【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铸钢表面强化，尤其涉及一种铸钢异形管件表面强化方法。
技术介绍
1、铸钢异形管件是一种采用铸钢材料制成的、形状不规则或非标准的管件，其具有形状复杂多样、强度与韧性高、加工性优异、耐腐蚀性好、结构性强等特点。目前，某些铸钢异形管件主要采用多层包覆材料实现隔热，包覆材料能够有效抑制辐射传热和对流传热，从而显著隔绝热量的传递；然而，由于铸钢异形管件的表面为诸多连续不规则面拼接而成，包覆材料与铸钢异形管件之间容易存在包覆不够紧密、结合强度低等问题，进而出现空气间隙，不仅降低隔热效果，还易出现间隙内温度聚集、导致安全隐患。现有技术中，解决方法是采用叠拼、错拼的包覆方式针对不同面进行包覆后，再在外层进行一体化包覆，此种方式虽然能有效避免空气间隙的形成，当增加了包覆材料的厚度与用量，不仅提升隔热材料的成本、还极易与周边相邻部件产生干涉，极大的限制了使用空间；同时，现有技术中还存在通过涂膜取代包覆材料，对铸钢异形管件进行隔热的手段，涂膜虽然能够与铸钢异形管件表面紧密贴合、避免接触面之间产生间隙，但在高温震动工况下，现有技术中的涂膜易出现开裂、脱落等问题，导致铸钢异形管件基体失去保护，基体直面高温而出现老化、性能下降、甚至损坏等问题，即现有涂膜的隔热稳定性差、耐复合环境（即疲劳、高温、震动等复合环境）性能差。
技术实现思路
1、针对以上现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种铸钢异形管件表面强化方法，该方法在铸钢异形管件基体表面制备耐高温、抗热震、结合力强的增强型功能涂膜，涂膜
2、本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
3、一种铸钢异形管件表面强化方法，包括：
4、步骤一、表面预处理：对铸钢异形管件外壁进行喷砂处理；
5、步骤二、溶液制备：依次将纳米二氧化锆、硅酸铝纤维、氧化铁（ fe2 o3）填料、氧化镁（ mgo）填料、改性环氧树脂、六偏磷酸钠、硅氧烷偶联剂、聚乙烯醇加入去离子水中，采用机械搅拌器混合均匀；
6、步骤三、涂膜制备：采用喷枪将步骤二中均匀混合的溶液喷涂至步骤一种预处理后的铸钢异形管件表面，静置，直至溶液不再流动，再次喷涂，重复喷涂5～15次；
7、步骤四、固化：将步骤三中喷涂完成的铸钢异形管件放入烘箱中进行固化处理，随后取出、获得表面涂覆强化涂膜的管件。
8、基于上述方案的进一步优化，所述步骤一中喷砂处理的压力为1～4mpa。
9、基于上述方案的进一步优化，所述纳米二氧化锆、硅酸铝纤维、氧化铁填料、氧化镁填料、改性环氧树脂、六偏磷酸钠、硅氧烷偶联剂、聚乙烯醇的重量百分比为：15%～25%、8%～15%、3%～6%、2%～4%、15%～25%、2%～3%、2%～3%、1%～2%，其余为去离子水。
10、通过纳米二氧化锆、硅酸铝纤维、改性环氧树脂、六偏磷酸钠、硅氧烷偶联剂与聚乙烯醇的复配，能够使得纳米二氧化锆颗粒均匀分散在硅酸铝纤维的表面，硅酸铝纤维自身具备导热系数低、高强高韧的特征，在涂膜制备过程中，利用特定的配比关系，促使纳米二氧化锆颗粒被吸附在硅酸铝纤维的表面后、呈现簇状聚集分布，从而有效阻碍涂膜中的热量传递，提高隔热性能；同时，通过均匀分布的簇状结构，还能够提高涂膜的致密性，从而在高温震动工况下产生裂纹时、对裂纹的扩展产生偏转和桥接，进一步提升涂膜的韧性及涂膜与基体晶粒之间的界面结合强度，避免高温震动工况下涂膜出现开裂、脱落等问题。
11、基于上述方案的进一步优化，所述改性环氧树脂包括聚氨酯、聚砜、氧化石墨烯、e20双酚a型环氧树脂与去离子水；其中，聚氨酯、聚砜、氧化石墨烯、e20双酚a型环氧树脂的重量百分比为10%～20%、5%～15%、0.5%～1%、20%～30%，其余为去离子水。
12、通过聚氨酯、聚砜、氧化石墨烯、e20双酚a型环氧树脂之间的共混，利用聚氨酯的氨基甲酸酯基等极性基团、聚砜的砜基和醚键等极性基团与e20双酚a型环氧树脂之间相互作用，增强界面结合力与相间的黏附力，有效提高改性环氧树脂的整体拉伸强度与抗断裂性能；且聚砜与氧化石墨烯等有效提升聚氨酯在e20双酚a型环氧树脂中的分散性，避免聚氨酯与e20双酚a型环氧树脂因交联密度过高或聚氨酯过度聚集缠接而出现过脆、粘性过大等问题（环氧树脂过脆或粘性过大不仅导致后续喷涂困难，还易导致高温震动工况下涂膜出现开裂、脱落等问题），便于后续喷涂的同时、进一步增强涂膜高温震动工况下的稳定性；同时，通过特定配方之间共混形成的改性环氧树脂，能够有效形成均匀的三向网状立体结构，促进纳米二氧化锆与硅酸铝纤维簇状结构的形成，进而提升最终涂膜的强韧性及涂膜与基体之间的强结合力，进一步避免涂膜出现开裂、脱落等问题。
13、基于上述方案的进一步优化，所述步骤二中机械搅拌器混合的转速为500～1200r/min，搅拌时间为20～30min。
