DE2703414B2 - Abrasions- und korrosionsbeständiges Material für die Auskleidung von Maschinenteilen und Leitungen und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein abrasions- und korrosionsbeständiges Material für die Auskleidung von Maschinenteilen und Leitungen, die mit Flüssigkeiten und in ihnen geförderten Bestandteilen in Berührung kommen sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.

Es ist bekannt, daß in der Industrie, in der stark korrosive Flüssigkeiten oder Flüssigkeiten mit stark abrassiven Bestandteilen gefördert werden, die Leitungen und die Maschinen bzw. Maschinenteile, die mit diesen Flüssigkeiten und ihren Bestandteilen in Berührung kommen, wie z. B. Pumpen, Flotationszellen, Rührgeräte usw., einem schnellen Verschleiß unterliegen, so daß manchmal einige Betriebsstunden kostspielig im Betrieb werden. Zur Verlängerung der Betriebs- w dauer dieser Bestandteile werden diese gewöhnlich mit einer schützenden Gummierung gemacht. Derartige Gummierungen oder Gummiüberzüge können nicht in allen Fällen angewendet werden, und zwar einerseits infolge der schwierigen Gummierungstechnologie sowie andererseits infolge der schwachen mechanischen Gummifestigkeit.

Es sind auch Stoffe aus Epoxydharz im Gemisch mit verschiedenen abrasionsbeständigen lngredienten zu demselben Zwecke verwendet worden. Nachteil dieser w> Stoffe ist ihre schwache chemische Festigkeit. Gleichzeitig wiesen die bekannten Mischungen Nachteile besonders durch einen schnellen Zuwachs der Dichtflüssigkeit auf, die die Stanzgießarbeit beschweren.

Dabei ist die Verwendung von Epoxydharz im ■ Gemisch mit Korund, welches üblicherweise einen AI₂O₃ Gehalt zwischen 95 bis 100% und einen Tio7-Gehalt zwischen 0—4% aufweist, und Siliciumcarbid als rutschfester Fußbodenbelag für Fabrikfußböden von hoher Härte, Festigkeit, Abriebfestigkeit sowie Flexibilität bekannt Doch sind die hier für Fabrikfußböden verlangten Eigenschaften andere und in mancher Beziehung gegensätzlich zu den Eigenschaften, die für die Auskleidung von Maschinenteilen gefordert werden, in denen Flüssigkeit mit festen Bestandteilen gefördert werden.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein Material für die Auskleidung von Maschinenteilen und Leitungen, in denen Flüssigkeiten mit Feststoffen gefördert werden, von hoher Abrasions- und Korrosionsbeständigkeit zu schaffen.

Das erfindungsgemäße Material ist dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem Bindematerial mit einem Anteil von 15 bis 20 Gewichtsprozent, welches aus zwei Epoxydharzarten mit einem Molekulargewicht zwischen 350 und 1400, die sich im Verhältnis 1 :2 unterscheiden, und aus Epychlorhydrir. und 2,2-bis-Parahydroxipropan hergestellt worden sind, und einem Füllmaterial mit einem Anteil von 80 bis 85 Gewichtsprozent besteht, welches aus einer Mischung von AI2O3 und SiC im Gewichtsverhältnis 1 :2 mit einer Korngröße bis zu 5 mm und einem Zusatz von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent Glasfasern einer Länge von 3 bis 5 mm zusammengesetzt ist, wobei als Verstärker Phtalsäureanhydrid zu 32 Gewichtsprozent gegenüber dem Harzgemisch zugesetzt ist.

Die Herstellung dieses abrasions- und korrosionsbeständigen Materiales erfolgt zweckmäßigerweise in mehreren Phasen dadurch, daß in ein»r ersten Phase das Bindematerial durch Mischung der zwei Harzarten bei 120° C und Zugabe eines Verstärkers hergestellt wird und daß in einer anschließenden Herstellungsphase das Füllmaterial zugegeben wird, das zuvor mit einer Lösung von Bindematerial in Azeton vorbefeuchtet wurde und daß anschließend homogenisiert wird, wonach das Material thermisch bei 160°C 1 —5 Stunden lang behandelt wird.

