本發(fā)明涉及涂料領(lǐng)域，且特別涉及一種水能機(jī)葉片涂層以及水能機(jī)葉片。
背景技術(shù)：
水能機(jī)又稱為水輪機(jī)，是利用水對水輪機(jī)葉片的沖擊或水對水輪機(jī)的反作用使得水輪機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)，將水能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的一種動(dòng)力機(jī)械設(shè)備，而利用發(fā)電機(jī)可將這種機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，因此，水輪機(jī)廣泛應(yīng)用于發(fā)電服務(wù)。水輪機(jī)的葉片常年受到水的沖擊、侵泡，使得葉片容易被水中的沙石等磨損并被水中的微生物或酸堿進(jìn)行化學(xué)或生物氧化腐蝕葉片表面，使得葉片破損甚至不能正常使用降低能量轉(zhuǎn)換的效率。因此，為了保護(hù)水輪機(jī)葉片、降低葉片的損耗速度、減少葉片檢修的次數(shù)等，研究者對葉片表面進(jìn)行保護(hù)處理即對葉片表面覆蓋一層涂層，該涂層一般為金屬陶瓷涂層，具有良好的耐磨和耐腐蝕性。
但是，由于冬季溫度降低我國大部分地區(qū)均有降雪或降雨，此時(shí)，水流受到溫度、季節(jié)、區(qū)域等影響會(huì)凝結(jié)成冰，影響水輪機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，且水輪機(jī)葉片表面由于有水的附著也容易形成冰層或冰晶，水輪機(jī)葉片不能正常旋轉(zhuǎn)或不能承受水流沖擊，影響水輪機(jī)的正常運(yùn)行。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種水能機(jī)葉片涂層，此涂層具有耐磨耐腐蝕抗結(jié)冰的效果。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種水能機(jī)葉片，通過噴涂具有耐磨耐腐蝕抗結(jié)冰效果的涂層使得水能機(jī)葉片耐磨耐腐蝕抗結(jié)冰功能。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：
本發(fā)明提出一種水能機(jī)葉片涂層，重量份計(jì)，該涂層主要由60-90份碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末、10-20份納米級(jí)強(qiáng)化粉末、10-20份抗結(jié)冰粉末以及20-40份黏結(jié)劑制成。其中，碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末選自WC-Co-Cr、WC-Ni-Cr、WC-Ti-Cr、WC-Fe-Cr、WC-Ni-Co、WC-Ti-Co、WC-Fe-Co中的任意一種或多種；納米級(jí)強(qiáng)化粉末選自Al2O3、CeO2、TiO2中的一種；抗結(jié)冰粉末選自聚四氟乙烯、三氟氯乙烯-全氟烷基乙烯基醚樹脂、二氧化硅-聚氨酯、聚二甲基硅氧烷中的一種；黏結(jié)劑選自聚丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯聚合物、聚異腈酸酯中的一種。
本發(fā)明提出一種水能機(jī)葉片，水能機(jī)葉片表面噴涂有涂層。
本發(fā)明實(shí)施例的水能機(jī)葉片涂層以及水能機(jī)葉片的有益效果是：該水能機(jī)葉片涂層的減少水流的沖擊對水能機(jī)葉片的損耗，其中碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末能夠減少水流中沙礫、石塊等在水能機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)二者發(fā)生的激烈碰撞對葉片造成的磨損，以及降低水中微生物、酸堿等對水能機(jī)葉片的腐蝕，延長水能機(jī)葉片的使用壽命，縮短檢修次數(shù)，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。