【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及鑄鋼表面強化，尤其涉及一種鑄鋼異形管件表面強化方法。
技術(shù)介紹
1、鑄鋼異形管件是一種采用鑄鋼材料制成的、形狀不規(guī)則或非標準的管件，其具有形狀復(fù)雜多樣、強度與韌性高、加工性優(yōu)異、耐腐蝕性好、結(jié)構(gòu)性強等特點。目前，某些鑄鋼異形管件主要采用多層包覆材料實現(xiàn)隔熱，包覆材料能夠有效抑制輻射傳熱和對流傳熱，從而顯著隔絕熱量的傳遞；然而，由于鑄鋼異形管件的表面為諸多連續(xù)不規(guī)則面拼接而成，包覆材料與鑄鋼異形管件之間容易存在包覆不夠緊密、結(jié)合強度低等問題，進而出現(xiàn)空氣間隙，不僅降低隔熱效果，還易出現(xiàn)間隙內(nèi)溫度聚集、導(dǎo)致安全隱患。現(xiàn)有技術(shù)中，解決方法是采用疊拼、錯拼的包覆方式針對不同面進行包覆后，再在外層進行一體化包覆，此種方式雖然能有效避免空氣間隙的形成，當增加了包覆材料的厚度與用量，不僅提升隔熱材料的成本、還極易與周邊相鄰部件產(chǎn)生干涉，極大的限制了使用空間；同時，現(xiàn)有技術(shù)中還存在通過涂膜取代包覆材料，對鑄鋼異形管件進行隔熱的手段，涂膜雖然能夠與鑄鋼異形管件表面緊密貼合、避免接觸面之間產(chǎn)生間隙，但在高溫震動工況下，現(xiàn)有技術(shù)中的涂膜易出現(xiàn)開裂、脫落等問題，導(dǎo)致鑄鋼異形管件基體失去保護，基體直面高溫而出現(xiàn)老化、性能下降、甚至損壞等問題，即現(xiàn)有涂膜的隔熱穩(wěn)定性差、耐復(fù)合環(huán)境（即疲勞、高溫、震動等復(fù)合環(huán)境）性能差。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)的目的在于提供一種鑄鋼異形管件表面強化方法，該方法在鑄鋼異形管件基體表面制備耐高溫、抗熱震、結(jié)合力強的增強型功能涂膜，涂膜
2、本專利技術(shù)的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
3、一種鑄鋼異形管件表面強化方法，包括：
4、步驟一、表面預(yù)處理：對鑄鋼異形管件外壁進行噴砂處理；
5、步驟二、溶液制備：依次將納米二氧化鋯、硅酸鋁纖維、氧化鐵（ fe2 o3）填料、氧化鎂（ mgo）填料、改性環(huán)氧樹脂、六偏磷酸鈉、硅氧烷偶聯(lián)劑、聚乙烯醇加入去離子水中，采用機械攪拌器混合均勻；
6、步驟三、涂膜制備：采用噴槍將步驟二中均勻混合的溶液噴涂至步驟一種預(yù)處理后的鑄鋼異形管件表面，靜置，直至溶液不再流動，再次噴涂，重復(fù)噴涂5～15次；
7、步驟四、固化：將步驟三中噴涂完成的鑄鋼異形管件放入烘箱中進行固化處理，隨后取出、獲得表面涂覆強化涂膜的管件。
8、基于上述方案的進一步優(yōu)化，所述步驟一中噴砂處理的壓力為1～4mpa。
9、基于上述方案的進一步優(yōu)化，所述納米二氧化鋯、硅酸鋁纖維、氧化鐵填料、氧化鎂填料、改性環(huán)氧樹脂、六偏磷酸鈉、硅氧烷偶聯(lián)劑、聚乙烯醇的重量百分比為：15%～25%、8%～15%、3%～6%、2%～4%、15%～25%、2%～3%、2%～3%、1%～2%，其余為去離子水。
10、通過納米二氧化鋯、硅酸鋁纖維、改性環(huán)氧樹脂、六偏磷酸鈉、硅氧烷偶聯(lián)劑與聚乙烯醇的復(fù)配，能夠使得納米二氧化鋯顆粒均勻分散在硅酸鋁纖維的表面，硅酸鋁纖維自身具備導(dǎo)熱系數(shù)低、高強高韌的特征，在涂膜制備過程中，利用特定的配比關(guān)系，促使納米二氧化鋯顆粒被吸附在硅酸鋁纖維的表面后、呈現(xiàn)簇狀聚集分布，從而有效阻礙涂膜中的熱量傳遞，提高隔熱性能；同時，通過均勻分布的簇狀結(jié)構(gòu)，還能夠提高涂膜的致密性，從而在高溫震動工況下產(chǎn)生裂紋時、對裂紋的擴展產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)和橋接，進一步提升涂膜的韌性及涂膜與基體晶粒之間的界面結(jié)合強度，避免高溫震動工況下涂膜出現(xiàn)開裂、脫落等問題。
