喷涂层封孔技术的研究及其应用.pdf

喷 涂 层 封 孔 技 术 的 研 究 及 其 应 用 北京农业机碱化研究所棘铮程李玉新 摘要 对所研 制的三种封 孔 荆的封 孔工 艺及封 孔 后涂层的 孔隙度、 孔隙分布、透 气 系数、金 相显微分析、耐腐蚀性能等进行了较 寿系统的研究。其中一种封孔剂已在实际 应 用 中取 得 T较 好 的 效 果 。 P OR E S E ALE D TE C HN I Q UE F O R S P R AYI NG L AY E R AND I T S P R Aer I er l G AL AP P LI C蝴0N Te n g l l n c h e n g e t a 1 ． Ab s t eac t F o r s e a l o ff t h e p o r e i n s p r a y i n g l a y e r , t h r e e k i nd s o ￡ s e a l i n g ma t e r i a l h a v e b e e n d e v e l o p e d． Th e s e a 1 i I p r o c e d u r e ， p o r e - o l l d s r a t i o ， p o r e d isi b u t i on ， a i r p e r me a b i l i t y o ￡ l a y e r 。 me t a l l o g r a p h i c a l a n a l y s i s f o r l a y e r s t c u c t u m a nd t h e p r o p e r t i e s o ￡ a n t i c o r r o s o n o f l a y e r e t e a r e t h o r o u g h l y s t od { ed ． On e o f t h r e e ma t e r i a l s i s a p p l i ed i n t o p r a c t i c a l p r o d u c t i o n s u c c e s s S u l b 主鹰词 喷涂层封孔技 术 1 ． 前 言 热喷涂 技术 虽 其众 多的优点得 到大量应 用，但涂层 的多孔 性又 限制 了它在 某 些 工 况 如海水 、 酸、 高温燃气及高压油等 条件下的应 用。因而 ， 为 了更有 利于热 喷涂技术 的普遍推 广应 用， 就 必须对 喷涂层封 孔技术进 行研究。 国内对喷涂层的封孔材料及封固技术的研 究还是刚刚起步，有关封孔效果及测试方法还 无报 导。 我们在 这方 面 已经做 了大量工 作，并研 制 出适台于 三种典型工 况 的封 孔剂。 2 ．封孔 材料 的性 能 所 研制的三 种封 孔 剂分别 为 L T 荆 、W 一 l 高温无 机封孔 剂、w， 一 2无 机 封 孔剂 。其 中，L T有机封 孔荆适 用 于 酸、盐 和 机械 油介质 ，其 固化后的产 物 以有机 缩合物 为 主 1 wJ l高温无 机封 孔剂适用于 耐热 9 0 0 ℃ 以上 和抗 高温氧化 涂层 的封 孔， 固化 后的产 物为 Al z 0 J wI - 2无机封 孔剂适 用于 酸 和盐 的介质，除在高温下使用外，也可用于常温， 固化后产物以S I Oz 为主。三种封孔剂的浓度和 粘度见表 l。从此 表可 以看 出，三种封 孔剂 的 粘度小于41 0 ～P s ， 浸润 性 良好 。 表 l 三种封 孔 剂的 浓度和 粘度 封 孔剂 种类 } 浓度 ] 粘鏖 ‘ P ’ s I ‘ ． 3 3 3． 3 1 7． 3 1 7 l 2 w Ⅲ 维普资讯 3 ．封孔 工艺 1封前清 洗 为去掉涂层表面附着物，在封固前要用丙 酮彻底清洗 2 3 遍 ， 待干燥后立即进行封固 2封 孔方法 一 般有真空封孔与常压封孔两种方法。其 中 ①真空封孔由于滁层里的微孔在常压下 是充满气 体的 ， 对 溶液渗 入起 阻碍 作用 ， 因 此封 孔时采取常温下的含浸抽真空方法，使气体从 微孔中排 出， 形成 负压 真空室应视 零件大小 而定 。 ④常 压封孔由于封 孔 剂的浸润性 融盱， 也可不抽 真空。