CN100418920C - 耐磨陶瓷涂料 - Google Patents

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本发明涉及复合材料领域的一种涂料,尤其是一种类似陶瓷的抗冲刷、抗磨损及抗腐蚀的耐磨陶瓷涂料,选择不同粒度的电熔棕刚玉、电熔亚白刚玉、电熔白刚玉、碳化硅、电熔莫来石其中的至少一种作主料,选择不同粒度的致密刚玉、电熔亚白刚玉、电熔白刚玉、碳化硅、氮化硅、碳化硼其中的至少一种作辅料,以CA50铝酸钙水泥或纯铝酸钙水泥为结合剂,以纳米微硅粉和活性α-Al2O3微粉作增经强剂,超干粉活性高效减水剂、柠檬酸钠、六偏磷酸钠为复合添加剂,装入强力搅拌机内搅拌12-17分钟,混合均匀后装袋。本发明价格低廉、使用成本低,致密度及强度高,具有优良的耐磨性,抗冲刷性和抗腐蚀能力,耐温度高,高温稳定性好,使用寿命长。

Description

耐磨陶瓷涂料技术领域本发明涉及复合材料领域的一种涂料,尤其是一种类似陶瓷的抗冲刷、 抗磨损及抗腐蚀的耐磨涂料。 背景技术在水泥建材、火力发电、冶金矿山、石油化工等众多行业,有大量的设 备或装置在运行中,有一些部位受到各种介质的冲刷、磨损或腐蚀,由于介 质的强冲刷、强磨损、强腐蚀,使这些设备或装置的使用寿命降低,直接导 致设备维修停机多,维修费用高,设备运转率低;同时,也导致设备效能下 降,耗电增加,生产成本上升以及环境污染严重等不良后果。要解决上述难题,目前仅限于在这些设备上被介质冲刷、磨损或腐蚀的 部位,采用铸石板、陶瓷片、耐磨钢板、高分子耐磨板等,这些产品均存在 很大的缺点,如:铸石板韧性太差、易脆、耐磨性不够;粘贴陶瓷片虽耐磨, 但胶水粘接稳定性差,易掉,且只能用于常温下;耐磨钢板仅管耐磨性优良, 韧性好,但难以加工成异型,且价格昂贵,安装周期长且困难;而高分子耐 磨板虽韧性好,但耐磨性不高,难以适应强冲刷、强磨损。中国专利CN1872919 中公开的"一种耐磨陶瓷涂料及其制备方法",采用粒度为l-3mm和lmm的 棕刚玉为主要原料,在颗粒级配上存在很大缺陷,缺乏足够的梯级层次,不 能让颗粒相互间紧密填充,使其空隙率大而强度、刚度及韧性降低,耐温度 较低;而且界面结合部分耐磨性差、耐冲刷性差,使得在使用中的整体耐磨 性不好,降低使用寿命。 发明内容本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种耐磨陶瓷涂料,其价 格低廉、使用成本低,致密度及强度高,具有优良的耐磨性、抗冲刷性和抗 腐蚀能力,耐温度高,高温稳定性好,使用寿命长。本发明采用这样的技术方案: 一种耐磨陶瓷涂料,其特征是(a) 它由如下的组份构成:主料:粒度为3-4mm的电熔棕刚玉、电熔亚白刚玉、电熔白刚玉、碳化硅、电 熔莫来石中的至少一种任意比例搭配,按重量份5-12份;粒度为1-3mm的电熔棕刚玉、电熔亚白刚玉、电熔白刚玉、碳化硅、电 熔莫来石中的至少一种任意比例搭配,按重量份35-43份;辅料:粒度为0. 