在电磨磨辊套和/或磨盘瓦的金属基材上加装复合耐磨蚀层的工艺及制备工装的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于耐磨损、抗腐蚀复合材料领域，涉及一种在电磨磨辊套和/或磨盘瓦的金属基材上使用热固性树脂以及结构陶瓷复合形成耐磨蚀层的工艺及制备工装，尤其涉及一种使用热固性树脂将有序排列的结构陶瓷柱及碳化硅颗粒粘接在磨辊套和/或磨盘瓦的金属基材上形成耐磨损以及抗腐蚀层的生产工艺及制备工装。
【背景技术】
[0002]随着工业技术和现代经济的发展，粉体的需求量在多个行业急速增长，作为制粉设备的主要部件磨辊套和/或磨盘瓦的消耗量也在急速增加。尤其是国内火力发电厂在工业发展的促进下发展很快，用于火力发电厂加工煤粉的电磨磨辊套和/或磨盘瓦，每年的消耗量是非常巨大的。目前使用的电磨磨辊套和/或磨盘瓦都主要是合金钢制造的，其耐磨性能差，工作寿命短。若使用碳化硅结构陶瓷制作磨辊套和/或磨盘瓦，则它的抗磨蚀性能极优，使用寿命要比金属制作的磨辊套和/或磨盘瓦的使用寿命长出十几倍甚至几十倍，但是它的制作成本太高，并且抗冲击性能差，不能进入实际应用。若采用粒度范围在F6?F220的碳化硅颗粒，并经过合理的粒度搭配，再与热固性树脂复合制作磨辊套和/或磨盘瓦，则它的抗磨蚀性能也很优秀，虽然使用寿命是金属制作的磨辊套和/或磨盘瓦的使用寿命的两倍到五倍，是306不锈钢的四到五倍，但还是不够理想。多年以来科技工作者和企业一直在做磨辊套和/或磨盘瓦的抗磨蚀研宄工作，近期有比较大的突破成果是在合金钢金属磨辊套和/或磨盘瓦上镶嵌碳化硅陶瓷柱，将磨辊套和/或磨盘瓦的使用寿命提高了 4倍，能耗降低了 10%以上。但是镶嵌碳化硅陶瓷柱的磨辊套和/或磨盘瓦的生产效率低，制造成本高。
【发明内容】
[0003]为了解决【背景技术】中存在的上述技术问题，本发明提供了一种使用热固性树脂将有序排列的结构陶瓷柱及碳化硅颗粒粘接在磨辊套和/或磨盘瓦的金属基材上形成耐磨损层以及抗腐蚀层的工艺及制备工作。
[0004]本发明的技术解决方案是:本发明提供了一种在电磨磨辊套和/或磨盘瓦的金属基材上加装复合耐磨蚀层的工艺，其特殊之处在于:所述工艺包括以下步骤:
[0005]I)选定复合耐磨蚀层的材料；所述复合耐磨蚀层的材料包括结构陶瓷柱、充填料、热固性树脂、辅助材料以及增强材料；
[0006]所述结构陶瓷柱是碳化硅陶瓷柱、氧化铝陶瓷柱、氮化硅结合碳化硅陶瓷柱或碳化硅结合金属陶瓷柱；所述结构陶瓷柱的横截面是多边形的棱柱体或横截面是圆形的圆柱体；所述结构陶瓷柱的横截面是多边形时，所述结构陶瓷柱的横截面是三角形、四边形、六边形和八边形；所述结构陶瓷柱的尺寸包括横截面尺寸以及长度尺寸；所述横截面尺寸是横截面为多边形的对角线或横截面为圆形的直径，所述横截面尺寸在5_?30_之间；所述长度尺寸是20mm?250mm之间；
[0007]所述充填料是碳化硅颗粒以及氧化铝颗粒；所述碳化硅颗粒包括粒径范围大于F30的碳化硅颗粒为大颗粒、粒径范围在F30?FlOO之间的碳化硅颗粒为中颗粒以及粒径范围在FlOO?F220之间的碳化娃颗粒为小颗粒；所述碳化娃颗粒是大颗粒、中颗粒以及小颗粒的任意配比；
[0008]所述热固性树脂是环氧树脂、乙烯基树脂、聚酰亚胺树脂或酚醛树脂；所述热固性树脂采用环氧树脂时，所述环氧树脂是E51?E31环氧树脂或改性环氧树脂；所述乙烯基树脂是通用乙烯基树脂或改性乙烯基树脂；所述热固性树脂的用量是根据碳化硅颗粒的大小及用量确定的，所述辅助材料是根据选用的热固性树脂选取与热固性树脂相应的固化剂、引发剂、稀释剂、消泡剂以及碳化硅超细微粉；所述辅助材料的用量和品种是由所选用的热固性树脂的用量和品种确定；所述碳化硅超细微粉的粒度范围是在O?I μπι之间；所述碳化硅超细微粉的用量是热固性树脂重量的O?2% ;
