述的分散剂为聚丙烯酸铵、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸铵或柠檬酸铵中的一种。
本发明中，所述的用于渣浆泵过流部件的修补浆料的制备方法为：
（1）称量配方量的微米级氮化硅粉和纳米级氮化硅粉，在高速混合机中混合均匀，接着下料至混料桶，加入溶剂、硅烷偶联剂和分散剂，超声分散20~30min，得混合液A；
（2）将环氧树脂和固化剂加入到溶剂中，搅拌均匀，得混合液B，然后将混合液A、B混合，得到所述的修补浆料。
将上述制备得到的修补浆料均匀的涂刷到渣浆泵的过流部件上，置于20~30℃的室内干燥3~5h；将镍粉和二氧化硅分散到乙醇溶液中，接着刷涂于过流部件上，然后继续置于20~30℃的室内晾干处理24h，接着置于60~80℃的真空环境中干燥5~10h，控制真空环境的真空度为0.05~0.30Mpa；
采用氢气和甲烷的混合气体对上述过流部件的表面进行灼烧，灼烧的时间为10~20s，如此，即可完成渣浆泵过流部件的修补。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
本发明中，采用微米级氮化硅粉和纳米级氮化硅粉复合的方式涂刷于渣浆泵过流部件的表面，该大、小粒径级别的氮化硅不仅确保了浆料涂层中填充的致密性，而且，通过氢气和甲烷混合气体的高温灼烧，改善了浆料涂层表面的填充粒子界面处的结合状态，提高了粒子的结合率，优化了界面处的应力状态，从而有效的提高了涂层的强度和韧性，确保了渣浆泵的耐腐蚀性能和耐冲击强度，延长了渣浆泵的使用寿命；
本发明提供的修补浆料中，通过硅烷偶联剂对不同粒径的氮化硅进行改性处理，改性之后的氮化硅粒子之间形成了部分共价键，与环氧树脂之间的连接作用增强，提高了涂层结构的强度；经硅烷偶联剂改性处理的氮化硅与环氧树脂的相容性好，界面缺陷及宏观微孔大大的减少，有效的阻止了腐蚀性物质的扩散，提高了涂层的耐腐蚀性能；另外，经硅烷偶联剂改性处理的氮化硅具有优异的疏水性能，降低了涂层的吸水率，因此，该涂层对于输送介质的屏蔽作用大大增强。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
本发明提供了一种用于渣浆泵过流部件的修补浆料，所述的修补浆料包括微米级氮化硅粉、纳米级氮化硅粉、环氧树脂、固化剂、硅烷偶联剂、分散剂；所述微米级氮化硅粉的粒径为0.7~3.0μm；所述纳米级氮化硅粉的粒径为10~30nm；微米级氮化硅粉与纳米级氮化硅粉的重量比为1：（3~5.5）。
通过微米级氮化硅粉与纳米级氮化硅粉的混合，确保了涂覆在渣浆泵过流部件表面涂层的致密性；所述的硅烷偶联剂对氮化硅粉进行处理后，氮化硅粒子之间形成了部分共价键，与环氧树脂之间的连接作用增强，提高了涂层的强度，同时，经硅烷偶联剂改性处理后的氮化硅与环氧树脂的相容性提高。
本发明中，所述的环氧树脂作为粘结剂，可以选用如本领域技术人员所熟知的。为了确保具有良好的粘结性能，所述环氧树脂的环氧值选取为0.25~0.45eq/100g，具体的，可以举出如双酚A型环氧树脂E-44(6101)、双酚A型环氧树脂E-35(637)、双酚A型环氧树脂E-42(634)；
本发明中，所述的固化剂作为一种添加物，用于环氧树脂的固化。所述的固化剂为聚硫醇类固化剂、聚醚胺类固化剂、多元羧酸酐固化剂、改性胺类固化剂中的一种或其一种以上的组合物。
所述的硅烷偶联剂为甲基三甲氧基硅烷、氨丙基三甲氧基硅烷、g-氨丙基三乙基硅烷、g-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或其组合。
所述的分散剂为聚丙烯酸铵、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸铵或柠檬酸铵中的一种。
本发明中，所述修补浆料中各组分的含量可以在较宽的范围内选择，为了确保得到的修补浆料具有更好的防腐蚀性能，进一步的延长渣浆泵过流部件的使用寿命，所述的修补浆料包括以下重量份数的原料：微米级氮化硅粉12~20份、纳米级氮化硅粉36~110份、环氧树脂60~86份、固化剂15~43份、硅烷偶联剂10~20份、分散剂3~8份。