088-lmm的致密刚玉、电熔亚白刚玉、电熔白刚玉、碳化硅、 氮化硅(Si3N4)、碳化硼(B4C)中的至少一种任意比例搭配,按重量份10-20 份;粒度为180目的致密刚玉、电熔亚白刚玉、电熔白刚玉、碳化硅、氮化 硅(S:UN4)、碳化硼(B4C)中的至少一种任意比例搭配,按重量份5-7份;粒度为325目的电熔白刚玉、碳化硅、氮化硅(SisN4)、碳化硼(B4C)中 的至少一种任意比例搭配,按重量份5-10份;结合剂:CA50铝酸钙水泥或纯铝酸韩水泥按重量份7-25份;增强剂:粒度《100nm的纳米微硅粉按重量份1-5份和粒度《2 u m的活 性a -Al203微粉按重量份1-7份;复合添加剂:超干粉活性高效减水剂SM-F、柠檬酸钠和六偏磷酸钠分别 按前述各种材料总重量的O. 1-0. 38%、 0.04-0.1%、 0.02-0.1%;(b) 将前述的各种材料按其重量份由如下步骤混合制得:(1) 、首先将前述的粒度为3-4mm和l-3mm的主料按其重量份装入强力 搅拌丰几内,开机搅拌半分钟;(2) 、其次将CA50铝酸钙水泥或纯铝酸l丐水泥按其重量份再装入前述强 力搅拌机内,开机搅拌半分钟;(3) 、然后将粒度《100nm的纳米微硅粉和粒度《2 P m的活性a -A1203 微粉按其重量份,及超干粉活性高效减水剂SM-F、柠檬酸钠和六偏磷酸钠按 其重量比再装入前述强力搅拌机内,开机搅拌l分钟;(4) 、最后将前述粒度为0. 088-l腿、180目、325目的三种辅料按其重 量份再装入前述强力搅拌机内,开机搅拌10-15分钟至混合均匀后装袋。本发明在施工使用时,先将设备上需要保护部位工作面的表面进行常 规清洁、除锈,焊接钢筋并绑扎、焊接增强钢板网。然后将本耐磨陶瓷涂 料与钢纤维和水按重量比100: 2-5: 6-8.5的比例,进行搅拌调配混合, 形成水泥砂浆状湿料,将湿料涂抹到设备需要施工的部位上,涂抹厚度为15-80,,涂料涂抹须抹压密实,表面轧光。涂料在常温下即硬化,产生极高强度和极高硬度。本发明优选高硬度、高强度材料作主辅料,配以高强度无机结合剂, 加入超细微粉作增强剂,优选高性能复合添加剂,产生无机及有机胶凝硬 化。由于合理的颗粒级配,使得本发明硬化的类陶瓷结合体致密度高,界面结合强度高,从而其抗压抗折强度均很高。所选粒度从4mm开始至100nm 下的超细微粉,选取了4-3mm, 3-lmm, 0. 088-lmm, 180目,325目,2 y m, 《100nm等7个粒度等级梯次,充分让细一级的粒度颗粒填充粗一级粒度 颗粒的间隙,实现类陶瓷结合体高致密度、高强度的目的。通过180目以 下(《0.088mm)细、微粉部分超硬材料的选择,进一步强化本发明的结合界 面强度、硬度及表面强度、硬度,从而进一步增加耐磨性,克服界面结合 部分耐磨性差、耐冲刷性差的瓶颈,使得在使用中整体耐磨性好,使用寿 命长。本发明按YB/T5201-1993标准常温抗压强度》165MPa ,按 GB/T3001-2000标准常温抗折强度^50MPa,莫氏硬度达到8-9级。