同時(shí)，在溫度較低的情況下，由于有抗結(jié)冰粉末的存在，水能機(jī)葉片表面不易結(jié)冰，水能機(jī)可正常使用，擴(kuò)大的水能機(jī)的使用范圍。納米級(jí)強(qiáng)化粉末增強(qiáng)了碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末的耐磨、耐腐蝕的功效。黏結(jié)劑有機(jī)的將幾種粉末結(jié)合，增強(qiáng)了他們各自的功效，同時(shí)增加了與基材之間的結(jié)合強(qiáng)度。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
下面對本發(fā)明實(shí)施例的水能機(jī)葉片涂層以及水能機(jī)葉片進(jìn)行具體說明。
本發(fā)明實(shí)施例提供的一種水能機(jī)葉片涂層，對應(yīng)發(fā)明內(nèi)容的技術(shù)方案重量份計(jì)，該水能機(jī)葉片涂層主要由60-90份碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末、10-20份納米級(jí)強(qiáng)化粉末、10-20份抗結(jié)冰粉末以及20-40份黏結(jié)劑制成。
碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末是一種結(jié)合了金屬韌性和陶瓷的硬度的一種新型涂層粉末，將其噴涂于基材表面增加了基材表面的抗磨和抗腐蝕的能力，碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末主要是通過噴霧干燥-直接碳化法、化學(xué)沉淀法、真空還原碳化法、高能磨球法等制備。在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末選自WC-Co-Cr、WC-Ni-Cr、WC-Ti-Cr、WC-Fe-Cr、WC-Ni-Co、WC-Ti-Co、WC-Fe-Co中的任意一種或多種。
其中以重量份計(jì)，WC-Co-Cr由65-85份WC粉，15-30份Co粉，15-30份Cr3O2粉制成；WC-Ni-Cr由65-85份WC粉，15-30份Ni粉，15-30份Cr3O2粉制成；WC-Ti-Cr由65-85份WC粉，15-30份Ti粉，15-30份Cr3O2粉制成；WC-Fe-Cr由65-85份WC粉，15-30份Fe粉，15-30份Cr3O2粉制成；WC-Ni-Co由65-85份WC粉，15-30份Ni粉，15-30份Co粉制成；WC-Ti-Co由65-85份WC粉，15-30份Ti粉，15-30份Co粉制成；WC-Fe-Co由65-85份WC粉，15-30份Fe粉，15-30份Co粉制成。采用上述比例能夠高效的制備所述的碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末。
納米級(jí)強(qiáng)化粉末是指將粉末的粒徑為納米級(jí)別，在本發(fā)明中起到提升水能機(jī)葉片涂層的耐磨耐腐蝕的效果。在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，納米級(jí)強(qiáng)化粉末選自Al2O3、CeO2、TiO2中的一種。納米級(jí)Al2O3粉末粒徑小，表面原子比例高，具有獨(dú)特的體積效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和宏觀軌道效應(yīng)可降低摩擦磨損。納米級(jí)CeO2粉末晶粒細(xì)化程度高能夠明顯的提升復(fù)合物抗氧化耐腐蝕的性能。納米級(jí)TiO2粉末以其優(yōu)良的性質(zhì)如大的比表面積、穩(wěn)定的理化特性、能夠有效降低水中游離金屬離子、微生物等，從而將具有TiO2粉末的水能機(jī)葉片涂層涂覆在水能機(jī)葉片的表面，進(jìn)而使得降低水能機(jī)葉片金屬的腐蝕以及增強(qiáng)葉片的耐磨損力。