本发明中，所述的用于渣浆泵过流部件的修补浆料的制备方法包括以下步骤：
（1）称量配方量的微米级氮化硅粉和纳米级氮化硅粉，在高速混合机中混合均匀，具体的，可以选用SHR系列高速混合机（购自张家港市科仁机械有限公司生产）对上述两种粉剂进行混合，接着下料至混料桶，加入溶剂、硅烷偶联剂和分散剂，超声分散20~30min，得混合液A；
（2）将环氧树脂和固化剂加入到溶剂中，搅拌均匀，得混合液B，然后将混合液A、B混合，得到所述的修补浆料。
所述的溶剂作为物料混合的载体，本发明对其没有特殊的要求，可以选用乙醇、甲醇、丙酮中的一种。
本发明中，所述的修补浆料的制备过程仅仅是物料的混合、搅拌即可，简单方便，易于操作。
所述的渣浆泵过流部件的修补工艺具体的可以包括以下步骤：
（1）对拆卸下来的过流部件表面进行干燥处理，接着使用砂纸打磨，使其表面粗糙，然后将其浸没到乙醇溶液中进行超声处理；
（2）将制备得到的修补浆料均匀的涂刷到渣浆泵的过流部件上，置于20~30℃的室内干燥处理3~5h，然后将镍粉和二氧化硅分散到乙醇溶液中，接着刷涂于过流部件上，然后继续置于20~30℃的室内晾干处理24h，接着置于60~80℃的真空环境中干燥5~10h，控制真空环境的真空度为0.05~0.30Mpa；
（3）采用氢气和甲烷的混合气体对上述过流部件的表面进行灼烧，灼烧的时间为10~20s，如此，即可完成渣浆泵过流部件的修补。
在渣浆泵表面涂覆形成的涂层的厚度为0.1~0.3mm；在涂层经过初步晾干处理后，在其表面刷涂镍粉与二氧化硅的混合物，然后继续晾干、低温真空干燥处理，接着使用氢气和甲烷的混合气体进行灼烧处理，所述的镍粉可以作为甲烷催化裂解的催化剂，该裂解催化形成的碳纳米管具有较高的强度，在渣浆泵的使用过程中，进一步的提高渣浆泵过流部件对输送介质的屏蔽效果。
进一步的，所述的氢气和甲烷的体积比为3：1。
该氢气和甲烷混合气体的高温灼烧，可以有效的改善浆料涂层表面的填充粒子界面处的结合状态，提高粒子的结合率，优化界面处的应力状态，从而有效的提高了涂层的强度和韧性，确保了渣浆泵的耐腐蚀性能和耐冲击强度，延长了渣浆泵的使用寿命。
以下通过具体的实施例对本发明提供用于渣浆泵过流部件的修补浆料的优点做进一步的解释和说明。
实施例1
一种用于渣浆泵过流部件的修补浆料，包括：
微米级氮化硅粉（粒径为1.5μm，购自安阳市金盛昊新材料有限公司 牌号JSH C1Grade） 16kg、纳米级氮化硅粉（粒径为20nm，购自合肥中航纳米技术发展有限公司，产品型号ZH-Si3N4-01） 80kg、环氧树脂（双酚A型，E-44(6101)） 71kg、固化剂（聚硫醇固化剂，购自深圳佳迪达，牌号3380s） 32kg、硅烷偶联剂 甲基三甲氧基硅烷 15kg、分散剂 聚丙烯酸铵5kg；
所述修补浆料的制备方法包括：
（1）称量配方量的微米级氮化硅粉和纳米级氮化硅粉，在高速混合机中混合均匀，接着下料至混料桶，加入乙醇、硅烷偶联剂 甲基三甲氧基硅烷和分散剂 聚丙烯酸铵，超声分散30min，得混合液A；
（2）将环氧树脂和固化剂加入到乙醇中，搅拌均匀，得混合液B，然后将混合液A、B混合，得到所述的修补浆料。
将上述制备得到的修补浆料均匀的涂刷到渣浆泵的过流部件上，置于25℃的室内干燥4h；将镍粉和二氧化硅分散到乙醇溶液中，接着刷涂于过流部件上，然后继续置于25℃的室内晾干处理24h，接着置于70℃的真空环境中干燥8h，控制真空环境的真空度为0.25Mpa；
采用氢气和甲烷的混合气体对上述过流部件的表面进行灼烧，灼烧的时间为15s，如此，即可完成渣浆泵过流部件的修补。
实施例2
一种用于渣浆泵过流部件的修补浆料，包括：
微米级氮化硅粉（粒径为1.5μm，购自安阳市金盛昊新材料有限公司 牌号JSH C1Grade） 12kg、纳米级氮化硅粉（粒径为20nm，购自合肥中航纳米技术发展有限公司，产品型号ZH-Si3N4-01） 36kg、环氧树脂（双酚A型，E-44(6101)） 60kg、固化剂（聚硫醇固化剂，购自深圳佳迪达，牌号3380s） 15kg、硅烷偶联剂 甲基三甲氧基硅烷 10kg、分散剂 聚丙烯酸铵3kg；
