[发明专利]一种高分子陶瓷耐磨涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高分子陶瓷耐磨涂层及其制备方法，以本身不具耐磨性的双酚A型中温环氧结构胶作为耐磨涂层的基体粘结材料，配合高硬度高耐磨的SiC陶瓷颗粒、高模量比的碳纤维、聚氨酯、偶联剂等助剂，利用组合粒径的SiC陶瓷颗粒提高结构胶基体的耐冲蚀磨损性能，并充分考虑SiC颗粒与结构胶基体的分散与结合、涂层与Q235钢基体的结合，最终形成一种结构型非金属复合材料耐磨涂层。该涂层的制备和涂覆工艺较为简单，容易操作，涂层制备成本较低，具有很高的实用价值和经济价值。

技术领域

本发明涉及表面工程技术领域，具体涉及一种高分子陶瓷耐磨涂层及其制备方法。

背景技术

为了提高材料的表面耐磨性，通常采用在材料外部涂覆耐磨涂层的方法。相比于对材料本身进行耐磨性能的改善，涂覆涂层的方法工作量小，只需对耐磨涂料进行研发与改善，不需要对各种材料的耐磨性进行逐一研究，且耐磨涂层可以涂覆于各种不同材料表面，所以更加经济。

当前用于制备耐磨涂层的方法主要有两种，一种是热喷涂技术另一种是化学法涂层。热喷涂技术是表面工程领域内赋予零件材料表面特殊功能的高效技术之一，该技术通过分析零件材料表面失效形式，研究具有相应功能的涂层材料和制备工艺，使用喷涂设备进行喷涂的工艺过程，最终得到预期的涂层功能。热喷涂耐磨涂层实施工艺相对比较繁琐且需要专门的喷涂设备，形成的涂层厚度都较薄，材料利用率低，生产效率较低。而化学涂层操作工艺更加简单，此外化学粘接涂层还可以隔绝空气、水分和其它杂质，通过改性还能起到耐冲蚀磨损的作用，可明显延长粉料输送管和叶轮等过流部件的使用寿命，减少经济损失。

随着环氧树脂胶粘剂技术的不断发展，环氧树脂的用途也越来越广泛。由于环氧树脂高分子聚合物良好的化学与物理特性，近年来其被开发用作高分子聚合物耐磨涂层。环氧树脂及其固化物的力学性能高，分子结构致密具有很强的内聚力，粘接性能优异，固化体系中存在环氧基和羟基等极性基团，因此其固化物有极强的粘接特性；稳定性好，不含碱和盐等杂质，可耐一定的酸和碱的腐蚀；收缩率小，成型性好。虽然环氧树脂具有以上种种优点，但是其本身是液态半透明或透明状热塑性线性高分子，加入固化剂完全固化后硬而脆，极易破碎和剥离，不能直接作为耐冲蚀磨损涂层的基体材料，必须对其加以改性。

发明内容

本发明的目的在于克服环氧树脂用作耐磨涂层存在的上述问题，提供一种高分子陶瓷耐磨涂层及其制备方法。以本身不具有耐磨性的双酚A型中温环氧结构胶作为耐磨涂层的基体粘结材料，配合高硬度高耐磨的SiC陶瓷颗粒、高模量比的碳纤维、KH-560型硅烷偶联剂、聚氨酯等助剂，利用组合粒径的SiC陶瓷颗粒提高结构胶基体的耐冲蚀磨损性能，并充分考虑SiC颗粒与结构胶基体的分散与结合、涂层与Q235钢基体的结合，最终形成一种结构型非金属复合材料耐磨涂层。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种高分子陶瓷耐磨涂层，其原料以质量分数计包括：双酚A型中温环氧结构胶7.5％-18％，二乙烯三胺3％-6％，硅烷偶联剂0.1％-0.6％，碳纤维3％-8％，余量为SiC颗粒。

进一步的，所述高分子陶瓷耐磨涂层的原料还包括1％-3％的聚氨酯。

进一步的，所述SiC颗粒包括小号、中号、大号三种粒径，其中小号为170-500目，中号为60-170目，大号为40-60目，三者混合时的质量比依次为0.7-1:1.5-2:2.5-7.5。

上述高分子陶瓷耐磨涂层的制备方法，包括以下步骤：(a)将甲组分中温环氧结构胶和乙组分胺类固化剂按照一定比例混合均匀，得到混合胶；(b)向步骤(a)所得混合胶中加入偶联剂、碳纤维颗粒和分级SiC颗粒并搅拌均匀，得到混合物；(c)将步骤(b)所得混合物涂敷在基体表面，压实后固化。

进一步的，步骤(a)中所述甲组分具体为SW-6中温环氧结构胶，其主要成分双酚A型环氧树脂的含量为95％，所述乙组分具体为二乙烯三胺，甲组分与乙组分混合时的质量比为2.5-3:1。