用于材料表面改性的交流電磁鐵裝置及材料表面改性裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于材料表面改性技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于材料表面改性的交流電磁鐵裝置，同時還涉及一種使用該交流電磁鐵裝置的材料表面改性裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]風機葉片是風機的關(guān)鍵部位之一，風機葉片的使用壽命直接關(guān)系到風機的使用壽命。風機葉片工作環(huán)境惡劣，易受磨蝕破壞和冰雪覆蓋。風機葉片覆冰后，會產(chǎn)生很大的危害:覆冰使得葉片原有的翼型改變，大大影響風電機組的載荷和出力，使得風機的發(fā)電效率大打折扣;且覆冰脫落對于現(xiàn)場人員也存在很大的安全隱患。因此，風機葉片需選擇優(yōu)異的防護涂層，實現(xiàn)自清潔。
[0003]涂料防覆冰是風機葉片主動型防護方法之一，主要是利用特種涂料的物理或化學(xué)的作用，使冰融化或者減小冰與物件表面的親和力，從而把冰從表面除去。該種涂料形成的防護涂層需滿足葉片防腐蝕性要求，提高其使用壽命，而且重點考慮抗沖擊耐磨和嚴寒地區(qū)的除冰雪功能，并能為風機葉片提供光滑的空氣動力學(xué)表面，從而增大風機的轉(zhuǎn)化效率；具體要求其具有良好的附著性、高耐磨性、耐候性、耐大氣腐蝕和仿照荷葉原理的除冰雪自清潔功能。
[0004]憎水性涂料能夠降低和基底表面即葉片的附著力，可使凍雨或雪等在凍結(jié)或粘結(jié)到葉片之前在自然力的作用下滑落，明顯降低冰雪在葉片的附著力。荷葉具有天然的憎水性，水珠在荷葉表面能夠輕易滑動而不累積，因其表面的蠟質(zhì)晶體明顯減小了水珠與荷葉面的接觸角，此現(xiàn)象稱為荷葉效應(yīng)。已有研究表明荷葉超憎水的實現(xiàn)與其表面的顯微微米納米-二元尺度結(jié)構(gòu)有關(guān);通過觀察植物葉片表面的微觀結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)在荷葉表面是由微納米粗糙乳突結(jié)構(gòu)和憎水性蠟狀涂層所組成，因此可構(gòu)造具有微納米結(jié)構(gòu)的表面實現(xiàn)憎水性涂料的研究。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，也有根據(jù)荷葉原理形成的納米仿荷葉自潔涂料(如ZS-511)，能夠使水在物體表面猶如在荷葉上一樣滾落而不留水跡，既可以使灰塵顆粒附著在涂層表面呈懸空狀態(tài)，使水與涂層表面的接觸角大大增加，有利于水珠在涂層表面的滾落;同時又根據(jù)涂層的自分層原理，將疏水性物質(zhì)引入丙烯酸乳液中，使涂料在干燥成膜過程中自動分層，從而在涂層表面富集一層疏水層，進一步保證堆積或吸附的污染性微粒在風雨的沖刷下脫離涂層表面，達到自清潔目的。但是，采用該種涂料改性風機葉片，形成的涂層硬度低，難以抵抗風沙吹打。
[0006]現(xiàn)有的通過涂料在風機葉片上形成防護涂層，用于風機葉片防覆冰的方法，效果不理想，還達不到使用的要求。因此，急需一種材料表面改性方法及實現(xiàn)該方法的設(shè)備，實現(xiàn)材料表面疏水改性，從而獲得自清潔風機葉片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種用于材料表面改性的交流電磁鐵裝置，能形成穩(wěn)定且強度適中的定向交變磁場，滿足材料表面疏水改性的磁吸需求。
[0008]本發(fā)明的第二個目的是提供一種使用上述交流電磁鐵裝置的材料表面改性裝置。
