一种耐磨损水轮机转轮叶片涂层的制备方法与流程

本发明涉及叶片涂层，特别涉及一种耐磨损水轮机转轮叶片涂层的制备方法。

背景技术：

1、水轮机转轮叶片磨损缺陷是水电站普遍存在的问题，严重影响着机组整体的安全运行，因而对此类缺陷的检查和处理工作是水电厂的重要工作。为了有效控制和减少转轮叶片损失，对转轮叶片损伤产生的原因进行修复，并积极采取一些有针对性的预防措施，以避免该问题的发生，有利于确保水轮发电机组的安全、可靠、经济运行。

2、水轮机转轮叶片的磨损形式主要为机械磨损和腐蚀磨损。传统的方法是采用高硬度材料制作转轮叶片抗磨损，如铸铁、铜合金等。但这些材料在受到腐蚀作用时会发生严重的形变，导致转轮叶片寿命大幅降低。因此，寻找一种耐磨损水轮机转轮叶片涂层成为当前研究的热点。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是研究一种耐磨损水轮机转轮叶片涂层的制备方法，制成耐磨损、强度高的转轮叶片涂层。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

3、一种耐磨损水轮机转轮叶片涂层的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤01、确定转轮叶片涂层的制备方法，采用聚乙烯醇溶液、氮化硅粉、磷酸盐、填充剂和粘结剂共烧结制备转轮叶片涂层；

5、步骤02、制备氮化硅粉体；

6、步骤03、将氮化硅粉、磷酸盐和填充剂预混合、粉碎和过筛，得到a组分；

7、步骤04、在聚乙烯醇溶液中加入粘结剂，搅拌均匀，得到b组分；

8、步骤05、将a组分和b组分按比例混合，多次涂覆与试样表面，达到设计厚度后进行烧结。

9、作用机理如下：利用聚乙烯醇将氮化硅分子粘合固化，并辅以磷酸盐、填充剂和粘结剂，进一步填充氮化硅与聚乙烯醇间的空隙，使得制备得叶片涂层整体性好，进而提高氮化硅在叶片涂层内的连接稳定性，使得氮化硅优秀的耐磨损性能得以展现。

10、本发明的有益效果是：磷酸盐作为粘结剂的固化剂，提高粘结剂的固化程度，进而提高叶片涂层强度，同时磷酸盐还是金属钝化剂，可抑制叶片腐蚀，再辅以填充剂和粘结剂，进一步提高叶片涂层的耐磨性；聚乙烯醇作为乳化剂和粘合剂，将氮化硅粉充分粘合固化，形成稳定的聚合结构；氮化硅硬度大、耐磨损，高温时抗氧化，添加氮化硅制作的叶片涂层，耐磨、耐温性好；本发明通过将聚乙烯醇溶液、氮化硅粉、磷酸盐、填充剂和粘结剂共烧结制备的转轮叶片涂层，工艺简单，制得的叶片涂层耐磨损、耐高温，可满足转轮叶片的高温、高磨损工况需求。

11、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

12、进一步，步骤02具体为，将纯硅粉在300至1500℃的氮气气氛中反应得到块状氮化硅，再将块状氮化硅粉碎、磨细和纯化。

13、进一步，纯硅粉粒径不大于10微米，纯度在95％以上。

14、进一步，步骤03中a组分按百分含量计的以下组分组成：氮化硅粉30％-38％、磷酸盐25％-35％和填充剂22％-33％。

15、进一步，磷酸盐为磷酸硅；填充剂为三氧化二铝。

16、进一步，步骤04中b组分按质量百分比计量的以下组分组成：聚乙烯醇溶液80％-90％，粘结剂8％-18％。

17、进一步，粘结剂为液体硅酸钾。

18、进一步，步骤05中a组分和b组分的质量比为1：0.8-1.3。

19、进一步，聚乙烯醇溶液的质量分数为3％。

技术特征：

1.一种耐磨损水轮机转轮叶片涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1一种耐磨损水轮机转轮叶片涂层的制备方法，其特征在于，步骤02具体为，将纯硅粉在300至1500℃的氮气气氛中反应得到块状氮化硅，再将块状氮化硅粉碎、磨细和纯化。

3.根据权利要求2一种耐磨损水轮机转轮叶片涂层的制备方法，其特征在于，纯硅粉粒径不大于10微米，纯度在95％以上。

4.根据权利要求1一种耐磨损水轮机转轮叶片涂层的制备方法，其特征在于，步骤03中a组分按百分含量计的以下组分组成：氮化硅粉30％-38％、磷酸盐25％-35％和填充剂22％-33％。

5.根据权利要求4一种耐磨损水轮机转轮叶片涂层的制备方法，其特征在于，磷酸盐为磷酸硅；填充剂为三氧化二铝。

6.根据权利要求1一种耐磨损水轮机转轮叶片涂层的制备方法，其特征在于，步骤04中b组分按质量百分比计量的以下组分组成：聚乙烯醇溶液80％-90％，粘结剂8％-18％。

7.根据权利要求6一种耐磨损水轮机转轮叶片涂层的制备方法，其特征在于，粘结剂为液体硅酸钾。

8.根据权利要求1一种耐磨损水轮机转轮叶片涂层的制备方法，其特征在于，步骤05中a组分和b组分的质量比为1：0.8-1.3。

9.根据权利要求1一种耐磨损水轮机转轮叶片涂层的制备方法，其特征在于，聚乙烯醇溶液的质量分数为3％。

技术总结
本发明涉及一种耐磨损水轮机转轮叶片涂层的制备方法，包括确定转轮叶片涂层的制备方法，采用聚乙烯醇溶液、氮化硅粉、磷酸盐、填充剂和粘结剂共烧结制备转轮叶片涂层；制备氮化硅粉体；将氮化硅粉、磷酸盐和填充剂预混合、粉碎和过筛，得到A组分；在聚乙烯醇溶液中加入粘结剂，搅拌均匀，得到B组分；将A组分和B组分按比例混合，多次涂覆与试样表面，达到设计厚度后进行烧结。本发明的有益效果是：通过将聚乙烯醇溶液、氮化硅粉、磷酸盐、填充剂和粘结剂共烧结制备的转轮叶片涂层，工艺简单，制得的叶片涂层耐磨损、耐高温，可满足转轮叶片的高温、高磨损工况需求。

技术研发人员：曾水秀,吴华文,巴恩,程登飞,何峰,习理恩,孙沛
受保护的技术使用者：国家电投集团江西水电检修安装工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11