14、基于上述方案的进一步优化，所述步骤三中涂膜制备的环境为：温度不小于20℃、湿度不大于60%。
15、基于上述方案的进一步优化，所述步骤三中喷涂时、喷枪中轴线与被喷涂面垂直，喷枪与喷涂面之间的距离为15～25cm，喷涂后静置时间为1～2h。
16、基于上述方案的进一步优化，所述步骤四中固化处理采用阶段式升温工艺，即关闭炉门后，先升温至75～85℃、保温0.8～1.2h，再升温至95～105℃、保温0.8～1.2h，然后升温至140～160℃、保温1～1.4h，最终升温至170～190℃、保温2.8～3.2h。
17、通过阶段式升温以及温度梯度的控制，不仅能够避免温度差异过大或瞬时高温导致的局部分子间剧烈反应、出现固化不均匀等问题，还能够有效避免分子之间瞬时热应力产生，进而导致涂膜出现断裂、表面褶皱等问题；此外，阶梯式升温还能够有效激活纳米二氧化锆、硅酸铝纤维、改性环氧树脂、六偏磷酸钠、硅氧烷偶联剂、聚乙烯醇中的官能团，提高分子间链接的紧密度，促使各个官能团之间充分反应，提升整个交联网络的完整性，进而形成完整、有效的三向网状立体结构，提升整个涂膜的隔热性能与强韧性的同时，保证涂膜各层之间的紧密结合，有效避免涂膜制备过程中出现分层、褶皱、变形、脱落等问题。
18、基于上述方案的进一步优化，所述步骤四中取出表面涂覆强化涂膜的管件时，关闭烘箱的加热电源、并等待炉温降低60℃以下。
19、以下是本专利技术方案所具备的技术效果：
20、本专利技术通过涂膜对异形铸钢管件基体表面进行强化，涂膜功能层与基体之间结合力高、隔热性能好，能够有效贴附于异形铸钢管件的各个异形面、不会产生空气间隙，进而避免温度聚集点的形成，整个涂膜功能层的隔热性能优异；同时，本专利技术的涂膜与基体之间粘附性强、涂膜拉伸强度与抗断裂性能高，在高温-震本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铸钢异形管件表面强化方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种铸钢异形管件表面强化方法，其特征在于：所述步骤一中喷砂处理的压力为1～4MPa。
3.根据权利要求1或2所述的一种铸钢异形管件表面强化方法，其特征在于：所述纳米二氧化锆、硅酸铝纤维、氧化铁填料、氧化镁填料、改性环氧树脂、六偏磷酸钠、硅氧烷偶联剂、聚乙烯醇的重量百分比为：15%～25%、8%～15%、3%～6%、2%～4%、15%～25%、2%～3%、2%～3%、1%～2%，其余为去离子水。
4.根据权利要求3所述的一种铸钢异形管件表面强化方法，其特征在于：所述步骤二中机械搅拌器混合的转速为500～1200r/min，搅拌时间为20～30min。
5.根据权利要求1所述的一种铸钢异形管件表面强化方法，其特征在于：所述步骤三中涂膜制备的环境为：温度不小于20℃、湿度不大于60%。
6.根据权利要求5所述的一种铸钢异形管件表面强化方法，其特征在于：所述步骤三中喷涂时、喷枪中轴线与被喷涂面垂直，喷枪与喷涂面之间的距离为15～25cm，喷涂后静置时间
7.根据权利要求1或3所述的一种铸钢异形管件表面强化方法，其特征在于：所述步骤四中固化处理采用阶段式升温工艺，即关闭炉门后，先升温至75～85℃、保温0.8～1.2h，再升温至95～105℃、保温0.8～1.2h，然后升温至140～160℃、保温1～1.4h，最终升温至170～190℃、保温2.8～3.2h。
8.根据权利要求7所述的一种铸钢异形管件表面强化方法，其特征在于：所述步骤四中取出表面涂覆强化涂膜的管件时，关闭烘箱的加热电源、并等待炉温降低60℃以下。
...【技术特征摘要】
1.一种铸钢异形管件表面强化方法，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种铸钢异形管件表面强化方法，其特征在于：所述步骤一中喷砂处理的压力为1～4mpa。
3.根据权利要求1或2所述的一种铸钢异形管件表面强化方法，其特征在于：所述纳米二氧化锆、硅酸铝纤维、氧化铁填料、氧化镁填料、改性环氧树脂、六偏磷酸钠、硅氧烷偶联剂、聚乙烯醇的重量百分比为：15%～25%、8%～15%、3%～6%、2%～4%、15%～25%、2%～3%、2%～3%、1%～2%，其余为去离子水。
4.根据权利要求3所述的一种铸钢异形管件表面强化方法，其特征在于：所述步骤二中机械搅拌器混合的转速为500～1200r/min，搅拌时间为20～30min。
5.根据权利要求1所述的一种铸钢异形管件表面强化方法，其特征在于：所...
【专利技术属性】
技术研发人员：丛大龙，詹青青，宋凯强，刘博，杨九州，王乐，李立，刘正涛，代野，陈大军，陈汉宾，吴厦，
申请(专利权)人：中国兵器装备集团西南技术工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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