一种抗水蚀压缩机叶轮的制作方法

专利2025-12-21  10


本技术涉及叶轮材料,尤其是涉及一种抗水蚀压缩机叶轮。


背景技术:

1、在mvr蒸汽压缩机运行过程中,蒸汽压缩机叶片工作在含有水滴的湿蒸汽中,在离心力、蒸汽作用力、激振力及蒸汽所携带水滴冲刷的共同作用下,极易遭到水滴或连续水流高速冲击材料表面导致材料的破坏,严重影响其使用寿命。上述问题的存在既大大降低了蒸汽压缩机运行过程中的多变效率,又极易在受冲刷区域造成应力集中,如长时间运行并不加以防护,叶片会从形成裂纹到最终发生断裂,进一步造成机组损伤的严重事故。

2、目前防止叶轮水蚀最普遍的方法是在叶片背弧侧钎焊司太立合金片,然而,钎焊部位存在未结合区,接缝处会产生应力腐蚀,导致叶片沿司太立合金片间隙处产生横向裂纹,且在高速运行时还可能发生合金片脱落,对机组造成破坏性影响。通过表面加工处理在叶轮材料上制备抗水蚀涂层是一种有效的保护手段,涂层的表面光滑致密,能够保护叶轮,但是现有的涂层容易出现剥落现象,与基材的结合力不强,故有待改善。


技术实现思路

1、为了提升压缩机叶轮的抗水蚀性能,本技术提供一种抗水蚀压缩机叶轮。

2、本技术提供的一种抗水蚀压缩机叶轮采用如下的技术方案:

3、一种抗水蚀压缩机叶轮,包括叶轮基体、高熵合金层和超疏水层,所述超疏水层通过将超疏水涂料涂覆在高熵合金层表面得到,所述超疏水涂料的制备原料包括以下质量份数的组分:氟硅树脂10-20份

4、改性氧化铝交联剂5-10份

5、改性超支化聚酯40-60份

6、亚磷酸三苯酯1-2份

7、钛催化剂0.4-0.6份

8、溶剂40-50份。

9、通过高熵合金层和超疏水层对叶轮进行保护,高熵合金层具有高强度、高硬度、良好的耐磨性能和耐腐蚀性能,能够促进固溶体的形成,提升材料的延展性;超疏水层具有低表面能和高水接触角,氟硅树脂通过引入氟元素和硅元素,降低表面能,提升疏水性能和稳定性;改性氧化铝交联剂将氧化铝引入涂层中,提升涂层的耐磨性能,改性超支化聚酯具有高支化度,具有良好的反应性,与氟硅树脂和改性氧化铝交联剂反应制备的超疏水涂料具有良好的疏水性能和稳定性,提升了超疏水层的硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能,水珠在超疏水层表面会迅速滚落,减少水分对于叶轮的侵蚀作用,对叶轮起到补偿和修复作用,延长叶轮的使用寿命。

10、优选的,所述氟硅树脂的制备原料包括十六烷基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和十七氟癸基三甲氧基硅烷。

11、通过十六烷基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和十七氟癸基三甲氧基硅烷缩聚得到的氟硅树脂,含氟硅烷将氟元素引入树脂中,提升树脂的稳定性,降低表面能,提升氟硅树脂的耐候性和抗老化性能,氟硅树脂兼具良好的润湿性,能够与基材良好的贴合粘附,使得超疏水层能够更好地发挥抗水蚀性能。

12、优选的,所述十六烷基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和十七氟癸基三甲氧基硅烷的质量比为1:0.5:(0.1-0.2)。

13、按照上述质量比制备的氟硅树脂具有低表面能、良好的稳定性和耐候性。

14、优选的,所述改性氧化铝交联剂的制备原料包括纳米氧化铝、二甲氧基甲基氯硅烷和癸二胺。

15、通过二甲氧基甲基氯硅烷和癸二胺对纳米氧化铝进行改性处理,提升纳米氧化铝的反应性,增加其表面的活性基团,使得纳米氧化铝均匀分散在改性超支化聚酯的侧链;纳米氧化铝本身具有高硬度,可以在涂层表面形成硬质颗粒结构,提升耐磨性能,同时可以补强聚酯分子,提升其稳定性,从而显著提升超疏水层的抗水蚀性能。