11、基于上述方案的進一步優(yōu)化，所述改性環(huán)氧樹脂包括聚氨酯、聚砜、氧化石墨烯、e20雙酚a型環(huán)氧樹脂與去離子水；其中，聚氨酯、聚砜、氧化石墨烯、e20雙酚a型環(huán)氧樹脂的重量百分比為10%～20%、5%～15%、0.5%～1%、20%～30%，其余為去離子水。
12、通過聚氨酯、聚砜、氧化石墨烯、e20雙酚a型環(huán)氧樹脂之間的共混，利用聚氨酯的氨基甲酸酯基等極性基團、聚砜的砜基和醚鍵等極性基團與e20雙酚a型環(huán)氧樹脂之間相互作用，增強界面結(jié)合力與相間的黏附力，有效提高改性環(huán)氧樹脂的整體拉伸強度與抗斷裂性能；且聚砜與氧化石墨烯等有效提升聚氨酯在e20雙酚a型環(huán)氧樹脂中的分散性，避免聚氨酯與e20雙酚a型環(huán)氧樹脂因交聯(lián)密度過高或聚氨酯過度聚集纏接而出現(xiàn)過脆、粘性過大等問題（環(huán)氧樹脂過脆或粘性過大不僅導(dǎo)致后續(xù)噴涂困難，還易導(dǎo)致高溫震動工況下涂膜出現(xiàn)開裂、脫落等問題），便于后續(xù)噴涂的同時、進一步增強涂膜高溫震動工況下的穩(wěn)定性；同時，通過特定配方之間共混形成的改性環(huán)氧樹脂，能夠有效形成均勻的三向網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，促進納米二氧化鋯與硅酸鋁纖維簇狀結(jié)構(gòu)的形成，進而提升最終涂膜的強韌性及涂膜與基體之間的強結(jié)合力，進一步避免涂膜出現(xiàn)開裂、脫落等問題。
13、基于上述方案的進一步優(yōu)化，所述步驟二中機械攪拌器混合的轉(zhuǎn)速為500～1200r/min，攪拌時間為20～30min。
14、基于上述方案的進一步優(yōu)化，所述步驟三中涂膜制備的環(huán)境為：溫度不小于20℃、濕度不大于60%。
15、基于上述方案的進一步優(yōu)化，所述步驟三中噴涂時、噴槍中軸線與被噴涂面垂直，噴槍與噴涂面之間的距離為15～25cm，噴涂后靜置時間為1～2h。
16、基于上述方案的進一步優(yōu)化，所述步驟四中固化處理采用階段式升溫工藝，即關(guān)閉爐門后，先升溫至75～85℃、保溫0.8～1.2h，再升溫至95～105℃、保溫0.8～1.2h，然后升溫至140～160℃、保溫1～1.4h，最終升溫至170～190℃、保溫2.8～3.2h。
17、通過階段式升溫以及溫度梯度的控制，不僅能夠避免溫度差異過大或瞬時高溫導(dǎo)致的局部分子間劇烈反應(yīng)、出現(xiàn)固化不均勻等問題，還能夠有效避免分子之間瞬時熱應(yīng)力產(chǎn)生，進而導(dǎo)致涂膜出現(xiàn)斷裂、表面褶皺等問題；此外，階梯式升溫還能夠有效激活納米二氧化鋯、硅酸鋁纖維、改性環(huán)氧樹脂、六偏磷酸鈉、硅氧烷偶聯(lián)劑、聚乙烯醇中的官能團，提高分子間鏈接的緊密度，促使各個官能團之間充分反應(yīng)，提升整個交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的完整性，進而形成完整、有效的三向網(wǎng)狀立體結(jié)構(gòu)，提升整個涂膜的隔熱性能與強韌性的同時，保證涂膜各層之間的緊密結(jié)合，有效避免涂膜制備過程中出現(xiàn)分層、褶皺、變形、脫落等問題。
18、基于上述方案的進一步優(yōu)化，所述步驟四中取出表面涂覆強化涂膜的管件時，關(guān)閉烘箱的加熱電源、并等待爐溫降低60℃以下。
19、以下是本專利技術(shù)方案所具備的技術(shù)效果：