抗結(jié)冰粉末能夠有效的防止水能機(jī)葉片表面形成冰層，即使形成冰層也能有效降低冰層的覆蓋面積以及厚度，使得水能機(jī)能夠在低溫環(huán)境下正常運(yùn)行。抗結(jié)冰粉末主要分為犧牲性涂層和疏水性涂層，犧牲性涂層是通過在表面釋放抗結(jié)冰劑或油脂類物質(zhì)，降低冰的凍粘強(qiáng)度；疏水性涂層則是通過降低表面能從而降低冰在基材表面的附著力，從而減少覆冰量。在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，抗結(jié)冰粉末選自聚四氟乙烯、三氟氯乙烯-全氟烷基乙烯基醚樹脂、二氧化硅-聚氨酯、聚二甲基硅氧烷中的一種。
聚四氟乙烯，簡寫為PTFE，一般稱作“不粘涂層”或“易清潔物料。這種材料具有抗酸抗堿、抗各種有機(jī)溶劑，具有耐化學(xué)腐蝕的特點(diǎn)，同時(shí)，具有不粘附的特性是固體材料中最小的表面張力，不粘附任何物質(zhì)。
三氟氯乙烯-全氟烷基乙烯基醚樹脂是一種含氟樹脂，具有良好的耐腐蝕、耐化學(xué)性、斥水斥油性和低的摩擦系數(shù)，能夠有效的防止冰層的覆蓋。
二氧化硅-聚氨酯是對二氧化硅進(jìn)行化學(xué)修飾合成得到含有雙鍵的二氧化硅后與聚氨酯表面接枝，得到結(jié)構(gòu)穩(wěn)固表面粗糙，具有疏水性合成材料。
聚二甲基硅氧烷，也稱為二甲基硅油，是一種疏水類的有機(jī)硅物料。聚二甲基硅氧烷的化學(xué)狀態(tài)二甲基硅油，無色或淺黃色液體，無味，透明度高，具有耐熱性、耐寒性、黏度隨溫度變化小、防水性、表面張力小。二甲基硅油無毒無味，具有生理惰性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、疏水性好。
黏結(jié)劑能夠高效的將抗結(jié)冰粉末、納米級(jí)強(qiáng)化粉末以及碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末有效的黏結(jié)在一起，使得各組分能夠共同發(fā)揮各自的作用并互補(bǔ)增強(qiáng)各組分的作用，同時(shí)增強(qiáng)了涂層于水能機(jī)葉片表面的結(jié)合能力。不添加黏結(jié)劑雖然各組分也能發(fā)揮各自功效，但涂層整體耐磨抗腐蝕坑結(jié)冰能力均會(huì)急劇降低，甚至喪失部分功效。黏結(jié)劑借助其的粘附性將兩種分離的材料黏結(jié)在一起。在本發(fā)明較佳實(shí)施例中，黏結(jié)劑選自聚丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯聚合物、聚異腈酸酯中的一種。
聚丙烯酸酯是以丙烯酸酯類為單體的均聚物或共聚物。其具有高強(qiáng)度、耐沖擊、耐候性佳、可油面粘接、使用方便、抗沖擊及剪切力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。乙烯-醋酸乙烯聚合物具有良好的耐水性、不吸水、防潮、耐腐蝕性、耐海水、油脂、酸、堿等化學(xué)品腐蝕，易于進(jìn)行熱壓、貼合等加工。聚異腈酸酯是由多異氰酸酯單體或其低分子衍生物組成，具有較高的反應(yīng)活性，能與許多表面含有活潑氫原子的被粘材料，且固化后含氨基甲酸酯、脲鍵以及極性較強(qiáng)的鍵和基團(tuán)，易和基材之間產(chǎn)生次價(jià)鍵，這些化學(xué)粘合力和物理粘合力共同作用的結(jié)果是使被粘基材之間產(chǎn)生較高的粘接強(qiáng)度。
本發(fā)明提供的水能機(jī)葉片涂層具有耐磨耐腐蝕抗結(jié)冰的功效。涂有該涂層的水能機(jī)葉片在使用過程中得到了涂層的保護(hù)，減少葉片在轉(zhuǎn)動(dòng)過程或沖擊中于水中固體物質(zhì)發(fā)生碰撞造成的葉片磨損，降低水中金屬、微生物等對水能機(jī)葉片的腐蝕，延長水能機(jī)葉片的使用壽命，縮短檢修次數(shù)。同時(shí)，在冬季溫度較低的情況下，由于有抗結(jié)冰粉末的疏水性質(zhì)，冰層不易形成或者覆蓋于水能機(jī)葉片表面，水能機(jī)可正常使用。