所述修补浆料的制备方法包括：
（1）称量配方量的微米级氮化硅粉和纳米级氮化硅粉，在高速混合机中混合均匀，接着下料至混料桶，加入乙醇、硅烷偶联剂 甲基三甲氧基硅烷和分散剂 聚丙烯酸铵，超声分散30min，得混合液A；
（2）将环氧树脂和固化剂加入到乙醇中，搅拌均匀，得混合液B，然后将混合液A、B混合，得到所述的修补浆料。
将上述制备得到的修补浆料均匀的涂刷到渣浆泵的过流部件上，置于20℃的室内干燥3h；将镍粉和二氧化硅分散到乙醇溶液中，接着刷涂于过流部件上，然后继续置于20℃的室内晾干处理24h，接着置于60℃的真空环境中干燥10h，控制真空环境的真空度为0.30Mpa；
采用氢气和甲烷的混合气体对上述过流部件的表面进行灼烧，灼烧的时间为10s，如此，即可完成渣浆泵过流部件的修补。
实施例3
一种用于渣浆泵过流部件的修补浆料，包括：
微米级氮化硅粉（粒径为1.5μm，购自安阳市金盛昊新材料有限公司 牌号JSH C1Grade） 20kg、纳米级氮化硅粉（粒径为20nm，购自合肥中航纳米技术发展有限公司，产品型号ZH-Si3N4-01） 110kg、环氧树脂（双酚A型，E-44(6101)） 86kg、固化剂（聚硫醇固化剂，购自深圳佳迪达，牌号3380s） 43kg、硅烷偶联剂 甲基三甲氧基硅烷 20kg、分散剂 聚丙烯酸铵 8kg；
所述修补浆料的制备方法包括：
（1）称量配方量的微米级氮化硅粉和纳米级氮化硅粉，在高速混合机中混合均匀，接着下料至混料桶，加入乙醇、硅烷偶联剂 甲基三甲氧基硅烷和分散剂 聚丙烯酸铵，超声分散30min，得混合液A；
（2）将环氧树脂和固化剂加入到乙醇中，搅拌均匀，得混合液B，然后将混合液A、B混合，得到所述的修补浆料。
将上述制备得到的修补浆料均匀的涂刷到渣浆泵的过流部件上，置于30℃的室内干燥3h；将镍粉和二氧化硅分散到乙醇溶液中，接着刷涂于过流部件上，然后继续置于30℃的室内晾干处理24h，接着置于80℃的真空环境中干燥5h，控制真空环境的真空度为0.05Mpa；
采用氢气和甲烷的混合气体对上述过流部件的表面进行灼烧，灼烧的时间为20s，如此，即可完成渣浆泵过流部件的修补。
对比例1
本实施例与实施例1的修补浆料的配方基本相同，不同的是，所述的修补浆料中不含有微米级氮化硅粉，仅含有纳米氮化硅粉，其余不变；
同样按照实施例1的制备方法制备得到修补浆料，并按照实施例1的方法对渣浆泵的过流部件进行修补。
对比例2
本实施例与实施例1的修补浆料的配方基本相同，不同的是，所述的修补浆料中不含有纳米氮化硅粉，仅含有微米级氮化硅粉，其余不变；
同样按照实施例1的制备方法制备得到修补浆料，并按照实施例1的方法对渣浆泵的过流部件进行修补。
对比例3
本实施例与实施例1的修补浆料的配方相同，制备方法相同，不同的是，在对渣浆泵的过流部件进行修补时，并不进行氢气和甲烷的混合气体进行灼烧的操作，具体的：
一种用于渣浆泵过流部件的修补浆料，包括：
微米级氮化硅粉（粒径为1.5μm，购自安阳市金盛昊新材料有限公司 牌号JSH C1Grade） 16kg、纳米级氮化硅粉（粒径为20nm，购自合肥中航纳米技术发展有限公司，产品型号ZH-Si3N4-01） 80kg、环氧树脂（双酚A型，E-44(6101)） 71kg、固化剂（聚硫醇固化剂，购自深圳佳迪达，牌号3380s） 32kg、硅烷偶联剂 甲基三甲氧基硅烷 15kg、分散剂 聚丙烯酸铵5kg；
所述修补浆料的制备方法包括：
（1）称量配方量的微米级氮化硅粉和纳米级氮化硅粉，在高速混合机中混合均匀，接着下料至混料桶，加入乙醇、硅烷偶联剂 甲基三甲氧基硅烷和分散剂 聚丙烯酸铵，超声分散30min，得混合液A；
（2）将环氧树脂和固化剂加入到乙醇中，搅拌均匀，得混合液B，然后将混合液A、B混合，得到所述的修补浆料。