而主、 辅材料中电熔棕刚玉、电熔亚白刚玉、电熔白刚玉、电熔莫来石、碳化硅、 氮化硅、碳化硼等,均各自具有独特优异的物理、化学性能、它们在强度、 硬度、韧性、耐温度、耐磨性、导热性、高温稳定性、抗热震性、抗腐蚀 性等方面具有的优良性能,可根据使用部位的温度、介质冲刷强度、冲击 性及酸碱腐蚀等工况选择主、辅料,使本耐磨陶瓷涂料的综合性能更优异, 是适合常温到1500° C以上各种不同工况使用的超高强度和超高硬度的不 定型耐磨涂料,具有良好的耐高温性能,可以在1650-1800° C的高温工况 下长期使用无软化。本耐磨f甸瓷涂料所具有的优良耐磨性、抗冲刷性和抗 腐蚀能力,能有效地保护设备的强磨损部位被介质冲刷和腐蚀,耐磨性可 达普通钢板的12倍以上,可大大延长其设备的使用寿命和维修周期。同时其经济性也好,其使用成本只有复合耐磨钢板的1/3-1/4。本发明价格低廉、使用成本低,致密度及强度高,具有优良的耐磨性、抗冲刷性和抗腐 蚀能力,耐温度高,高温稳定性好,使用寿命长。可广泛用于建材、电力、 冶金、矿山、石化及国防等多个行业。 具体实施方式下面参照实施例说明本发明的实施方案。 一种耐磨陶瓷涂料,(a)它由如下的组份构成-主料:粒度为3-4mm的电熔棕刚玉、电熔亚白刚玉、电熔白刚玉、碳化硅、 电熔莫来石中的至少一种任意比例搭配,按重量份5-12份;粒度为l-3mm的电熔棕刚玉、电熔亚白刚玉、电熔白刚玉、碳化硅、 电熔莫来石中的至少一种任意比例搭配,按重量份35-43份;辅料:粒度为0. 088-lmm的致密刚玉、电熔亚白刚玉、电熔白刚玉、碳化硅、 氮化硅(Si3N4)、碳化硼(BX)中的至少一种任意比例搭配,按重量份10-20 份;粒度为180目的致密刚玉、电熔亚白刚玉、电熔白刚玉、碳化硅、氮化 硅(S:UN4)、碳化硼(BX)中的至少一种任意比例搭配,按重量份5-7份;粒度为325目的电熔白刚玉、碳化硅、氮化硅(Si凡)、碳化硼(BX)中 的至少一种任意比例搭配,按重量份5-IO份;结合剂:CA50铝酸l?水泥或纯铝酸转水泥按重量份7-25份;增强剂:粒度《100nm的纳米微硅粉按重量份1-5份和粒度《2 u m的活 性a 41203微粉按重量份1-7份;复合添加剂:超干粉活性高效减水剂SM-F、柠檬酸钠和六偏磷酸钠分别 按前述各种材料总重量的0. 1-0. 38%、 0. 04-0. 1%、 0. 02-0. 1%;(b)将前述的各种材料按其重量份由如下步骤混合制得:(1)、首先将前述的粒度为3-4mm和l-3mm的主料按其重量份装入强力 搅拌机内,开机搅拌半分钟;(2) 、其次将CA50铝酸钙水泥或纯铝酸钙水泥按其重量份再装入前述强力搅拌机内,开机搅拌半分钟;(3) 、然后将粒度《100nm的纳米微硅粉和粒度《2 p m的活性a -A1203 微粉按其重量份,及超干粉活性高效减水剂SM-F、柠檬酸钠和六偏磷酸钠 按其重量比再装入前述强力搅拌机内,开机搅拌l分钟;(4)、最后将前述粒度为0. 088-1腿、180目、325目的三种辅料按其 重量份再装入前述强力搅拌机内,开机搅拌10-15分钟至混合均匀后装袋。 本耐磨陶瓷涂料还有钢纤维,前述各种材料的总重量与钢纤维的重量 比为100: 2-5。 