本發(fā)明還提供了上述噴涂有涂層的水能機(jī)葉片，其中制備該水能機(jī)葉片包括以下步驟：激光噴涂方法是將碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末、納米級(jí)強(qiáng)化粉末、抗結(jié)冰粉末與黏結(jié)劑混勻，得到混合原料；將混合原料均勻鋪設(shè)與水能機(jī)葉片表面，使用激光對噴涂有涂層的水能機(jī)葉片表面進(jìn)行掃射；或利用噴射設(shè)備將混合原料噴向水能機(jī)葉片，并同時(shí)進(jìn)行激光掃射；待所述混合原料熔融且均勻分布于水能機(jī)葉片表面后，冷卻至室溫，形成水能機(jī)葉片涂層。
以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的特征和性能作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
實(shí)施例1
本實(shí)施例提供的一種水能機(jī)葉片涂層，其主要由60mg碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末、10mg納米級(jí)強(qiáng)化粉末、10mg抗結(jié)冰粉末以及20mg黏結(jié)劑制成。其中，碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末是WC-Co-Cr，納米級(jí)強(qiáng)化粉末是：Al2O3，抗結(jié)冰粉末是聚四氟乙烯，黏結(jié)劑是聚丙烯酸酯。
其中，WC-Co-Cr是由65mgWC粉，15mgCo粉，15mgCr3O2粉制成。在氬氣的保護(hù)狀態(tài)下將65mgWC粉，15mgCo粉加入高能球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，在200r/min條件下球磨5小時(shí)后加入15mgCr3O2粉球磨12小時(shí)得到WC-Co-Cr粉末。
噴涂有該涂層的水能機(jī)葉片的制備方法如下：
將60mgWC-Co-Cr粉末、10mg納米級(jí)Al2O3粉末、10mg聚四氟乙烯以及20mg聚丙烯酸酯均勻混合，得到第一混合原料；將第一混合原料分為3份，先將其中一份均勻涂抹與水能機(jī)葉片表面，而后用將水能機(jī)葉片放入裝有激光掃射部件的真空恒溫烘箱內(nèi)，開啟烘箱，抽取真空，使得烘箱內(nèi)溫度達(dá)到1000℃，開啟激光掃射，對涂抹有第一混合原料的水能機(jī)葉片表面進(jìn)行掃射，使得第一混合原料熔融，關(guān)閉激光掃射，烘箱內(nèi)保持溫度為1000℃，而后以15℃/min的速率緩慢降低烘箱內(nèi)溫度至室溫，使得水能機(jī)葉片表面形成均勻的第一涂層。剩余二份第一混合原料分別重復(fù)形成第一涂層的步驟，使得水能機(jī)葉片表面形成第二涂層以及第三涂層。通過上述噴涂步驟制備得到表面噴涂有所述涂層的水能機(jī)葉片。
實(shí)施例2
本實(shí)施例與實(shí)施1的區(qū)別在于：本實(shí)施例提供的一種水能機(jī)葉片涂層，其主要由65mg碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末、15mg納米級(jí)強(qiáng)化粉末、15mg抗結(jié)冰粉末以及25mg黏結(jié)劑制成。其中，碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末包括30mgWC-Ni-Cr、35mgWC-Ti-Cr，納米級(jí)強(qiáng)化粉末是CeO2，抗結(jié)冰粉末是三氟氯乙烯-全氟烷基乙烯基醚樹脂，黏結(jié)劑是乙烯-醋酸乙烯聚合物。
WC-Ni-Cr是由70mgWC粉，20mgNi粉，20mg Cr3O2粉制成。在氬氣的保護(hù)狀態(tài)下將70mgWC粉，20mgNi粉以及20mg Cr3O2粉加入高能球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，在200r/min條件下加入球磨12小時(shí)得到WC-Ni-Cr粉末。