Das Material der Erfindung zeichnet sich gegenüber herkömmlichen Materialien durch eine Verringerung der Porosität, eine Erhöhung der Dichte und eine Erhöhung der mechanischen Festigkeit aus. Das bringt erhebliche Vorteile für seine Verwendung im Maschinenbau mit sich. Dabei ist die Herstellung aus einer vorbefeuchteten Mischung im gravimetrischen Verhältnis 1:2 zwischen AI₂O₃ (Elektrokorund) und SiC (Karborund) recht einfach. Jeder von diesen beiden Grundstoffen wird mit einer normalen granulometrischen Zusammensetzung zwischen 0,3—0,6 mm für Al₂O₃ bzw. 0,6— 1 mm für SiC verwendet und der Anteil an Glasfasern einer Länge von 3—5 mm beträgt 2—3 Gewichtsprozent gegenüber der Gesamtheit der abrasionsbeständigen Grundstoffe. Das Bindematerial beträgt 18 Gewichtsprozent gegenüber der gesamten Füllung aus AI₂O₃, SiC und den Glasfasern.

Die Vorbefeuchtiing der abrasionsbeständigen verstärkten Füllung wird mit einer Lösung von 7% Bindematerial im Azeton durchgeführt: 200 cm³ Lösung für 1 kg Füllung werden durchmischt und bei 40—45°C unter Absaugung bis zur vollen Beseitigung des Lösungsmittels im Stillstand behandelt. Das Bindematerial wird aus zwei Grundstoffen, nämlich Epoxydharzen mit verschiedenem Polykondensationsgrad als ein Gemisch im Gewichtsverhältnis 1 :2 hergestellt. Die Molekularmasse beträgt für den Bindegrundstoff zwischen 350 —500 g, für den Festigkeitsgrundstoff zwischen 700 und 1400 g. Beide sind aus

Epichlorhydrin und 2,2-bis-Parahydroxypropan erhalten. Als Verstärkungsmittel ist Phthalsäureanhydrid zu 32 Gewic!|üsprozent gegenüber dem Harzgemisch zugegeben.* Die Mischung der beiden Harze wird bei 120⁰C durchgeführt, welchem Phthalsäureanhydrid durch Aufwirbelung bis zur Vollauflösung zugegeben wird. Danach wird die abrasionsbeständige verstärkte vorbefeuchtete und bei ca. 120⁰C vorerwärmte Füllung zugegeben. Die erhaltene Gießmasse wird durch Rührung homogenisiert, in vorerwärmte Matrizen gegossen und bei 160⁰C 2 bis 5 Stunden lang thermisch behandelt

Ausführungsbeispiel

Für die Bereitung der abrasionsbeständigen, befestigten und vorbefeuchteten Füllung werden 333 g AI2O3 mit normaler Kornzusammensetzung zwischen 03—0,6 mm, 660 g SiC mit normaler Kornzusammensetzung zwischen 0,6—1 mm und 5—20g Glasfasern von 2—5 mm Länge gemischt Die Mischung wird mit 200 cm³ 7%iger Azeton-Bindemateriallösung bei ununterbrochenem Rühren vorbefeuchtet, danach läßt man sie in totalem Stillstand ca. 5 Stunden bis zu totaler Lösungsmittelverdunstung. Die Lösungsmittelbeseitigung kann man auch durch Erwärmung bei 40 bis 45° ev. im Vakuum durchführen.

Für die Bereitung des abrasionsbeständigen Materials wird die vorbeleuchtete Füllungsmasse bei ca. 100⁰C erwärmt, wiederholt gerührt, und dann werden 170 g bei 120° erwärmten Bindematerial zugegeben und es wird langsam weiter gerührt bis zur Vollhomogenisierung der Gießmasse. Die vollhomogenisierte Gießmasse wird auf 130⁰C vorerwärmte Matrizen gegossen, welche dann bei 160⁰C thermisch behandelt werden, und zwar etwa 5 Stunden lang, wonach das gegossene Stück durch langsame Kühlung etwa 3 bis 5 Stunden — was von den Dimensionen des Gießstückes abhängt — konditioniert wird. Danach wird das Gießstück aus der Form herausgenommen.

Als Mittel zum besseren Herausnahmen wird eine Petrolpechlösung benutzt.

