CN101012121A - 耐磨陶瓷涂料 - Google Patents
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Abstract
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
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1-3mm和1mm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0.088-1mm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、拧檬酸纳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、柠檬酸纳和六偏磷酸纳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。
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15-80mm，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，3-1mm，0.088-1mm，180目，325目，2μm，≤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℃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℃的高温工况下长期使用无软化。本耐磨陶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、拧檬酸纳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、柠檬酸纳和六偏磷酸纳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。
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1-3mm的电熔莫来石35Kg；粒度为0.088-1mm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(Si3N4)5Kg；纯铝酸钙水泥7Kg；粒度≤100nm的纳米微硅粉1Kg和粒度≤2μm的活性α-Al2O3微粉7Kg；超干粉活性高效减水剂SM-F0.38Kg、柠檬酸纳0.04Kg和六偏磷酸纳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≤2μm的活性α-Al2O3微粉7Kg的增强剂和超干粉活性高效减水剂SM-F0.38Kg、柠檬酸纳0.04Kg、六偏磷酸纳0.02Kg的复合添加剂装入前述搅拌机内，开机搅拌1分钟；最后再将粒度为0.088-1mm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(Si3N4)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1-3mm的电熔棕刚玉33Kg和碳化硅10Kg；粒度为0.088-1mm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铝酸钙水泥25Kg；粒度≤100nm的纳米微硅粉5Kg、粒度≤2μm的活性α-Al2O3微粉1Kg；超干粉活性高效减水剂SM-F0.11Kg、柠檬酸纳0.09Kg和六偏磷酸纳0.09Kg；首先将粒度为3-4mm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≤2μm的活性α-Al2O3微粉1Kg的增强剂和超干粉活性高效减水剂SM-F0.11Kg、柠檬酸纳0.09Kg、六偏磷酸纳0.09Kg的复合添加剂装入前述搅拌机内，开机搅拌1分钟；最后再将粒度为0.088-1mm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3-4mm的电熔棕刚玉8Kg、电熔亚白刚玉2Kg；粒度为1-3mm的电熔棕刚玉25Kg、电熔亚白刚玉5Kg和碳化硅5Kg；粒度为0.088-1mm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(Si3N4)2Kg；粒度为325目的碳化硅7Kg、碳化硼(B4C)1Kg；纯铝酸钙水泥16Kg；粒度≤100nm的纳米微硅粉3Kg、粒度≤2μm的活性α-Al2O3微粉4Kg；超干粉活性高效减水剂SM-F0.25Kg、柠檬酸纳0.07Kg和六偏磷酸纳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1-3mm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≤2μm的活性α-Al2O3微粉4Kg的增强剂和超干粉活性高效减水剂SM-F0.25Kg、柠檬酸纳0.07Kg、六偏磷酸纳0.06Kg的复合添加剂装入前述搅拌机内，开机搅拌1分钟；最后再将粒度为0.088-1mm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(Si3N4)2Kg、粒度为325目的碳化硅7Kg和碳化硼(B4C)1Kg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、拧檬酸纳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、柠檬酸纳和六偏磷酸纳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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