16、优选的,所述改性超支化聚酯包括脂肪族环己基改性剂、三羟甲基丙烷、新戊二醇和2-羟基丙酸。

17、优选的,所述脂肪族环己基改性剂的制备原料包括辛二酸和环氧环己烷。

18、脂肪族环己基改性剂兼具脂肪族链段和环己基,能够有效的提升聚酯的稳定性;环己基具有良好的结构稳定性和刚性,能够提升聚酯的硬度和耐磨性能,减少水分侵蚀对于超疏水层的影响;脂肪族链段能够增加聚酯的柔韧性和延展性,减少外力作用对于涂层的破坏,从而提升叶轮的抗水蚀性能。

19、优选的,所述高熵合金层通过高熵合金粉末进行激光熔覆得到,所述高熵合金粉末包括如下质量份数的组分:钼21.33-22.75%,镍14.1-15.04%,钴14.04-14.98%,铁13.22-14.1%,铬12.31-13.13%,余量为增强相。

20、通过钼、镍、钴、铁和铬五种元素配制的混合粉末,具有高混合熵,能够降低固溶体相的自由能,促进固溶体的形成,提升高熵合金层的强度和延展性;增强相可以补足高熵合金的短板,提升高熵合金的综合性能,使得高熵合金层兼具高硬度和良好的耐腐蚀性能。

21、优选的,所述增强相包括碳化硅、氮化钛和二氧化铈。

22、碳化硅和氮化钛是具有高强度和高硬度的金属间化合物,二者协同作用,作为增强相可以有效的提升高熵合金的硬度和耐磨性能,还能在微观层面增强高熵合金的晶体结构,提升其强度和韧性,减少在高速运转中水分冲击造成的破坏;二氧化铈具有良好的抗腐蚀性能和抗高温氧化性能,能够提升高熵合金的稳定性;二氧化铈还可以抑制晶粒的生长,形成细小的弥散相,调控微观结构,提升其抵抗外力作用的能力,同时降低高熵合金表面的摩擦系数,提升高熵合金层的抗水蚀性能。

23、优选的,所述碳化硅、氮化钛和二氧化铈的质量比为1:1.55:(0.86-1.29)。

24、按照上述质量比制备得到的高熵合金层具有高硬度和良好的抗水蚀性能。

25、优选的,所述抗水蚀压缩机叶轮采用如下步骤制备:

26、将叶轮基体用砂纸和角磨机进行打磨,将打磨后的叶轮基体用无水乙醇进行清洗,得到预处理后的叶轮基体;按照配比将金属粉末和增强相混合分散至行星球磨机中球磨,得到高熵合金粉末,将高熵合金粉末使用同轴送粉进行激光熔覆,得到高熵合金层;将超疏水涂料涂覆在高熵合金层表面,烘干后得到抗水蚀压缩机叶轮。

27、按照上述步骤制备的压缩机叶轮具有高硬度和良好的抗水蚀性能。

28、综上所述,本技术包括以下至少一种有益技术效果:

29、1.通过高熵合金层和超疏水层对叶轮进行保护,高熵合金层具有高强度、高硬度、良好的耐磨性能和耐腐蚀性能,能够促进固溶体的形成,提升材料的延展性;超疏水层具有低表面能和高水接触角,氟硅树脂通过引入氟元素和硅元素,降低表面能,提升疏水性能和稳定性;改性氧化铝交联剂将氧化铝引入涂层中,提升涂层的耐磨性能,改性超支化聚酯具有高支化度,具有良好的反应性,与氟硅树脂和改性氧化铝交联剂反应制备的超疏水涂料具有良好的疏水性能和稳定性,提升了超疏水层的硬度、耐磨性能和耐腐蚀性能,水珠在超疏水层表面会迅速滚落,减少水分对于叶轮的侵蚀作用,对叶轮起到补偿和修复作用,延长叶轮的使用寿命。

