[发明专利]纳米塑料合金材料及其制备方法以及水机纳米塑料合金零部件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制备水机零部件或者其他需要抗磨蚀性能好的器械的合金材料本发明还涉及该合金材料的制备方法，本发明还涉及水机纳米塑料合金零部件及其制备方法。 

背景技术

我国的水力资源可开发资源在3.8亿KW以上，但中国河流特点之一是含沙量比较大，年平均输沙量在1000万吨以上的河流有115条，直接入海泥沙总量达19.4亿吨，目前水电站与泵站的零部件多为不锈钢制品，各大水电站或泵站(黄河及其支流、金沙江、大渡河、岷江、红河、长江及其部分支流上的水电站与泵站)的零部件都存在或将面临水机磨蚀问题。机电排灌也是农业基本建设的内容之一，是促进农业生产的重要一环，我国的大、中型抽黄灌溉的泵站在运行中都存在着水泵过流部件磨蚀的严重问题，它直接影响着泵站的经济效益和社会效益。黄河提灌工程逐年增加，近几年，黄河上灌溉用泵以每年2万台，装机45万kW的速度增加，如何保护黄河上用泵是泵站运行管理以及安全生产上亟待解决的难题。目前已建成的大型扬黄工 程有甘肃的景泰、宁夏的固海、西北的盐环定、山西大禹渡，更高扬程的有陕西东雷二级站、山西万家寨、内蒙古的孪井滩等。尤其是近年兴建的高扬程大流量的泵站，过流部件受高速含沙水流的磨蚀相当严重，不但增加了检修费用和提高了泵站的能源单耗，而且水泵在灌溉季节因修检不能定期保证上水，给灌区农作物因无水造成的损失更是明显，故此对经济效益和社会效益影响十分敏感。 

申请号为200510057351的中国专利公开了一种水机纳米塑料合金零部件及其制备方法，这种材料具有硬度高，耐磨好的特点。这种纳米塑料合金制成的零部件的使用使得过流部件的磨蚀过流部件的磨蚀有所减少，但是经长期实践发现“以硬碰硬”不能从根本上解决水泵过水部件抗磨蚀的问题，因此业内人士希望需找到一种材料能进一步减少过流部件的磨蚀。 

尼龙为韧性角状半透明或乳白色结晶性树脂，作为工程塑料的尼龙分子量比较高，一般为1.5-3万。尼龙具有较高的机械强度，软化点高，耐热，磨擦系数低，耐磨损，自润滑性，吸震性和消音性，耐油，耐弱酸，耐碱和一般溶剂，电绝缘性好，有自熄性，无毒，无臭，耐候性好，染色性差。不过铸型尼龙制品在较强外力条件下适用，刚性不佳，吸水率与其他金属材料相比较大，使制品的稳定性和电性能变差，因此目前并不将尼龙用于制作水机零部件。 

发明内容

本发明的目的就在于提供一种质量轻、具有良好耐磨性、回弹性、机械性能好的纳米塑料合金材料，本发明还提供了该种材料的制备方法。同时，本发明还提供了一种质量轻、具有良好耐磨性、回弹性、机械性能好的水机纳米塑料合金零部件，本发明还提供了该种零部件的制造方法。 

为达到上述目的，本发明是这样实现的：一种纳米塑料合金材料，由重量百分比的以下原材料制成：纳米二氧化硅3％-8％，偶联处理后的纳米碳酸钙15-20％，纳米碳管1％-1.5％，纳米铜5％-8％，纳米二硫化钼7％-10％，余量为己内酰胺。 

纳米二氧化硅：作为补强剂使用，用以改善拉伸强度，撕裂强度和抗磨性。 

纳米碳酸钙：普通的碳酸钙对尼龙来说只能充当填充物，但是加入表面处理的纳米碳酸钙后的尼龙，其冲击强度大大提高，而相应的加工性能依然良好；拉伸强度先增大，达到最大值后开始下降；屈服应力随材料含量的增加而增加随粒子尺寸的增加而降低。而且纳米碳酸钙对材料的缺口冲击强度和无缺口冲击强度的增韧效果十分明显。将碳酸钙粉末进行偶联剂处理和有机物表面处理后，大大降低其表面能，使之在聚合物中更容易分散且无二次凝集现象，提高其使用价值。 

纳米碳管：是一管状的纳米级石墨晶体，是单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷曲而成的无缝纳米级管，结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。纳米碳管的抗拉强度达到50-200GPa，是钢的100倍，密度却只有钢铁的1/6。被破坏时，应变达到5％-20％，在轴向上纳米碳管有良好的柔韧性和回弹性，在扭力作用下纳米碳管显示出强的抗畸变能力，当负荷卸去，纳米碳管会恢复原状。纳米碳管是目前可制备出的最高比强度的材料。 

纳米铜：纳米铜具有超塑延展性，在室温下可拉长50多倍而不出现裂纹，平均体积仅为80纳米的铜纳米结晶体机械特性惊人，强度不仅比普通铜高3倍，且形变非常均匀，没有明显的区域性变窄现象。这是科学家首次观察到物质如此完美的弹塑性行为。而且直接作用于机件表面，还可以起到修复金属磨损表面的作用。