环氧粉末涂层是以环氧树脂、固化剂、耐磨填料为主要成分,喷涂于构件表面,经高温固化交联而形成的一种不熔不溶的坚硬涂膜,具有附着力好、防腐、耐磨、环境污染小等特点,在管道等防腐蚀领域应用广泛。粘结剂固化交联形成的树脂基体的耐磨性一般都较低,它的主要作用是经固化交联形成三维网络结构,将填料等组份包容在网络中,保证树脂基体与填料的良好结合。填料的耐磨性较高,它是涂层中主要起耐磨作用的硬质相。
根据涂层的特殊结构,可将Hovis等人提出的多相体系冲蚀率应用到有机涂层,随着冲蚀的进行,耐磨填料逐渐暴露出来,Fa增大,砂粒冲击在耐磨填料上的几率逐渐增加,冲蚀率明显减小。当耐磨填料的暴露表面Fa基本不变时,冲蚀率达到一稳定值。在双对数坐标中,将数据点转换成不同冲蚀时间条件下的冲蚀率、含砂量关系曲线,发现冲蚀时间分别为10h,14h,1sh,2h所对应的冲蚀率、含砂量关系曲线基本平行,表明稳定冲蚀阶段的冲蚀率、含砂量变化规律基本不受冲蚀时间的影响,故可将涂层的冲蚀划分为初期冲蚀阶段和稳定冲蚀阶段。
本实验装置中,旋转圆盘的切向速度及其速度梯度都远大于轴向和径向,试样表面主要受剪切应力作用。砂粒粒径一定,剪切应力与流速成正比。由此可知,使涂层基体的链段断裂或基体与填料机械分离的*小剪切应力所对应的流速即为临界流速。含砂量增大,冲击应力的作用频率增加,使涂层基体链段在较小的剪切应力下断裂,临界流速随之减小,但随含砂量增加,砂粒间的相互碰撞增强,含砂量增加到一定程度时,临界流速趋于一稳定值。含砂量和砂粒粒径一定,涂层的临界流速由涂层本身的性能决定。
砂粒粒径的影响流速(sm/s)和含砂量(10%)一定,涂层的冲蚀率与砂粒粒径间的关系,可以看出,曲线上存在两个明显的转折点,在两转折点之间,粒径对涂层的冲蚀率有显著影响,两转折点之外,粒径对冲蚀率的影响较小。本文定义转折点所对应的粒径分别为**临界粒径(FCD)和第二临界粒径(SCD)。粒径小于FCD时,涂层的冲蚀率很小,粒径大于FCD时,涂层的冲蚀率迅速增大;粒径大于5CD时,粒径对涂层的冲蚀率影响很小。针对这种特殊的变化规律,参照临界流速的物理意义和求解方法,可求得**临界粒径约为80拼m,第二临界粒径约为410拼m。由此可知,对冲蚀率有显著影响的粒径范围为80、410拼m,这与文献中的有害粒径范围基本一致。