30、2.通过十六烷基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和十七氟癸基三甲氧基硅烷缩聚得到的氟硅树脂,含氟硅烷将氟元素引入树脂中,提升树脂的稳定性,降低表面能,提升氟硅树脂的耐候性和抗老化性能,氟硅树脂兼具良好的润湿性,能够与基材良好的贴合粘附,使得超疏水层能够更好地发挥抗水蚀性能。

31、3.碳化硅和氮化钛是具有高强度和高硬度的金属间化合物,二者协同作用,作为增强相可以有效的提升高熵合金的硬度和耐磨性能,还能在微观层面增强高熵合金的晶体结构,提升其强度和韧性,减少在高速运转中水分冲击造成的破坏;二氧化铈具有良好的抗腐蚀性能和抗高温氧化性能,能够提升高熵合金的稳定性;二氧化铈还可以抑制晶粒的生长,形成细小的弥散相,调控微观结构,提升其抵抗外力作用的能力,同时降低高熵合金表面的摩擦系数,提升高熵合金层的抗水蚀性能。


技术特征:

1.一种抗水蚀压缩机叶轮,其特征在于:包括叶轮基体、高熵合金层和超疏水层,所述超疏水层通过将超疏水涂料涂覆在高熵合金层表面得到,所述超疏水涂料的制备原料包括以下质量份数的组分:

2.根据权利要求1所述的一种抗水蚀压缩机叶轮,其特征在于:所述氟硅树脂的制备原料包括十六烷基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和十七氟癸基三甲氧基硅烷。

3.根据权利要求2所述的一种抗水蚀压缩机叶轮,其特征在于:所述十六烷基三甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷和十七氟癸基三甲氧基硅烷的质量比为1:0.5:(0.1-0.2)。

4.根据权利要求1所述的一种抗水蚀压缩机叶轮,其特征在于:所述改性氧化铝交联剂的制备原料包括纳米氧化铝、二甲氧基甲基氯硅烷和癸二胺。

5.根据权利要求1所述的一种抗水蚀压缩机叶轮,其特征在于:所述改性超支化聚酯包括脂肪族环己基改性剂、三羟甲基丙烷、新戊二醇和2-羟基丙酸。

6.根据权利要求5所述的一种抗水蚀压缩机叶轮,其特征在于:所述脂肪族环己基改性剂的制备原料包括辛二酸和环氧环己烷。

7.根据权利要求1所述的一种抗水蚀压缩机叶轮,其特征在于:所述高熵合金层通过高熵合金粉末进行激光熔覆得到,所述高熵合金粉末包括如下质量份数的组分:钼21.33-22.75%,镍14.1-15.04%,钴14.04-14.98%,铁13.22-14.1%,铬12.31-13.13%,余量为增强相。

8.根据权利要求7所述的一种抗水蚀压缩机叶轮,其特征在于:所述增强相包括碳化硅、氮化钛和二氧化铈。

9.根据权利要求8所述的一种抗水蚀压缩机叶轮,其特征在于:所述碳化硅、氮化钛和二氧化铈的质量比为1:1.55:(0.86-1.29)。

10.根据权利要求1所述的一种抗水蚀压缩机叶轮,其特征在于:所述抗水蚀压缩机叶轮采用如下步骤制备:


技术总结
本申请涉及一种抗水蚀压缩机叶轮,涉及叶轮材料技术领域,包括叶轮基体、高熵合金层和超疏水层,所述超疏水层通过将超疏水涂料涂覆在高熵合金层表面得到,所述超疏水涂料的制备原料包括以下质量份数的组分:氟硅树脂10‑20份、改性氧化铝交联剂5‑10份、改性超支化聚酯40‑60份、亚磷酸三苯酯1‑2份、钛催化剂0.4‑0.6份和溶剂40‑50份。本申请具有提升叶轮硬度和抗水蚀性能的效果,叶轮能够在工作过程中抵御水分的冲击破坏,能够在长时间保持良好的工作性能。

技术研发人员:陈勇,王建宁,姚瑶
受保护的技术使用者:南通大通宝富风机有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
转载请注明原文地址: https://tieba.8miu.com/read-18552.html

最新回复(0)