[0009]所述增强材料包括用于结构陶瓷柱的增强材料以及用于充填料的增强材料；所述用于结构陶瓷柱的增强材料是玻璃纤维或碳纤维；所述纤维制作成纤维编织物；所述纤维编织物制作成子弹带形；所述子弹带形的纤维编织物上设置有用于塞装结构陶瓷柱的塞孔；所述相邻两个塞孔的距离是可调节的，所述相邻两个塞孔的间距是O?30mm ;所述用于充填料的增强材料是短切纤维；所述短切纤维是玻璃纤维以及短切碳纤维中的任意一种；所述短切纤维的长度是0.5?2.5mm ;所述短切纤维的使用重量是碳化硅颗粒重量的O?5% ；
[0010]2)将步骤I)所选取的热固性树脂以及与热固性树脂所对应的固化剂、引发剂、稀释剂以及消泡剂按照已有且确定的化学配比投入搅拌设备里，同时在搅拌设备中按步骤I)所述比例投放碳化硅超细微粉，搅拌均匀制成浆料；将配制成的浆料在真空度达到10?IKPa的真空环境下除去搅拌中产生的气泡后恢复常压备用；
[0011]3)根据电磨磨辊套和/或磨盘瓦的结构参数制备复合耐磨蚀层制备工装；所述复合耐磨蚀层制备工装包括用于制作分体预制件的分体模具以及用于完成整体磨辊套制作的整体模具；
[0012]4)步骤I)所述充填料是干混充填料和/或半浆充填料；
[0013]所述干混充填料是大颗粒碳化硅、中颗粒碳化硅、小颗粒碳化硅以及短切纤维按照步骤I)所述的混合比例分别放入混合设备混合均匀；
[0014]所述半浆充填料是大颗粒碳化硅、中颗粒碳化硅、小颗粒碳化硅、短切纤维按照步骤I)所述的混合比例与步骤2)所制备得到的热固性树脂进行混合制成半浆充填料；
[0015]5)将步骤I)中所选取的结构陶瓷柱塞入步骤I)中子弹带形的纤维编织物上设置的用于塞装结构陶瓷柱的塞孔中并置于步骤3)制备得到的分体模具中；
[0016]6)将步骤4)配制得到的充填料装填在步骤5)中分体模具中并进行真空处理，在真空度达到10?IKPa时，将步骤2)制备得到的浆料缓慢地注入分体模具中直至注满分体模具后继续保持压力；
[0017]7)对分体模具进行加热促使分体模具中的浆料固化，所述加热温度在50°C?200°C之间，加热固化时间I小时?5小时之间；浆料固化后停止加压；缓慢降温到室温，拆除分体模具，完成分体预制件的制作；
[0018]8)在步骤3)得到的整体模具中安装步骤7)所制备得到的分体预制件；在整体模具中相邻两个分体预制件的对接口处再次填充结构陶瓷柱，在相邻两个分体预制件的缝隙里以及分体预制件与整体模具之间的缝隙中填充步骤4)配制得到的充填料，装满并捣压紧密后进行真空处理，在真空度达到10?IKPa时，将步骤2)制备得到的浆料缓慢地注入整体模具中直至注满整体模具后继续保持压力；
[0019]9)对整体模具进行加热促使整体模具中的浆料固化，所述加热温度在50°C?200°C之间，加热固化时间I小时?5小时之间；浆料固化后停止加压；缓慢降温到室温，拆除整体模具，完成在电磨磨辊套和/或磨盘瓦的金属基材上加装复合耐磨蚀层的制备。
[0020]上述步骤I)所述的复合耐磨蚀层的材料中:
[0021]结构陶瓷柱优选是碳化硅陶瓷柱或氮化硅结合碳化硅陶瓷柱；所述结构陶瓷柱的横截面是四边形时，所述结构陶瓷柱的横截面优选正四边形或菱形；所述结构陶瓷柱的横截面是六边形时，所述结构陶瓷柱的横截面优选正六边形或正交对称六边形；所述横截面尺寸是横截面为多边形的对角线或横截面为圆形的直径，所述横截面尺寸在8mm?25mm之间；
[0022]所述充填料所用碳化硅颗粒的最优使用范围是大颗粒、中颗粒以及小颗粒的配比是 40%?60%:30%?40%:10%?20% ；
[0023]所述碳化硅超细微粉的粒度范围是在O?0.5 μπι之间；所述子弹带形的纤维编织物上相邻两个塞孔的间距是O?20mm ;所述用于充填料的增强材料是短切玻璃纤维。
[0024]上述短切纤维的长度是I?2mm。
[0025]上述步骤4)中混合制成半浆充填料的具体实现方式是:
[0026]将大颗粒、中颗粒、小颗粒碳化硅颗粒以及短切纤维分别备好；取出步骤2)制备得到的热固性树脂，将热固性树脂首先与大颗粒碳化硅颗粒混合均匀，然后再将中颗粒碳化硅颗粒混入并搅拌均匀，最后再将小颗粒碳化硅颗粒及短切纤维投入并搅拌均匀，小