[发明专利]一种盾构机刀盘表面复合强化自修复的方法

权利要求书

1.一种盾构机刀盘表面复合强化自修复的方法，其特征在于通过将刀盘表面的修复粉末激光熔覆进行复合强化，应力退火后保温，然后通过将自修复材料压制在刀盘表面获得自修复外层涂层，通过该方法获得的涂层能够克服盾构机刀盘在使用过程中工作环境复杂、磨损严重频繁修复的问题；其制备工艺步骤是：(a)清除刀盘表面的铁锈与油污；(b)将纳米级的石墨烯、TiC、碳纳米管、二氧化钼和Q235粉末通过超声波震动混合均匀后通过送粉喷嘴喷向刀盘磨损处，充入保护气体并升温至3200℃~3500℃,激光功率为1500~2000W，光斑直径100~150um，激光热处理时间为1~1.5s，在激光照射下，对所述刀盘磨损处进行一次或多次激光熔覆，使所述刀盘磨损处的表面形成石墨烯-TiC-碳纳米管-二氧化钼-Q235微片层；刀盘冷却到室温后，通过感应加热进行去应力退火，保温2~3h，然后空冷至室温；(c)对酚醛树脂进行改性，将纳米级的SiO₂、TiO₂、Al₂O₃和ZnO粉末加入酚醛树脂，通过超声波震动混合均匀后制成纳米改性酚醛树脂；(d)将纳米改性酚醛树脂、FKF纤维、玻璃纤维、碳纤维、重晶石、铬铁矿粉、萤石粉、α-氧化铝、KH-550偶联剂和聚脲甲醛包覆双环戊二烯（DCPD）微胶囊均匀混合得到一种FKF复合纤维摩擦增强的自修复外层涂层材料。

2.根据权利要求1所述的一种盾构机刀盘表面复合强化自修复的方法，其特征在于通过该方法获得的涂层的成分为：纳米级的石墨烯10~30份、TiC10~30份、碳纳米管10~30份、二氧化钼10~30份和10~30份Q235粉末、纳米级的SiO₂10~30份、TiO₂10~30份、Al₂O₃10~30份和10~30份ZnO粉末、纳米改性酚醛树脂20~30份、FKF纤维20~30份、玻璃纤维3~6份、碳纤维3~6份、重晶石3~6份、铬铁矿粉3~6份、萤石粉3~6份、α-氧化铝3~6份、30~40份KH-550偶联剂和30~40份聚脲甲醛包覆双环戊二烯（DCPD）微胶囊。

3.根据权利要求1所述的一种盾构机刀盘表面复合强化自修复的方法，其特征是：本发明生产原料添加的微胶囊是将含有修复剂的微胶囊预先埋植于聚合物基体或涂层中，当基体或涂层材料受到损伤产生微裂纹时，裂纹尖端的应力集中会导致胶囊破裂并释放修复剂，当修复剂遇到基体或涂层中的催化剂时发生交联固化反应，修复裂纹面，实现损伤部位的自我修复。

4.根据权利要求1所述的一种盾构机刀盘表面复合强化自修复的方法，其特征是：本发明生产原料添加的石墨烯-TiC-碳纳米管-二氧化钼-Q235涂层具有优异的高导热、耐高温、耐磨性能，可以增强涂层附着力，同时良好的耐热和导热性，能够很快的分散摩擦过程中产生的热量，阻止了涂层表面的局部过热而发生的化学降解；采用纳米粒子增强复合材料技术，充分利用新型二维纳米材料石墨烯的高强度、高模量、高强度和低摩擦系数的突出特点，提高了石墨烯-TiC-碳纳米管-二氧化钼-Q235涂层摩擦强度、硬度、抗疲劳性和磨损的性能。

5.根据权利要求1所述的一种盾构机刀盘表面复合强化自修复的方法，其特征是：本发明生产原料添加的纳米材料改性酚醛树脂，通过在传统酚醛树脂中增添纳米级的SiO₂、TiO₂、Al₂O₃和ZnO,以及复合矿物纤维、玻璃纤维、碳纤维作为增强体，选用重晶石、铬铁矿粉、萤石、碳酸钙、α-氧化铝材料作摩擦类填料，KH-550偶联剂作亲和剂，纳米改性酚醛树脂不仅可以使摩擦材料的各组分有机地粘结在一起，赋予材料一定的结构强度，而且对材料的摩擦磨损性能，特别是高温摩擦磨损功能有很大影响，具有良好的抗压能力。