实施例1选取粒度为3-4mm的电熔莫来石12Kg;粒度为1_3皿的电熔莫来石 35Kg;粒度为0.088-lmm的电熔白刚玉15Kg和碳化硅5Kg;粒度为180目 的电熔白刚玉7Kg;粒度为325目的碳化硅5Kg和氮化硅(S:UN4)5Kg;纯铝 酸钙水泥7Kg;粒度《100nm的纳米微硅粉1Kg和粒度《2 " m的活性a -A1203 微粉7Kg;超干粉活性高效减水剂SM-FO. 38Kg、柠檬酸钠0. 04 Kg和六偏 磷酸钠0.02Kg;首先将粒度为3-4mm的电熔莫来石12Kg和粒度为1-3mm 的电熔莫来石35Kg的主料装入强力搅拌机内,开机搅拌半分钟;其次将结 合剂纯铝酸钙水泥7Kg装入前述搅拌机内,开机搅拌半分钟;然后再将粒 度《100nm的纳米微硅粉1Kg、粒度《2 u m的活性a 41203微粉7Kg的增强 剂和超干粉活性高效减水剂SM-FO. 38Kg、柠檬酸钠0. 04Kg、六偏磷酸钠 0.02Kg的复合添加剂装入前述搅拌机内,开机搅拌l分钟;最后再将粒度 为0.088-lmm的电熔白刚玉15Kg和碳化硅5kG、粒度为180目的电熔白刚 玉7Kg、粒度为325目的碳化硅5Kg和氮化硅(Si具)5Kg的辅料装入前述的 强力搅拌机,开机搅拌10分钟混合均匀,装袋即可。在使用时可在该涂料 中按每100Kg涂料加入2Kg的钢纤维。实施例2选取粒度为3-4mm的电熔棕刚玉5Kg;粒度为l-3mm的电熔棕刚玉33Kg 和碳化硅10Kg;粒度为0. 088-lmm的致密刚玉10Kg;粒度为180目的致密 刚玉5Kg和碳化硅2Kg;粒度为325目的碳化硅5Kg; CA50铝酸转水泥25Kg; 粒度《100nm的纳米微硅粉5Kg、粒度《2 P m的活性a 41203微粉1Kg;超干粉活性高效减水剂SM-F0. 11Kg、柠檬酸钠0. 09Kg和六偏磷酸钠0. 09Kg; 首先将粒度为3_4腿的电熔棕刚玉5Kg、粒度为1-3mm的电熔棕刚玉33Kg 和碳化硅10Kg的主料装入强力搅拌机内,开机搅拌半分钟;其次将结合剂 CA50铝酸钙水泥25Kg装入前述搅拌机内,开机搅拌半分钟;然后再将粒 度《100nm的纳米微硅粉5Kg、粒度《2 P m的活性a 41203微粉1Kg的增强 剂和超干粉活性高效减水剂SM-FO. 11Kg、柠檬酸钠0.09Kg、六偏磷酸钠 0.09Kg的复合添加剂装入前述搅拌机内,开机搅拌l分钟;最后再将粒度 为0. 088-lmm的致密刚玉10Kg、粒度为180目的致密刚玉5Kg和碳化硅2Kg、 粒度为325目的碳化硅5Kg的辅料装入前述的强力搅拌机,开机搅拌15分 钟混合均匀,装袋即可。在使用时可在该涂料中按每100Kg涂料加入5Kg 的钢纤维。 实施例3选取粒度为3-4腿的电熔棕刚玉8Kg、电熔亚白刚玉2Kg;粒度为1-3腿 的电熔棕刚玉25Kg、电熔亚白刚玉5Kg和碳化硅5Kg;粒度为0. 088-1咖 的致密刚玉13Kg、白刚玉3Kg;粒度为180目的致密刚玉2Kg、碳化硅2Kg 和氮化硅(Si具)2Kg;粒度为325目的碳化硅7Kg、碳化硼(BX)lKg;纯铝 酸钙水泥16Kg;粒度《100nm的纳米微硅粉3Kg、粒度《2 p m的活性a -A1203 微粉4Kg;超干粉活性高效减水剂SM-FO. 25Kg、柠檬酸钠0. 07Kg和六偏磷 酸钠0. 