[0009]為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0010]用于材料表面改性的交流電磁鐵裝置，包括鐵芯及纏繞在鐵芯外部的交流線圈，所述鐵芯具有用于吸附磁粉或磁粉與鐵粉的吸附端，還包括用于使交流電磁鐵形成定向交變磁場的漏磁板，所述漏磁板上設(shè)有多個用于供所述吸附端定向漏磁的漏磁孔以及處于相鄰漏磁孔之間的導(dǎo)磁部分，所述漏磁孔為直孔且其兩端分別具有用于朝向所述吸附端與待改性材料的開口。
[0011]優(yōu)選的，所述鐵芯為棒狀鐵芯。
[0012]所述鐵芯及交流線圈的外周設(shè)有用于磁屏蔽的磁軛。棒狀鐵芯及交流線圈的外周同軸套設(shè)有管狀的磁軛。磁軛是由硅鋼片迭制而成的軛鐵，作用是約束交流線圈產(chǎn)生的磁力線向外散放，使磁力線束集中在交流線圈周圍，起磁屏蔽作用。
[0013]所述磁軛靠近漏磁板的一端設(shè)有用于安裝漏磁板的凹槽，所述凹槽與漏磁板的安裝部間隙配合。間隙配合是指留出一定的空間，使漏磁板可以上下、左右小幅運動。漏磁板采用磁軛材料，因其磁化作用，會隨著交變磁場而隨機上下振動、左右移動。
[0014]所述漏磁板為柵格板或多孔板。
[0015]優(yōu)選的，所述柵格板的柵格邊長為0.1?0.5mm;所述多孔板的孔徑為0.1?0.5mm，孔間距為0.2?0.5mm。
[0016]磁軛上用于安裝漏磁板的凹槽的側(cè)壁、槽底與漏磁板的安裝部之間的間隙尺寸大于柵格板的柵格邊長或多孔板的孔徑。優(yōu)選的，所述間隙尺寸是柵格板的柵格邊長或多孔板的孔徑的2?3倍。所述漏磁板的厚度為0.2?1.2mm。
[0017]采用本發(fā)明的交流電磁鐵裝置的材料表面改性方法，包括下列步驟:
[0018]I)在材料表面涂覆底漆，在底漆形成干膜之前，在底漆上涂覆磁粉或涂覆鐵粉、磁粉形成磁層；
[0019]2)在磁層上涂覆面漆，在面漆形成干膜之前，采用交流電磁鐵裝置在漆膜表面施加交變磁場使磁粉或使鐵粉、磁粉從漆膜析出并脫離，面漆干膜表面形成微凸起。
[°02°] 一般的，交流電磁鐵裝置的漏磁板與面漆的距離為10?50mm。交變磁場的磁場方向與材料表面的夾角>70°。優(yōu)選的，采用定向垂直交變磁場，磁場的方向垂直于材料表面。交變磁場通過漏磁板使磁粉或使鐵粉、磁粉從漆膜內(nèi)部析出并脫離漆膜表面，面漆表面隨機形成均勾的微凸起。
[0021]本發(fā)明的用于材料表面改性的交流電磁鐵裝置，在鐵芯的吸附端外側(cè)設(shè)有用于使交流電磁鐵形成定向交變磁場的漏磁板，該漏磁板使交流電磁鐵在該處的磁力線均勻分布，從而形成定向穩(wěn)定且強度適中的定向交變磁場，滿足材料表面疏水改性的磁吸需求，同時不至于使面漆與底漆分離、或面漆局部或大面積被剝離。
[0022]采用定向交變磁場使得漆膜內(nèi)部的磁粉或鐵粉、磁粉析出原理是:交流電具有趨膚效應(yīng)，又因交流電方向在不斷地變化，使交流電磁鐵產(chǎn)生的磁場方向也不斷地變化，這種方向變化可攪動磁粉，有助于磁粉迀移;在面漆未將磁粉或未將鐵粉、磁粉凝固前，利用交流電磁鐵裝置因漏磁板形成的垂直交變強磁場，使磁粉或使鐵粉、磁粉從漆膜中因方向變化被攪動和被磁吸而溢出漆膜并脫離表面，因磁粉或磁粉與鐵粉轟擊表面漆膜而殘留的孔隙痕跡，在面漆干膜后表面形成均勻的微凸起，形成具有荷葉效應(yīng)的微納米結(jié)構(gòu)，從而增大材料表面的憎水性，使材料具有良好的表面自清潔效果。
[0023]進一步的，用于安裝漏磁板的凹槽與漏磁板的安裝部間隙配合，使漏磁板在交變磁場的作用下可以隨機上下振動、左右移動；因漏磁板的運動，既能防止被磁吸的鐵粉和/或磁粉堵塞漏磁板的漏磁孔，保證較高的磁粉和/或鐵粉析出效率，又能防止局部磁場強度過大、磁吸作用力過強使面漆與底漆分層，避免面漆漆膜局部或大塊被揭離的情況。
[0024]本發(fā)明的材料表面改性裝置，包括粉料收集裝置和上述的交流電磁鐵裝置，所述粉料收集裝置包括用于設(shè)置在交流電磁鐵裝置的漏磁板下方的抽吸口、用于連接氣栗的出氣口以及設(shè)置于抽吸口與出氣口之間的粉料吸附過濾收集器。