即在常温常压下， 以刷 ， 喷、 浸 等手段进行封 孔，也可获得 同样良好的效果。 3封 孔固化温 度 有机封孔荆 的固化温 度 由主要 成分 树 脂的热固温度确定为1 4 O 一1 6 0 “C ，调整其配 比也可在宣温固化。 W， 一 1 高 温 无机 封孔 剂的固 化温度 可 由图 1和图 2确 定为3 8 0 “ 0， 此时固料 以A l O， 无 晶 形 为主。 l 8 程度 I ℃ 圉 1 w j l 的热重 曲线 t ℃1 - 2 w J 一 1 的热谱圈 w， 一 2无机封孔剂的固化温度可 由 图 3 和 图 4确 定为1 5 0 ℃， 此 时结 晶水 脱出 ， 得 到5 i O 为主 的千料。 涯瞪 l t t ’ ’ 图 4 W a - 2 的 热 谱 图 4固化 时间 用 L T有机 封孔剂封孔 后 的涂层先 在室温 下放置3 O 一4 5 ra i n ，使其胶化，而后在 固 化温 度 内固化 3 0 4 5 mi n ，若 全部在 室温下 固 化 ， 约 需 1 2 2 g h 。用w l 、w『 _ 2封孔剂封 孔后的 沫 层 ，根 据工 件的实 际尺 寸 与涂层 厚 度确定 ， 一 般 需固化 3 O 一 6 O m．m。 4 ．封孔效桌的测定 1透气 系数 测定装置如图 5所示。样品为 5 0 m m的圆 圈 5透气系 数测定装置 i ． 贮气瓶2 ． 碱压阀5 ． 压力表4 ． 针 5 ． 缓冲器6 ． 样品宣T ． 转子流量计 形剥离涂 层 。用所 研制 的三种封孔 剂， 以真 空 和常压两 种方 法封 孔。经处理 后 的 数 据见 表 妄一 盎E 峨莓 ． 维普资讯 2。由此表 可知，真空封孔的透气系数比束封 孔涂 层减小 7～ 1 0 倍 。常压封 孔透气 系数 比未 封 孔涂层减 小 5倍左 右 。 枉 2 相时适 气系数的 测 定蛄 果 去 封孔 1 ． 2 韶 xl 0 旨 ‘ 2孔隙度的测定 孔隙度是衡量喷涂层孔隙多少 的 一 个 指 标。本文采用了目前应用较多，也较成熟的液 津静力平衡法进行测 试。基 本计算公式 一 如 下 ￡ 盎窒 竺 二 2 p， m ￡ ⋯一孔 隙度 p 真 空涂层真空密 度 p ， 浸涡介质密度 一 封孔试样在空气中的称重 试样浸润后在空气中的称重 以三种封孔剂封孔的涂层孔隙度测定结果 见襄 3。由此结果 看 出，用 L T、WJ - 1 、WJ 一 2 封孔剂在 真空 下封 孔涂层 比未封 孔涂层 孔隙度 分别 降 了 3 ． 8 ，2 ． 7 、2 ． 6 倍 ，常 压下封 孔 下降 了2 ． 3 、1 ． 6 ，1 ． 5 倍 。 表 3 封 孔涂屡 孔 隙度测 定结果 蜘 辩 喽 J 。 真 空 ll ． 一 0常压 3孔 隙分靠 囝 6及 圈 7、 圈 8， 9，分 别是根据 汞 图 6 未封孔 副离法层孔径分布 图 j L 径 “ 蛐’ 图 7 L T 封孔剂封孔 的剥离涂层孔径分布 圈 压入法测定结果制定的未封孔剥离涂层孔径， 及 以三种封孔剂封孔的剥离涂层 孔 径 的 分布 图。封 孔与未封 孔涂层孔 隙的分布 状况见表4 。 4封 孔涂 层的 x射线 及金相显微 分析 为显示喷涂层微孔中封孔物存在的形式， 采 用 了 X射线 及金 相显微 分析法 。 选用 可进 行5 B 9 2 U波谱 分析 的 f ． - 6 5 0 设 备，以探测特征 x射线的方法对样品元素进行 点、线、面的分析 一 ，获得 了三种封孔 剂 封 19 弱伸鲫 2 3 3 ●● _l 8 n 虬 一 一 一 _ I ●一 H 心 封 维普资讯 霉 蓍8 01--f 孑 L 经 f t m 图 8 W J 一 1 封 孔剂 封 孔 的 纯 涂层 孔 径 分布 图 图 9 wJ _ 2 封 孔剂的纯涂层孔径分布图 表 4 封 孔与 未封 孔涂层 孔 隙分布状况 LT 封孔 1 w J l 封 孔 wj - 2 封孔 l 未 封孔 O ． 2 2 『 0． 1 2 0． 2 8 I 5． 6 3 ． 1 L 2 9 2 右 4 ． 7 3 1 ． 9 4 I 8 { 1 1 7 ． 3 2 0 ． 6 3 }3 9 2 8 ．