06Kg;首先将粒度为3-4mm的电熔棕刚玉8Kg、电熔亚白刚玉2Kg 和粒度为l-3mm的电熔棕刚玉25Kg、电熔亚白刚玉5Kg、碳化硅5Kg的主 料装入强力搅拌机内,开机搅拌半分钟;其次将结合剂纯铝酸钙水泥16Kg 装入前述搅拌机内,开机搅拌半分钟;然后再将粒度《100nm的纳米微硅 粉3Kg、粒度^2 u m的活性a 41203微粉4Kg的增强剂和超干粉活性高效减 水剂SM-FO. 25Kg、柠檬酸钠0. 07Kg、六偏磷酸钠0. 06Kg的复合添加剂装 入前述搅拌机内,开机搅拌l分钟;最后再将粒度为0. 088-1皿的致密刚 玉13Kg和白刚玉3Kg、粒度为180目的致密刚玉2Kg、碳化硅2Kg和氮化 硅(Si具)2Kg、粒度为325目的碳化硅7Kg和碳化硼(BX)lKg的辅料装入 前述的强力搅拌机,开机搅拌12分钟混合均匀,装袋即可。在使用时可在 该涂料中按每100Kg涂料加入4Kg的钢纤维。

Claims (2)

1. 一种耐磨陶瓷涂料,其特征是 (a)它由如下的组份构成: 主料: 粒度为3-4mm的电熔棕刚玉、电熔亚白刚玉、电熔白刚玉、碳化硅、电熔莫来石中的至少一种任意比例搭配,按重量份5-12份; 粒度为1-3mm的电熔棕刚玉、电熔亚白刚玉、电熔白刚玉、碳化硅、电熔莫来石中的至少一种任意比例搭配,按重量份35-43份; 辅料: 粒度为0.088-1mm的致密刚玉、电熔亚白刚玉、电熔白刚玉、碳化硅、氮化硅(Si3N4)、碳化硼(B4C)中的至少一种任意比例搭配,按重量份10-20份; 粒度为180目的致密刚玉、电熔亚白刚玉、电熔白刚玉、碳化硅、氮化硅(Si3N4)、碳化硼(B4C)中的至少一种任意比例搭配,按重量份5-7份; 粒度为325目的电熔白刚玉、碳化硅、氮化硅(Si3N4)、碳化硼(B4C)中的至少一种任意比例搭配,按重量份5-10份; 结合剂:CA50铝酸钙水泥或纯铝酸钙水泥按重量份7-25份; 增强剂:粒度≤100nm的纳米微硅粉按重量份1-5份和粒度≤2μm的活性α-Al2O3微粉按重量份1-7份; 复合添加剂:超干粉活性高效减水剂SM-F、柠檬酸钠和六偏磷酸钠分别按前述各种材料总重量的0.1-0.38%、0.04-0.1%、0.02-0.1%; (b)将前述的各种材料按其重量份由如下步骤混合制得: (1)、首先将前述的粒度为3-4mm和1-3mm的主料按其重量份装入强力搅拌机内,开机搅拌半分钟; (2)、其次将CA50铝酸钙水泥或纯铝酸钙水泥按其重量份再装入前述强力搅拌机内,开机搅拌半分钟; (3)、然后将粒度≤100nm的纳米微硅粉和粒度≤2μm的活性α-Al2O3微粉按其重量份,及超干粉活性高效减水剂SM-F、柠檬酸钠和六偏磷酸钠按其重量比再装入前述强力搅拌机内,开机搅拌1分钟; (4)、最后将前述粒度为0.088-1mm、180目、325目的三种辅料按其重量份再装入前述强力搅拌机内,开机搅拌10-15分钟至混合均匀后装袋。
2、按权利要求1所述的耐磨陶瓷涂料,其特征是还有钢纤维,前述各 种材料的总重量与钢纤维的重量比为100: 2-5。
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