CN115851009A - 用于桥梁支座的减摩材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于桥梁支座的减摩材料，其包括粉体材料和液体材料，所述粉体材料和液体材料之间的质量比为1：(4‑6)。其能够在支座及支撑载体表面形成陶瓷减摩层，不仅能修补间隙，还有利于降低摩擦振动，减少噪音，延长支座的使用寿命。

Description

用于桥梁支座的减摩材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及特种材料技术领域，具体涉及一种用于桥梁支座的减摩材料及其制备方法。

背景技术

支座是用于连接各类建筑上下部结构的重要结构构件，尤其对于桥梁支座，其受力大，且承载不同方向的动、静态作用力及振动，又暴露于复杂的自然环境中，摩擦和磨损则是支座主要设计考虑因素，而支座与上方载体之间的减摩材料则决定了支座的寿命、可靠性、安全性以及生态环境。现阶段常用的减摩方式是通过在支座表面包覆耐磨板如不锈钢板或表面镀铬等，以适应支座和上方载体之间的滑动和转动，减小摩擦，延长支座的使用寿命。但这种方法的缺陷是在复杂的室外环境下，随着温度升高及降低，或温差加大，支座表面贴合的耐磨板或镀膜会脱落，不仅失去减摩效果，还会加速支座表面的磨损，更换支座的成本相当高。而且在不锈钢板焊接时要求工艺高，难以掌握，表面镀铬会产生对环境的污染，耗费能源。现在也有五花八门的各种自修复材料可以涂在支座表面，但在摩擦温度升高的情况下会失去减摩效果。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种用于桥梁支座的减摩材料及其制备方法，能够在支座及支撑载体表面形成陶瓷减摩层，不仅能修补间隙，还有利于降低摩擦振动，减少噪音，延长支座的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于桥梁支座的减摩材料，其包括粉体材料和液体材料，所述粉体材料和液体材料之间的质量比为1：(4-6)，摩擦系数低于0.03。

所述粉体材料包括天然矿物粉、催化辅助剂、促进剂和其他添加材料。

所述的天然矿物粉是蛇纹石、滑石、蒙脱石、硅灰石、高岭石、石墨矿石、阳起石、白云母等中的一种或几种组合。

所述的催化辅助剂粒径在10微米以下，可以是纳米玻璃粉、混合稀土、硬脂酸锂、三聚氰胺、四氟聚乙烯、二硫化钼等中的一种或几种组合。

所述的促进剂粒径在10微米以下，可以是红磷、氟碳铈镧等中的一种或几种组合。

所述的其他添加材料粒径在10微米以下，可以是磷化硅、膨润土、碳酸钙等中的一种或几种组合。

在粉体材料中，按质量百分比计算，天然矿物粉占40-70%，催化辅助剂占10-30%，促进剂占5-10%，其他添加材料占5-30%。

所述的液体材料为硅酸锂溶液或硅酸钾溶液。

本发明还提供上述减摩材料的制备方法，其包括：

第一步，选天然矿物粉料，对选料进行清洗，粉碎至10微米以下；

第二步，将粉料经过浮选或摇选去除杂质和无用成分，再经磁选去除铁粉，提纯为合适的精粉，过滤水分；

第三步，放入烘干炉200-300℃烘烤，得出备用的干粉；

第四步，在第三步制备的干粉中加入粒径在10微米以下的催化辅助剂、促进剂及其他添加材料搅拌均匀形成混粉；

第五步，取混粉按比例加入分散介质中搅拌均匀；

第六步，使用高剪切乳化机进行搅拌分散乳化，是粉料均匀溶于分散介质中，即制作成所需的减摩材料。

本发明提供的减摩材料在使用时，将桥梁支座安装于用于加工的专用设备中，将减摩材料涂覆在桥梁支座用于支撑的接触表面上，通过专用设备旋转，对支座表面进行旋转摩擦加工，在支座表面形成固定的玻璃陶瓷膜，即制成带有玻璃陶瓷膜的桥梁支座，该支座即可用于桥梁建设中。

该材料主要应用于桥梁支座上，也可扩展应用于其他支撑结构中，应用前景广阔。

本发明的有益效果

采用本发明提供的减摩材料具有以下功效：

1、降低了桥梁支座与载体间的接触摩擦系数。支座在使用过程中，由减摩材料在桥梁支座表面形成的玻璃陶瓷膜有效降低了表面的接触摩擦系数，摩擦系数低于0.03，对支座的保护作用明显。

2、支座表面的硬度大大提高，抗磨损力增强延长了使用寿命。减摩材料在桥梁支座与支撑物相互摩擦作用过程中会渗入支座的金属表面，在支座表面形成坚硬的耐磨层，表面硬度增加了3倍以上，抗摩性能大幅提高，支座的安全性、使用寿命均显著提高。

3、节约成本，节能降耗。本发明应用到桥梁支座或建筑支座等领域，替代了现存的表面镀铬或包覆不锈钢薄板的工艺，能够大幅降低成本，仅为现有焊接不锈钢板成本的20-30%，且有利于节能环保。