20、本專利技術(shù)通過涂膜對異形鑄鋼管件基體表面進行強化，涂膜功能層與基體之間結(jié)合力高、隔熱性能好，能夠有效貼附于異形鑄鋼管件的各個異形面、不會產(chǎn)生空氣間隙，進而避免溫度聚集點的形成，整個涂膜功能層的隔熱性能優(yōu)異；同時，本專利技術(shù)的涂膜與基體之間粘附性強、涂膜拉伸強度與抗斷裂性能高，在高溫-震本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種鑄鋼異形管件表面強化方法，其特征在于：包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄鋼異形管件表面強化方法，其特征在于：所述步驟一中噴砂處理的壓力為1～4MPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鑄鋼異形管件表面強化方法，其特征在于：所述納米二氧化鋯、硅酸鋁纖維、氧化鐵填料、氧化鎂填料、改性環(huán)氧樹脂、六偏磷酸鈉、硅氧烷偶聯(lián)劑、聚乙烯醇的重量百分比為：15%～25%、8%～15%、3%～6%、2%～4%、15%～25%、2%～3%、2%～3%、1%～2%，其余為去離子水。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鑄鋼異形管件表面強化方法，其特征在于：所述步驟二中機械攪拌器混合的轉(zhuǎn)速為500～1200r/min，攪拌時間為20～30min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄鋼異形管件表面強化方法，其特征在于：所述步驟三中涂膜制備的環(huán)境為：溫度不小于20℃、濕度不大于60%。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種鑄鋼異形管件表面強化方法，其特征在于：所述步驟三中噴涂時、噴槍中軸線與被噴涂面垂直，噴槍與噴涂面之間的距離為15～25cm，噴涂后靜置時間
7.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種鑄鋼異形管件表面強化方法，其特征在于：所述步驟四中固化處理采用階段式升溫工藝，即關(guān)閉爐門后，先升溫至75～85℃、保溫0.8～1.2h，再升溫至95～105℃、保溫0.8～1.2h，然后升溫至140～160℃、保溫1～1.4h，最終升溫至170～190℃、保溫2.8～3.2h。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種鑄鋼異形管件表面強化方法，其特征在于：所述步驟四中取出表面涂覆強化涂膜的管件時，關(guān)閉烘箱的加熱電源、并等待爐溫降低60℃以下。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種鑄鋼異形管件表面強化方法，其特征在于：包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄鋼異形管件表面強化方法，其特征在于：所述步驟一中噴砂處理的壓力為1～4mpa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鑄鋼異形管件表面強化方法，其特征在于：所述納米二氧化鋯、硅酸鋁纖維、氧化鐵填料、氧化鎂填料、改性環(huán)氧樹脂、六偏磷酸鈉、硅氧烷偶聯(lián)劑、聚乙烯醇的重量百分比為：15%～25%、8%～15%、3%～6%、2%～4%、15%～25%、2%～3%、2%～3%、1%～2%，其余為去離子水。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種鑄鋼異形管件表面強化方法，其特征在于：所述步驟二中機械攪拌器混合的轉(zhuǎn)速為500～1200r/min，攪拌時間為20～30min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鑄鋼異形管件表面強化方法，其特征在于：所...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：叢大龍，詹青青，宋凱強，劉博，楊九州，王樂，李立，劉正濤，代野，陳大軍，陳漢賓，吳廈，
申請(專利權(quán))人：中國兵器裝備集團西南技術(shù)工程研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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