WC-Ti-Cr是由65mgWC粉，20mgTi粉，20mg Cr3O2粉制成。在氬氣的保護(hù)狀態(tài)下將65mgWC粉，20mgTi粉和20mg Cr3O2粉加入高能球磨機(jī)中進(jìn)行球磨，在200r/min條件下球磨12小時(shí)得到WC-Ni-Cr粉末。
水能機(jī)葉片涂層通過激光噴涂于水能機(jī)葉片表面的制備步驟與實(shí)施1一致。
實(shí)施例3
本實(shí)施例與實(shí)施例1中的主要區(qū)別在于：本實(shí)施例提供的一種水能機(jī)葉片涂層，其主要由75mg碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末、18mg納米級(jí)強(qiáng)化粉末、20mg抗結(jié)冰粉末以及30mg黏結(jié)劑制成。其中，碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末包括30mgWC-Co-Cr、30mgWC-Ni-Cr以及15mg WC-Fe-Cr,納米級(jí)強(qiáng)化粉末是TiO2，抗結(jié)冰粉末是二氧化硅-聚氨酯，黏結(jié)劑是聚異腈酸酯。
WC-Co-Cr是由75mgWC粉，30mgCo粉，25mgCr3O2粉制成。WC-Ni-Cr是由80mgWC粉，25mgNi粉，30mgCr3O2粉制成。WC-Fe-Cr是由65mgWC粉，15mgFe粉，20mgCr3O2粉制成。WC-Co-Cr、WC-Ni-Cr以及WC-Fe-Cr的制備方法與實(shí)施1一致。
噴涂有該涂層的水能機(jī)葉片的制備方法如下：
30mgWC-Co-Cr、30mgWC-Ni-Cr、15mg WC-Fe-Cr、18mg TiO2、20mg二氧化硅-聚氨酯以及30mg聚異腈酸酯均勻混合，得到第二混合原料；將第二混合原料分為3份，用將水能機(jī)葉片放入側(cè)壁裝有激光掃射部件以及與激光掃射部件相對的噴射部件的真空恒溫烘箱內(nèi)，開啟烘箱，抽取真空，使得烘箱內(nèi)溫度達(dá)到1000℃，同時(shí)開啟激光掃射以及噴射部件，使得噴射部件噴射出來的第二混合原料恰好落入激光掃射的范圍，并使得第二混合原料熔融并均勻覆蓋在水能機(jī)葉片表面，關(guān)閉激光掃射及噴射部件，烘箱內(nèi)保持溫度為1000℃，而后以15℃/min的速率緩慢降低烘箱內(nèi)溫度至室溫，使得水能機(jī)葉片表面形成均勻的第一涂層。剩余二份第二混合原料分別重復(fù)形成第一涂層的步驟，使得水能機(jī)葉片表面形成第二涂層以及第三涂層。通過上述噴涂步驟制備得到表面噴涂有所述涂層的水能機(jī)葉片。
實(shí)施例4
本實(shí)施例與實(shí)施例2中的主要區(qū)別在于：本實(shí)施例提供的一種水能機(jī)葉片涂層，其85mg碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末、20mg納米級(jí)強(qiáng)化粉末、10mg抗結(jié)冰粉末以及35mg黏結(jié)劑制成。其中，碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末包括15mgWC-Ni-Co、20mgWC-Ti-Cr、20mgWC-Fe-Cr以及30mgWC-Ti-Co,納米級(jí)強(qiáng)化粉末是Al2O3，抗結(jié)冰粉末是二氧化硅-聚氨酯，黏結(jié)劑是乙烯-醋酸乙烯聚合物。
WC-Ti-Cr是由70mgWC粉，15mgTi粉，25mgCr3O2粉制成。WC-Fe-Cr是由85mgWC粉，20mgFe粉，30mgCr3O2粉制成。WC-Ni-Co是由75mgWC粉，25mgNi粉，15mgCo粉制成。WC-Ti-Co是由65mgWC粉，30mgTi粉，15mgCo粉制成。WC-Ni-Co、WC-Ti-Cr、WC-Fe-Cr以及WC-Ti-Co的制備方法與實(shí)施例2的制備方法一致。水能機(jī)葉片涂層通過激光噴涂于水能機(jī)葉片表面的制備步驟與實(shí)施2一致。
實(shí)施例5