具体实施方式

本发明提供一种用于桥梁支座的减摩材料，其包括粉体材料和液体材料，所述粉体材料和液体材料之间的质量比为1：(4-6) 。

所述粉体材料包括天然矿物粉、催化辅助剂、促进剂和其他添加材料。

所述的天然矿物粉是蛇纹石、滑石、蒙脱石、硅灰石、高岭石、石墨矿石、阳起石、白云母等中的一种或几种组合。

所述的催化辅助剂粒径在10微米以下，可以是纳米玻璃粉、混合稀土、硬脂酸锂、三聚氰胺、四氟聚乙烯、二硫化钼等中的一种或几种组合。

所述的促进剂粒径在10微米以下，可以是红磷、氟碳铈镧等中的一种或几种组合。

所述的其他添加材料粒径在10微米以下，可以是磷化硅、膨润土、碳酸钙等中的一种或几种组合。

在粉体材料中，按质量百分比计算，天然矿物粉占40-70%，辅助催化剂占10-30%，促进剂占5-10%，其他添加材料占5-30%。

所述的液体材料为硅酸锂溶液或硅酸钾溶液。

本发明还提供上述减摩材料的制备方法，其包括：

第一步，选天然矿物粉料，对选料进行清洗，粉碎至10微米以下；

第二步，将粉料经过浮选或摇选去除杂质和无用成分，再经磁选去除铁粉，提纯为合适的精粉，过滤水分；

第三步，放入烘干炉200-300℃烘烤，得出备用的干粉；

第四步，在第三步制备的干粉中加入粒径在10微米以下的催化辅助剂、促进剂及其他添加材料搅拌均匀形成混粉；

第五步，取混粉按比例加入分散介质中搅拌均匀；

第六步，使用高剪切乳化机进行搅拌分散乳化，是粉料均匀溶于分散介质中，即制作成所需的减摩材料。

本发明提供的减摩材料在使用时，将桥梁支座安装于用于加工的专用设备中，将减摩材料涂覆在桥梁支座用于支撑的接触表面上，通过专用设备旋转，对支座表面进行旋转摩擦加工，在支座表面形成固定的玻璃陶瓷膜，即制成带有玻璃陶瓷膜的桥梁支座，该支座即可用于桥梁建设中。

该材料主要应用于桥梁支座上，也可扩展应用于其他支撑结构中，应用前景广阔。

以下采用实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。

实施例1

本发明设计的一种用于桥梁支座的减摩材料的粉体材料由20%蛇纹石、20%硅灰石、20%纳米玻璃粉催化辅助剂、10%红磷促进剂、30%膨润土构成，其中纳米玻璃粉、红磷及膨润土粒径在10微米以下；分散介质为硅酸锂溶液，粉体材料与液体材料按1:4比例混合。

这种用于桥梁支座的减摩材料制备方法为：（1）分别选取蛇纹石粉料、硅灰石粉料，分别对选料进行清洗，粉碎至10微米以下；（2）将粉料经过浮选去除杂质和无用成分，再经磁选去除铁粉，提纯为合适的精粉，过滤水分；（3）放入烘干炉250℃烘烤，得出备用的蛇纹石粉的干粉；（4）取20%蛇纹石粉料干粉、20%硅灰石干粉，加入20%纳米玻璃粉催化辅助、10%红磷促进剂、30%膨润土搅拌均匀；（5）取粉料按1:4比例加入硅酸锂溶液中搅拌均匀；（6）使用高剪切乳化机对混料进行搅拌分散乳化，是粉料均匀溶于硅酸锂溶液中，即制作成所需的减摩材料。

本实施例在使用时，将桥梁支座安装于用于加工的专用设备中，将减摩材料涂覆在桥梁支座用于支撑的接触表面上，通过专用设备旋转，对支座表面进行旋转摩擦加工，在支座表面形成固定的玻璃陶瓷膜，即制成了带有玻璃陶瓷膜的桥梁支座。

本实施在应用时不仅提高了支座表面的硬度，而且降低了桥梁支座与载体间的接触摩擦系数，满足使用需求，使支座的安全性、使用寿命显著提高。

实施例2

本发明设计的一种用于桥梁支座的减摩材料的粉体材料由70%滑石、10%二硫化钼催化辅助剂、5%氟碳铈镧促进剂、15%磷化硅构成，其中二硫化钼、氟碳铈镧及磷化硅粒径在10微米以下；分散介质为硅酸钾溶液，粉体材料与液体材料按1:5比例混合。

这种用于桥梁支座的减摩材料制备方法为：（1）选取滑石粉料，对选料进行清洗，粉碎至10微米以下；（2）将粉料经过摇选去除杂质和无用成分，再经磁选去除铁粉，提纯为合适的精粉，过滤水分；（3）放入烘干炉200℃烘烤，得出备用的滑石粉的干粉；（4）取70%滑石粉料干粉，加入10%二硫化钼催化辅助、5%氟碳铈镧促进剂、15%磷化硅搅拌均匀；（5）取粉料按1:5比例加入硅酸钾溶液中搅拌均匀；（6）使用高剪切乳化机对混料进行搅拌分散乳化，使粉料均匀溶于硅酸钾溶液中，即制作成所需的减摩材料。