5 5 5 30 3 I 65 6 28 孔垛层 的二 次 电子像与 x射线像 图 l 0 1 5 ， 其试样用线切割法沿着试件的纵 向切开。图像 显示 出封孔物存 在形态 和 c、AI 、s i的 面 分 布 与孔 隙 的对应 关系。 同时也能 反映封孔物 的 封深 。 图 I l 图1 2火焰赜涂二 次电子像 2 ． 0 0 x 一 一 ■ 维普资讯 维普资讯 图 3 带有 凸台衬 目的锎瓶的爆艘情 况 s ．凸台衬圈 的优 点 凸台衬圈在钢瓶 上 的试验和 应用表 明凸台 柑圈 同普通平面衬圈相比具有 以下优 ； 1 由于凸台衬 圈的对 接接头 处采 用在 装配前 开坡 口施 焊， 从 工艺上保证 了对接接头 处能 完全焊透， 而且焊缝 内表面 有 一 定 的 余 岛．从而 保证 了焊缝 强 度大于衬 圈强 度， 消除 r在该处 起爆 的可能性 。 2凸台衬圈采用焊后车加工的方法， 可以较准确的控制衬国外径尺寸，使装配时衬 圈与封 头的贴 合间隙控 制在0 ． 2 mm以下， 这对 减少 咬边和烧穿非常 有 利， 使埋弧焊 时钢瓶 的烧 穿率 由文 献 [ 3 ] 报导的 3 ／ l o o 降低到2 ／ l o o o 以下，提 高 丁焊 接质量， 减少 了废 品，具有 较 大 的经 济效益 。 3装配 时采用 凸台定位， 简化 了装 配 工 艺，提 高 了装配 精度和装 配速度 。工艺 再 现 【上 接第2 1 页 】 5 ．在 油缸活 塞杆修 复中 的实际应用 霍林 河露天煤 矿采用 的美 国进 口 R M- 7 5 液 压 挖掘 机活塞杆 ，工作 时承 受3 ． 2 l 0 P a 的压 力 ，由于频 繁往 复运 动，不 断经受 高 压 油 冲 击 ，加上液压系 统 中常发 生气蚀现 象 ，形成局 部 的液压 冲击作用 ，采用 喷涂修 复时 ，由于孔 隙的存 在会导致涂 层 困高压 油渗入而 剥离 ，因 此要封孔 处理 ， 以提 高使 用 的可靠 性 。液压 油 正 常工 作温 度不 超过 9 O ℃ ”a ，所 以选f I j L r 封 l 6 性 好 。 4由于取 消了衬 圈与下封 头的 定位 焊 点而峨少 了焊接工 作量， 并 从结 构上避免 了在 衬 圈定位焊 点处 起爆 的可能性，对 提 高钢瓶 的 爆破压力和容积变形率极为有利。 5采用 凸 台衬 圈和 埋弧焊工 艺焊接钢 瓶 时， 可保 证衬 圈沿整个 圆周方 向均 匀，牢固 地焊 到瓶体 上。在 爆破试验 过程中衬 圈能随瓶 体一起 均匀地 变形， 减少 了应 力集中， 这就 消 除 了用平 面衬 圈焊接 的钢瓶 在爆 破试 验 中产生 的从村 圈与封头 未焊 牢处起 爆 的可能 性，提 高 了钢瓶 的容极 变形率 。 6采 用 凸台衬 圈焊接 的钢瓶，起 爆点 0 0 以上位 于瓶 体 中部的母 材上 ，形成纵 向太 破 口。 由于 以上 原 因，采 用 凸台树 圈焊接 的钢瓶 其爆 破压力从 平面衬 圈的 9 ． 7 MP a 提 高到 1 0 ． 4 MP a 均为 2 0只 钢 瓶 的 平 均值 。爆 破 时 的容积 变形率 从平面 衬 圈 的 1 8 ． 4 8 提 高 到 2 j ． 6 7 均 为 6 只钢瓶 的平均值 参考文献 1 ．可重复充气焊制锕质气瓶．I S O／ DI S 4 0 6 一 2 B H丑 ETP0 B．CBAP C A H 1 Z3 K A HEP 如C ABE1 0ⅡI HX CTAnEn． 1 9 6 5 3 肖尔渡．C O 气体保护焊应用于 液化石油 气钢瓶 的 J 艺试验正其应用．焊接技本，1 9 8 6 1 4 孙启田。衬翻结构对 液化石油气钢幅客 膨胀率的 同． 1 9 嘶 孔剂进行 了修复 。修复后 的油缸活塞杆 在实际 使 用寿命与 新缸 相 当。 修 复一个报废 的大油缸 ，可为 国家节约钢 材 2t，新的大 浦缸 一个价值 4 ． 1万元 ，修 复 一 个报废的大 i i I 缸总 费 用 为 1 ． 2 5 万元，价 值 2 ． 0 5 万元利澜达 0 ． 8 刀 元 参考文献 l 胡荣泽等． 辩束顷粒和孔隙龇量． 2刘 济 匣译 ． 电子探 X射线 显微 分 析仪 3曹 升 明 ． f 葭 压 技 术基 础 知 ． 维普资讯