本實(shí)施例與實(shí)施例3中的主要區(qū)別在于：本實(shí)施例提供的一種水能機(jī)葉片涂層，其90mg碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末、18mg納米級(jí)強(qiáng)化粉末、18mg抗結(jié)冰粉末以及40mg黏結(jié)劑制成。其中，碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末包括15mgWC-Co-Cr、20mgWC-Ni-Cr、20mgWC-Ni-Co、20mgWC-Ti-Co以及15mgWC-Fe-Co,納米級(jí)強(qiáng)化粉末是CeO2，抗結(jié)冰粉末是聚二甲基硅氧烷，黏結(jié)劑是聚異腈酸酯。
WC-Co-Cr是由70mgWC粉，20mgCo粉，20mgCr3O2粉制成。WC-Ni-Cr是由67mgWC粉，18mgNi粉，22mgCr3O2粉制成。WC-Ni-Co是由63mgWC粉，19mgNi粉，27mgCo粉制成。WC-Ti-Co是由84mgWC粉，16mgTi粉，29mgCo粉制成。WC-Fe-Co是由67mgWC粉，19mgFe粉，25mgCo粉制成。WC-Co-Cr、WC-Ni-Cr、WC-Ni-Co、WC-Ti-Co以及WC-Fe-Co的制備方法與實(shí)施例2的制備方法一致。水能機(jī)葉片涂層通過激光噴涂于水能機(jī)葉片表面的制備步驟與實(shí)施2一致。
實(shí)施例6
本實(shí)施例與實(shí)施例3中的主要區(qū)別在于：本實(shí)施例提供的一種水能機(jī)葉片涂層，其90mg碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末、14mg納米級(jí)強(qiáng)化粉末、15mg抗結(jié)冰粉末以及27mg黏結(jié)劑制成。其中，碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末包括15mgWC-Ni-Cr、20mg WC-Ti-Cr、10mgWC-Fe-Cr、15mgWC-Ni-Co、20mgWC-Ti-Co以及10mgWC-Fe-Co,納米級(jí)強(qiáng)化粉末是CeO2，抗結(jié)冰粉末是聚四氟乙烯，黏結(jié)劑是乙烯-醋酸乙烯聚合物。
WC-Ni-Cr是由75mgWC粉，15mgNi粉，25mgCr3O2粉制成。WC-Ti-Cr是由83mgWC粉，28mgTi粉，17mgCr3O2粉制成。WC-Fe-Cr是由77mgWC粉，28mgFe粉，29mgCr3O2粉制成。WC-Ni-Co是由84mgWC粉，15mgNi粉，24mgCo粉制成。WC-Ti-Co是由70mgWC粉，25mgTi粉，25mgCo粉制成。WC-Fe-Co是由85mgWC粉，15mgFe粉，30mgCo粉制成。WC-Ni-Cr、WC-Ti-Cr、WC-Fe-Cr、WC-Ni-Co、WC-Ti-Co以及WC-Fe-Co的制備方法與實(shí)施例2的制備方法一致。水能機(jī)葉片涂層通過激光噴涂于水能機(jī)葉片表面的制備步驟與實(shí)施2一致。
實(shí)施例7
本實(shí)施例與實(shí)施例3中的主要區(qū)別在于：本實(shí)施例提供的一種水能機(jī)葉片涂層，其90mg碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末、12mg納米級(jí)強(qiáng)化粉末、17mg抗結(jié)冰粉末以及33mg黏結(jié)劑制成。其中，碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末包括16mgWC-Co-Cr、13mgWC-Ni-Cr、14mg WC-Ti-Cr、7mgWC-Fe-Cr、14mgWC-Ni-Co、18mgWC-Ti-Co以及8mgWC-Fe-Co,納米級(jí)強(qiáng)化粉末是TiO2，抗結(jié)冰粉末是聚二甲基硅氧烷，黏結(jié)劑是乙烯-醋酸乙烯聚合物。