实施例2与实施例1具有相同的有益效果，能够在桥梁支座表面形成玻璃陶瓷膜，提高表面的抗摩性能。

实施例3

本发明设计的一种用于桥梁支座的减摩材料的粉体材料由48%石墨矿石、20%硬脂酸锂及10%混合稀土催化辅助剂、6%红磷促进剂、16%碳酸钙构成，其中硬脂酸锂、红磷及碳酸钙粒径在10微米以下；分散介质为硅酸锂溶液，粉体材料与液体材料按1:6比例混合。

这种用于桥梁支座的减摩材料制备方法为：（1）选取石墨矿石粉料，对选料进行清洗，粉碎至10微米以下；（2）将粉料经过浮选去除杂质和无用成分，再经磁选去除铁粉，提纯为合适的精粉，过滤水分；（3）放入烘干炉300℃烘烤，得出备用的石墨矿石粉的干粉；（4）取48%石墨矿石粉料干粉，加入20%硬脂酸锂及10%混合稀土催化辅助剂、6%红磷促进剂、16%碳酸钙搅拌均匀；（5）取干粉按1:6比例加入硅酸锂溶液中搅拌均匀；（6）使用高剪切乳化机对混料进行搅拌分散乳化，使粉料均匀溶于硅酸锂溶液中，即制作成所需的减摩材料。

实施例3与实施例1具有相同的有益效果，能够在桥梁支座表面形成玻璃陶瓷膜，提高表面的抗摩性能。

比较例1

采用与实施例1相同的制备方法，区别在于未做表面处理的Q235桥梁支座。

比较例2

采用与实施例1相同的制备方法，区别在于桥梁支座表面通过焊接方式包覆不锈钢薄板。

比较例3

采用与实施例1相同的制备方法，区别在于桥梁支座表面镀铬。

表1

桥梁支座表面	摩擦系数	表面硬度（HV）	成本	表面处理情况
					实施例1	0.01-0.02	730	为比较例2、3的20-30%	涂覆过程简单，表面成膜快，相对环保
实施例2	0.01-0.02	680	为比较例2、3的20-30%	涂覆过程简单，表面成膜快，相对环保
					实施例3	0.02-0.03	820	为比较例2、3的20-30%	涂覆过程简单，表面成膜快，相对环保
比较例1	≥0.1	120	无	未处理
					比较例2	0.01-0.03	150-220	高	工艺过程复杂，对焊接要求高，易出现隙缝等瑕疵
比较例3	0.01-0.03	750-850	高	高污染，严格限制

所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于桥梁支座的减摩材料，其特征在于：包括粉体材料和液体材料，所述粉体材料和液体材料之间的质量比为1：(4-6)，摩擦系数低于0.03 。

2.如权利要求1所述用于桥梁支座的减摩材料，其特征在于：所述粉体材料包括天然矿物粉、催化辅助剂、促进剂和其他添加材料，在粉体材料中，按质量百分比计算，天然矿物粉占40-70%，催化辅助剂占10-30%，促进剂占5-10%，其他添加材料占5-30%。

3.如权利要求2所述用于桥梁支座的减摩材料，其特征在于：所述的天然矿物粉是蛇纹石、滑石、蒙脱石、硅灰石、高岭石、石墨矿石、阳起石、白云母等中的一种或几种组合。

4.如权利要求2所述用于桥梁支座的减摩材料，其特征在于：所述的催化辅助剂粒径在10微米以下，可以是纳米玻璃粉、混合稀土、硬脂酸锂、三聚氰胺、四氟聚乙烯、二硫化钼等中的一种或几种组合。

5.如权利要求2所述用于桥梁支座的减摩材料，其特征在于：所述的促进剂粒径在10微米以下，可以是红磷、氟碳铈镧等中的一种或几种组合。

6.如权利要求2所述用于桥梁支座的减摩材料，其特征在于：所述的其他添加材料粒径在10微米以下，可以是磷化硅、膨润土、碳酸钙等中的一种或几种组合。

7.如权利要求1所述用于桥梁支座的减摩材料，其特征在于：所述的液体材料为硅酸锂溶液或硅酸钾溶液。

8.权利要求1至7任一项所述减摩材料的制备方法，其特征在于，包括：

第一步，选天然矿物粉料，对选料进行清洗，粉碎至10微米以下；

第二步，将粉料经过浮选或摇选去除杂质和无用成分，再经磁选去除铁粉，提纯为合适的精粉，过滤水分；

第三步，放入烘干炉200-300℃烘烤，得出备用的干粉；

第四步，在第三步制备的干粉中加入粒径在10微米以下的催化辅助剂、促进剂及替他添加材料搅拌均匀形成混粉；

第五步，取混粉按比例加入分散介质中搅拌均匀；

第六步，使用高剪切乳化机进行搅拌分散乳化，是粉料均匀溶于分散介质中，即制作成所需的减摩材料。