[0025]所述粉料吸附過濾收集器中設(shè)有用于截留磁粉或磁粉與鐵粉的過濾或吸附材料。
[0026]所述粉料收集裝置還包括上端、下端開口的收集筒，所述收集筒的側(cè)壁用于與交流電磁鐵裝置的漏磁板、待改性材料表面圍設(shè)形成粉料收集腔;所述抽吸口位于所述粉料收集腔內(nèi)。
[0027]所述出氣口通過氣體管路連接氣栗;沿氣體流動方向，所述氣體管路上在氣栗下游還設(shè)有調(diào)壓排氣閥。
[0028]所述交流電磁鐵裝置的磁軛與鐵芯之間具有保壓腔室，所述保壓腔室通過漏磁板上的漏磁孔與外部連通;所述氣體管路遠離出氣口的一端與所述保壓腔室相連通，用于使保壓腔室內(nèi)的氣壓大于大氣壓。所述保壓腔室是指磁軛與鐵芯之間的空間，除了漏磁板上的漏磁孔外，其余均處于密封狀態(tài)，密封處需耐2bar氣壓以上。
[0029]進一步的，沿氣體流動方向，所述氣體管路在調(diào)壓排氣閥與保壓腔室之間還依次設(shè)有保壓儲氣罐和調(diào)壓節(jié)流閥。保壓儲氣罐與調(diào)壓節(jié)流閥的作用是保證保壓腔室的氣壓略大于外界大氣壓，使得漏磁板上的漏磁孔處存在向外的氣流和氣壓，從而保證漏磁孔不被磁粉或磁粉與鐵粉堵塞，促使粉體被抽吸口卷吸走，保證不影響交流電磁鐵裝置對漆膜內(nèi)磁粉或磁粉與鐵粉的吸附效果。優(yōu)選的，控制保壓腔室的氣壓為1.1?1.3bar。
[0030]采用本發(fā)明的材料表面改性裝置進行材料表面改性時，交流電磁鐵裝置的漏磁板位于漆膜的上方施加交變磁場，漏磁板與漆膜之間形成磁吸區(qū)，粉料收集裝置的抽吸口位于漏磁板的下方;在氣栗的抽氣作用下，被交流電磁鐵的吸附端磁吸至磁吸區(qū)的鐵粉和/或磁粉，受到的氣體卷吸力大于磁吸力，從而隨著氣流進入粉料吸附過濾收集器，粉料被設(shè)置在粉料吸附過濾收集器中的過濾或吸附材料截留，從而實現(xiàn)粉料的收集;收集的粉料可用于測量粉料析出率或循環(huán)用于材料表面改性。
[0031 ]進一步的，所述粉料收集裝置還包括上端、下端開口的收集筒，收集筒的側(cè)壁與交流電磁鐵裝置的漏磁板、待改性材料表面將磁吸區(qū)圍設(shè)形成粉料收集腔，一方面防止磁吸的粉料受環(huán)境氣流影響發(fā)生飄散，污染環(huán)境;另一方面加強粉料收集腔內(nèi)的氣體流動，進一步防止粉料堵塞漏磁板，提高粉料的回收率，節(jié)約資源。
【附圖說明】
[0032]圖1為實施例1的交流電磁鐵裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖2為圖1中的漏磁板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖3為實施例2的交流電磁鐵裝置的漏磁板的安裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖4為圖3的局部放大圖；
[0036]圖5為實施例3的材料表面改性裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖6為實施例3的材料表面改性裝置的使用狀態(tài)示意圖。
【具體實施方式】
[0038]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的說明。
[0039]實施例1
[0040]本實施例的交流電磁鐵裝置，如圖1所示，包括棒狀鐵芯I及纏繞在棒狀鐵芯I外部的交流線圈2，所述棒狀鐵芯I具有用于吸附磁粉或磁粉與鐵粉的吸附端1-1;所述棒狀鐵芯I及交流線圈2的外周同軸套設(shè)有管狀的用于磁屏蔽的磁軛3，磁軛3的兩端均具有向內(nèi)的環(huán)狀的翻沿；
[0041 ]該交流電磁鐵裝置還包括用于