WC-Co-Cr是由85mgWC粉，17mgCo粉，28mgCr3O2粉制成。WC-Ni-Cr是由77mgWC粉，28mgNi粉，17mgCr3O2粉制成。WC-Ti-Cr是由74mgWC粉，25mgTi粉，27mgCr3O2粉制成。WC-Fe-Cr是由83mgWC粉，17mgFe粉，15mgCr3O2粉制成。WC-Ni-Co是由80mgWC粉，30mgNi粉，20mgCo粉制成。WC-Ti-Co是由75mgWC粉，20mgTi粉，20mgCo粉制成。WC-Fe-Co是由70mgWC粉，25mgFe粉，15mgCo粉制成。WC-Co-Cr、WC-Ni-Cr、WC-Ti-Cr、WC-Fe-Cr、WC-Ni-Co、WC-Ti-Co以及WC-Fe-Co的制備方法與實(shí)施例1的制備方法一致。水能機(jī)葉片涂層通過激光噴涂于水能機(jī)葉片表面的制備步驟與實(shí)施1一致。
實(shí)施例8
本實(shí)施例與實(shí)施例7中的主要區(qū)別在于：本實(shí)施例提供的一種水能機(jī)葉片涂層，其70mg碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末、15mg納米級(jí)強(qiáng)化粉末、20mg抗結(jié)冰粉末以及30mg黏結(jié)劑制成。其中，碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末包括20mgWC-Co-Cr、25mgWC-Ni-Co以及25mgWC-Fe-Co,納米級(jí)強(qiáng)化粉末是Al2O3，抗結(jié)冰粉末是二氧化硅-聚氨酯，黏結(jié)劑是聚丙烯酸酯。
WC-Co-Cr是由85mgWC粉，25mgCo粉，30mgCr3O2粉制成。WC-Ni-Co是由70mgWC粉，20mgNi粉，20mgCo粉制成。WC-Fe-Co是由85mgWC粉，28mgFe粉，20mgCo粉制成。WC-Co-Cr、WC-Ni-Co以及WC-Fe-Co的制備方法與實(shí)施例1的制備方法一致。水能機(jī)葉片涂層通過激光噴涂于水能機(jī)葉片表面的制備步驟與實(shí)施1一致。
實(shí)施例9
本實(shí)施例碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末的制備以及其各組分的制備與實(shí)施例8一致且將涂層噴涂于水能機(jī)葉片的方法也與實(shí)施例8一致，其與實(shí)施例8中的主要區(qū)別在于使用的碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末成分不同：碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末為85mg,其包括25mgWC-Co-Cr、20mgWC-Ni-Co以及35mgWC-Fe-Co。
實(shí)施例10
本實(shí)施例碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末的制備以及其各組分的制備與實(shí)施例8一致且將涂層噴涂于水能機(jī)葉片的方法也與實(shí)施例8一致，其與實(shí)施例8中的主要區(qū)別在于使用的碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末成分不同：碳化鎢類金屬陶瓷涂層粉末為75mg,其包括25mgWC-Co-Cr、15mgWC-Ti-Cr以及30mgWC-Ni-Co。
對比例1
WC金屬陶瓷涂層
對比例2
制備實(shí)施例6中未添加黏結(jié)劑的水能機(jī)葉片涂層
對比例3
制備實(shí)施例6中未添加抗結(jié)冰劑的水能機(jī)葉片涂層
試驗(yàn)例1
實(shí)施例1～10中所述水能機(jī)葉片涂層與對比例1～3涂層粉末進(jìn)行涂層結(jié)合強(qiáng)度、涂層孔隙率、耐磨、耐腐蝕、抗結(jié)冰等的對比試驗(yàn)。
涂層結(jié)合強(qiáng)度采用GB/T8642-2002進(jìn)行測試。
孔隙率通過排水法進(jìn)行測試，排水法是利用阿基米德原理來測定涂層的密度。首先，將實(shí)施例1-10的涂層以及對比例1-3的涂層分別從基體上剝離下來，分別稱取相同質(zhì)量的所述涂層，將所述13個(gè)涂層分別清洗并烘干并在天平上稱量，分別稱取干重為20mg(W1)上述13個(gè)涂層，然后用細(xì)金屬絲懸吊于水中，獲得分別13個(gè)濕重(W2)，通過以下公式計(jì)算涂層的孔隙率。