将上述制备得到的修补浆料均匀的涂刷到渣浆泵的过流部件上，置于25℃的室内干燥4h；将镍粉和二氧化硅分散到乙醇溶液中，接着刷涂于过流部件上，然后继续置于25℃的室内晾干处理24h，接着置于70℃的真空环境中干燥8h，控制真空环境的真空度为0.25Mpa；待干燥完成，保持压力，关闭加热，冷却是室温，如此，即可完成渣浆泵过流部件的修补。
对比例4
本实施例与实施例1的修补浆料的配方相同，制备方法相同，不同的是，在对渣浆泵的过流部件进行修补时，并不进行涂刷镍粉和二氧化硅的操作，具体的：
一种用于渣浆泵过流部件的修补浆料，包括：
微米级氮化硅粉（粒径为1.5μm，购自安阳市金盛昊新材料有限公司 牌号JSH C1Grade） 16kg、纳米级氮化硅粉（粒径为20nm，购自合肥中航纳米技术发展有限公司，产品型号ZH-Si3N4-01） 80kg、环氧树脂（双酚A型，E-44(6101)） 71kg、固化剂（聚硫醇固化剂，购自深圳佳迪达，牌号3380s） 32kg、硅烷偶联剂 甲基三甲氧基硅烷 15kg、分散剂 聚丙烯酸铵5kg；
所述修补浆料的制备方法包括：
（1）称量配方量的微米级氮化硅粉和纳米级氮化硅粉，在高速混合机中混合均匀，接着下料至混料桶，加入乙醇、硅烷偶联剂 甲基三甲氧基硅烷和分散剂 聚丙烯酸铵，超声分散30min，得混合液A；
（2）将环氧树脂和固化剂加入到乙醇中，搅拌均匀，得混合液B，然后将混合液A、B混合，得到所述的修补浆料。
将上述制备得到的修补浆料均匀的涂刷到渣浆泵的过流部件上，置于25℃的室内干燥24h；接着置于70℃的真空环境中干燥8h，控制真空环境的真空度为0.25Mpa；
采用氢气和甲烷的混合气体对上述过流部件的表面进行灼烧，灼烧的时间为15s，如此，即可完成渣浆泵过流部件的修补。
对上述实施例修补完成的渣浆泵分别进行冲蚀磨损试验，冲蚀的条件为：冲蚀速度为10m/s、冲蚀角为70°、冲蚀时间为连续48小时，接着观察渣浆泵过流部件的表面情况，观察是否有剥离现象。
经过试验发现，实施例1-3制备得到的修补浆料修补完成的渣浆泵的过流部件表面完好，并无剥离现象；
对比例1、2的修补浆料修补完成的渣浆泵的过流部件在30小时后出现了少量的剥离现象；
对比例3、4的修补浆料修补完成的渣浆泵的过流部件在30小时后出现了较多的涂层剥离现象。
基于上述试验结果，本发明提供的修补浆料可以对渣浆泵过流部件的表面进行修补、强化，以提高过流部件的防冲击、耐腐蚀性能，从而延长渣浆泵的使用寿命。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的特点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种用于渣浆泵过流部件的修补浆料刷涂方法，其特征在于：所述的修补浆料包括微米级氮化硅粉、纳米级氮化硅粉、环氧树脂、固化剂、硅烷偶联剂、分散剂；
所述微米级氮化硅粉的粒径为0.7～3.0μm；所述纳米级氮化硅粉的粒径为10～30nm；微米级氮化硅粉与纳米级氮化硅粉的重量比为1：(3～5.5)；
在渣浆泵表面涂覆形成的涂层的厚度为0.1～0.3mm；在涂层经过初步晾干处理后，在其表面刷涂镍粉与二氧化硅的混合物，然后继续晾干、低温真空干燥处理，接着使用氢气和甲烷的混合气体进行灼烧处理。
2.根据权利要求1所述的用于渣浆泵过流部件的修补浆料刷涂方法，其特征在于：所述的修补浆料包括以下重量份数的原料：微米级氮化硅粉12～20份、纳米级氮化硅粉36～110份、环氧树脂60～86份、固化剂15～43份、硅烷偶联剂10～20份、分散剂3～8份。
3.根据权利要求1所述的用于渣浆泵过流部件的修补浆料刷涂方法，其特征在于：所述的固化剂为聚硫醇类固化剂、聚醚胺类固化剂、多元羧酸酐固化剂、改性胺类固化剂中的一种或其一种以上的组合物。
4.根据权利要求1所述的用于渣浆泵过流部件的修补浆料刷涂方法，其特征在于：所述的分散剂为聚丙烯酸铵、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸铵或柠檬酸铵中的一种。
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