Die Bereitung des Bindematerials erfolgt unter Rühren bei 12O⁰C. Sie wird mit 100 g Epoxydharz von niedrigem Molargewicht, zum Beispiel Dinox 040, mit 200 g Epoxydharz mit hohem Molargewicht, zum Beispiel Dinox 110, unter Zugabe voa 96 g Phthalsäureanhydrid durch ununterbrochene Rührung bis zur Vollhomogenisiening der Masse durchgeführt

Für die Bereitung der Vorbefeuchtungslösung wird die aufbereitete Bindematerialmasse plötzlich gekühlt, gekörnt und in Azeton durch Rüttelung bei Zimmertemperatur oder durch leichte Erwärmung gelöst, und zwar so, daß 7% Bindematerialmasse im Azeton enthalten sind.

Das Material der Erfindung mit seinen besonderen korrosionsfesten und abrasionsfesten Eigenschaften und seiner mechanischen Festigkeit wird im Maschinenbau verwendet, in erster Linie für die Herstellung von Verschleißstücken einiger Geräte, die am meisten in der Erzaufbereitung benutzt werden, wie zum Beispiel Anker, Statoren und Beläge für Flotationszellen, Hydrozyklone, Beläge für Nebengesteinleitungen, Ventile usw. Aus industriell erhaltenen Ergebnissen seien als Eigenschaften der Korrosions- und Abrasionsfestigkeit des Materials genannt: als Rotor für Zentrifugalpumpen, die in den Aufbereitungswerken für Nichteisenmetalle die Trübe fördern, verwendet arbeitete das Material der Erfindung unter denselben Bedingungen 15 bis 20 mal langer als ein aus Manganstahl hergestellter Rotor.

Das Material der Erfindung ist beständig im HGl-, H2SO4-, HF- und Essigsäuremedium, in jedweder Konzentration und bis 8O⁰C, sowie im HNO3-, H^PO^-Medium. Ebenfalls hat es Festigkeit im konzentrierten Alkalimedium bei Umgebungstemperaturen und im verdünnten Alkalimedium bis 8O⁰C.

Die Erfindung weist folgende Vorteile auf:

Sie erlaubt die Herstellung von Werkstücken jedweder Dimensionen und Verschiedenheit, bei relativ geringen Kosten, die Stücke brauchen nicht eisenbewehrt zu werden, das Material kann auch zur Plattenverblendung oder zum Überzug verwendet werden, die Durchführung dieser Technologie verlangt verminderte Investionen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Abrasion- und korrosionsbeständiges Material für die Auskleidung von Maschinenteilen und Leitungen, die mit Flüssigkeiten und in ihnen geförderten Bestandteilen in Berührung kommen, dadurch gekennzeichnet, daß es auf einem Bindematerial mit einem Anteil von 15 bis 20 Gewichtsprozent, welches aus zwei Epoxydharzarten mit einem Molekulargewicht zwischen 350 und 1400, die sich im Verhältnis 1 :2 unterscheiden, und aus Epychlorhydrin und 2,2-bis-Parahydroxipropan hergestellt worden sind, und einem Füllmaterial mit einem Anteil von 80 bis 85 Gewichtsprozent besteht, welches aus einer Mischung von AI2O3 und SiC im Gewichtsverhältnis 1 :2 mit einer Korngröße bis zu 5 mm und einem Zusatz von 0,5 bis 3 Gewichtsprozent Glasfasern einer Länge von 3 bis 5 mm zusammengesetzt ist, wobei als Verstärker Phtalsäureanhydrid zu 32 Gewichtsprozent gegenüber dem Harzgemisch zugesetzt ist

2. Verfahren zur Herstellung des abrasions- und korrosionsbeständigen Materiales nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Phase das Bindematerial durch Mischung der zwei Harzarten bei 120°C und Zugabe eines Verstärkers hergestellt wird und daß in einer anschließenden Herstellungsphase das Füllmaterial zugegeben wird, das zuvor mit einer Lösung von Bindematerial in Azeton vorbefeuchtet wurde und daß anschließend jo homogenisiert wird, wonach das Material thermisch bei 160⁰Cl -5 Stunden lang behandelt wird.