P＝[1-(ρwW1)/ρC(W1-W2)]x100％，其中ρw表示室溫下水的密度，W1為干重，W2為濕重，ρC為WC涂層的理論密度。
耐磨性能通過磨料磨損試驗(yàn)進(jìn)行測試，稱取15mg實(shí)施例1-10以及對比例1-3所述的涂層，上述涂層分別通過磨料磨損機(jī)，分別測定通過磨損機(jī)后涂層的質(zhì)量，涂層質(zhì)量減少越少耐磨能力越強(qiáng)。涂層結(jié)合強(qiáng)度、孔隙率以及耐磨能力測試結(jié)果見表1。
表1.涂層結(jié)合強(qiáng)度、孔隙率以及耐磨能力測試測試結(jié)果
由表1知，根據(jù)實(shí)施例1-10的方法得到的涂層與對比例1對比發(fā)現(xiàn)，新涂層的結(jié)合能力明顯增加，孔隙率明顯降低，耐磨力也顯著提升。實(shí)施例1-10與對比例2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，黏結(jié)劑對于增強(qiáng)結(jié)合能力、耐磨力、減少孔隙率有明顯作用，添加黏結(jié)劑有助于各組分的粘結(jié)，從而提升涂層的整體性能。實(shí)施例1-10與對比例3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)，未添加抗結(jié)冰劑對結(jié)合能力、孔隙率、耐磨力均少許的降低，但相對單純的WC金屬陶瓷材料，其結(jié)合能力、孔隙率、耐磨力也有較大程度的提升。
試驗(yàn)例2
耐腐蝕性能通過鹽霧試驗(yàn)進(jìn)行測試，采用pH為7左右的氯化鈉(5％)水溶液，在相同實(shí)驗(yàn)條件下，噴涂于厚度相同，面積相同的實(shí)施例1-10以及對比例1-3所述的涂層上，通過比較上述13個(gè)涂層出現(xiàn)涂層外觀變化、開始腐蝕的時(shí)間以及腐蝕面積，評(píng)價(jià)耐腐蝕力。涂層表面變化越多，開始腐蝕時(shí)間越早，腐蝕面積越大耐腐蝕能力越差。
抗結(jié)冰能力通過將噴涂有實(shí)施例1-10以及對比例1-3的相同面積基材放置于濕度相同、溫度為-5℃的環(huán)境內(nèi)，通過比較上述13個(gè)涂層表面開始結(jié)冰的時(shí)間，涂層表面覆冰面積、厚度進(jìn)行對比，開始結(jié)冰時(shí)間越早，涂層表面覆冰面積越多、厚度越厚抗結(jié)冰能力越差。涂層耐腐蝕能力以及抗結(jié)冰性能測試結(jié)果見表2。
表2涂層耐腐蝕能力以及抗結(jié)冰性能測試結(jié)果
由表2可知，對比實(shí)施例1-10與對比例1-2的耐腐蝕測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，新涂層的抗腐蝕能力明顯強(qiáng)于一般的WC涂層，不添加黏結(jié)劑和抗結(jié)冰劑對耐腐蝕性均有一定程度的影響。對比實(shí)施例1-10與對比例1-3的抗結(jié)冰測試結(jié)果可知，新涂層的抗結(jié)冰能力顯著提升，開始結(jié)冰的時(shí)間明顯延長，覆冰面積及覆冰厚度明顯降低。未黏結(jié)劑時(shí)，各組分之間黏結(jié)程度不足，造成抗結(jié)冰能力降低。
綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例1-10的水能機(jī)葉片涂層與水能機(jī)葉片有極強(qiáng)結(jié)合力，低孔隙率，并且在使用過程中水能機(jī)葉片涂層能夠?qū)φl能及葉片起到良好的保護(hù)作用，能夠有效的降低水中沙石對水能機(jī)葉片表面的磨損以及水中各種物質(zhì)對水能機(jī)葉片的腐蝕。在低溫環(huán)境下使用時(shí)，能夠有效阻止冰層的形成，減少覆冰面積以及覆冰厚度。
以上所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。