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涂料技术

研究工业用激光吸光涂料配制及工艺优化

时间:2011-09-08 10:35:47 来源: 作者:孙慧 点击:
(3)最优配比及工艺

由极差D可知以上各因子对指标影响的大小依次为Y2O3含量、膨润土含量、球磨时间,同时,由显著性分析可知,氧化钇及膨润土百分含量对指标的影响具有较高的可信度,所以,由正交试验可以首先确定此系列涂料的最佳配比为A4B3。而对于球磨工艺,由于球磨时间对指标的影响最小,且由方差计算可知,其对指标的影响规律曲线可信度较低,所以,在工艺上可以不限定其球磨时间。最佳涂料的工艺及配比可以确定为:A4B3CX。但是,对于涂料的成型工艺性能来说,球磨后其表面成型能力得到改善,且随着球磨时间增加,表面成型能力越好,表面平整。在工业化机械喷涂中,表面成型能力对吸光效果有很大影响。因此,在吸光性能影响不大的情况下,选择成型能力较强的3h球磨时间做为涂料的最优工艺,即A4B3C4为最优涂料。对此,本研究也通过红外吸收光谱试验进行了验证,配比相同时,球磨3h的涂料具有比球磨1h的涂料更强的吸光性能。

3红外吸收光谱试验

为了验证A4B3C4组合优于A4B3C2组合,进行了红外吸收光谱试验。红外吸收光谱试验可以测定某些特征峰值光的透过率,透过率越低,说明吸光效果越好。对于CO2激光涂料,主要看在10.6μm峰值处光的透过率。
 
图3不同球磨时间涂料的红外吸收光谱曲线
 
图3不同球磨时间涂料的红外吸收光谱曲线
 
由图3可以看出,两条曲线完全一致,且在10.6μm(对应波数943cm-1)附近都有较低的透过率,说明此系列涂料都具有较好的吸光性能。但球磨3h后涂料的红外吸收光谱曲线整体要低于1h的谱线,说明球磨3h的涂料吸光性能优于球磨1h的涂料,即验证了以上试验的推断:由表面成型能力及吸光性能综合评价,A4B3C4为此正交试验中的最优涂料。

4涂料的应用

用本试验所确定的最优涂料A4B3C4进行油管内壁激光强化处理,适当调节涂料的黏度,并用自制的内壁喷涂机进行喷涂,喷涂效果如图4所示,表面平整,成型良好。喷涂后,用DL-HL-T5000CO2激光器及其导光系统对油管内壁进行扫描,采用圆形光斑,15mm离焦量,扫描后取样分析,功率参数如表3所示。

表3不同试样的试验参数
 
表3不同试样的试验参数
 
对所取试样进行强化层断面显微硬度分析,由于激光处理后组织非常细小,所以沿深度方向等距离打显微硬度可以比较准确地表示硬化层由表及里的硬度变化。溶凝层显微硬度曲线如图5所示。
 

图4油管内壁涂料喷涂

图4油管内壁涂料喷涂

图5熔凝层显微硬度曲线

图5熔凝层显微硬度曲线
 
对于试样A,由于功率较高,冷却速度较功率低的慢,所以,A的最高硬度较B低。但其硬化层已达0.55mm厚,对于油管的长期综合耐磨性能是有利的。综上所述,本试验确定的涂料达到了市售其他涂料的吸光效果,且能满足工业激光加工的要求。

5结语

(1)球磨使粒径不均匀的粉体细化、均匀化,大大改善了涂料的喷涂工艺性能及表面成型能力,且球磨时间越长,涂料喷涂成型越好。(2)由红外吸收光谱可以看出,单纯增加球磨时间,使颗粒细化,粉体的吸光性能有所增加,这是由超细颗粒所具有的表面效应、小尺寸效应等引起的。(3)在一定的水平范围之内,由正交试验确定了最优配比为:A4B3,有表面成型能力的判定及红外吸收光谱试验共同确定,C4为最优工艺,由此确定:A4B3C4为本试验的最优涂料。


 
关键词: 研究工业激光
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