CN101067067A - 抗高温钢铁表面氧化皮涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种抗高温钢铁表面氧化皮涂料，它主要是由以下重量份的原料组成：硼酸乙酯20－25份，有机硅树脂15－25份，5％－10％聚乙烯醇缩丁醛(溶剂为异丙醇)5－10份，铝粉15－20份，溶剂10－20份，分散剂1－2份。本发明涂料结合了目前氧化硼、有机硅和氧化铝层三种在耐高温中最有特点的物质，分别具有反应型保护、熔膜屏蔽型保护和氧化还原型保护三种不同的保护机理，经与未进行喷涂的空白样对比，钢坯表面氧化皮产生量降低至90％左右，而其他单位使用的同种功效的涂料是65％左右，整整高出25％。

Description

抗高温钢铁表面氧化皮涂料

技术领域

本发明涉及一种抗高温钢铁表面氧化皮涂料。用于钢铁热处理前的保护。属涂料技术领域。

背景技术

通常钢铁表面会附有尘埃、油污、氧化皮、锈蚀层、污染物盐分、或松动的旧漆膜，其中氧化皮是比较常见但最容易被忽略的部分。氧化皮是钢铁在高温锻压成型时所产生的一层致密氧化层，通常附着比较牢固，但相对钢铁本身则较脆。从电化学上分析，氧化皮的电极电位要比铁高0.15-0.20V，在腐蚀介质中，铁先于氧化皮腐蚀，尤其是在有大量氧化皮存在时，大量的氧化皮为阴极，少量裸露的铁成为小阳极，会加速促进铁的局部腐蚀。在潮湿环境中，氧化皮的大阴极和脱落氧化皮而裸露钢铁表面的小阳极，造成裸露区的局部腐蚀。氧化皮与钢铁表面实际存在无数微小缝隙，水气和腐蚀介质渗透到松动的氧化皮下又发生缝隙腐蚀和浓差腐蚀。通常在钢铁表面涂装前必须完全清除氧化皮，而许多钢铁表面的涂装工作是在氧化皮未完全去除就进行的，结果造成涂装质量的低劣和涂料使用寿命的大大缩短。

钢铁在受到高温热处理时，在高温下很容易与空气中的氧发生氧化作用，使钢铁被氧化和脱碳，造成材料的损失和力学性能的下降，因而，钢铁在高温处理中需要采取一定的保护措施，涂料保护是一种非常经济和有效的方法，具有如下优点：

1、能够避免钢铁在热处理时的氧化损失以及清除氧化皮的工序，并使工件的规格尺寸更为精确；能够避免在热处理时由于金属脱碳造成的疲劳强度下降，使钢铁使用寿命延长；能够避免金属在热处理时表面吸收气体，防止金属因吸氢而变脆。

2、涂料保护不会受钢铁工件复杂形状或尺寸限制，工艺简单，操作方便，经济性好。

钢铁热处理保护涂料属于一次性使用涂料，在钢铁热处理前涂覆涂料，热处理结束后涂料保护作用完成，涂层自行脱落。热处理保护涂料属于专用涂料，近年来得到了较多的应用和较快的发展。例如，英国BCRKTOP系列保护涂料可以有效用于防渗碳的热处理保护。美国波音分机公司的陶瓷、硅酸盐基防渗碳保护，前苏联的石棉基和铝硼酸盐为主的防渗碳保护涂料等，都得到了很好的应用。我国防脱碳、防氧化涂料也得了较好的应用，其中，以氧化硼为主要原料的防渗碳保护涂料，以玻璃为主要原料的防渗碳、防氢化涂料，以硅酸盐为主要原料的防渗碳保护涂料等，都先后在生产中应用，并取得较好效果。国内中科院研究所和济南钢铁公司最近几年都着手这方面的研究，进行了炉加热前防氧化喷涂，经过未进行喷涂的空白样对比，钢坯表面氧化皮生成量降低65％以上。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种同温下具有十分良好的抗钢铁表面起氧化皮性能，能使钢坯表面氧化皮产生量降低更低的抗高温钢铁表面氧化皮涂料。

本发明的目的是这样实现的：一种抗高温钢铁表面氧化皮涂料，其特征在于它主要是由以下重量份的原料组成：

硼酸乙酯20-25份

有机硅树脂15-25份

5％-10％聚乙烯醇缩丁醛异丙醇溶液5-10份

铝粉15-20份

溶剂10-20份

分散剂1-2份，

其中，聚乙烯醇缩丁醛的异丙醇溶液中聚乙烯醇缩丁醛的重量固体份为5％-10％。

本发明抗高温钢铁表面氧化皮涂料，所述涂料原料中还加入有1～2份有机膨润土类防沉剂。

本发明抗高温钢铁表面氧化皮涂料，所述有机硅树脂可以是聚甲基硅氧烷树脂、环氧改性有机硅树脂、聚酯改性有机硅树脂、硼改性有机硅树脂等。

本发明抗高温钢铁表面氧化皮涂料，所述溶剂可以是二甲苯、丙酮、丙醇中的二种或三种。

本发明抗高温钢铁表面氧化皮涂料，所述分散剂可以是阴离子润湿或有机硅氧烷类分散剂。

本发明涂料作为高温场合应用的涂料，具有以下使用特点：

1、能够保护钢铁在高温下不出现氧化皮、不脱碳。

2、涂层对钢铁或合金的物理性能、力学性能、化学成分无影响，涂料中不含有损害或污染金属的成分。

3、涂料层经过热处理后，能够自行脱落，很容易清除。

4、涂层的使用温度范围很宽，达800℃-1800℃，而且在高温下涂层不释放有毒气体。

具体保护机理是：

1、硼酸乙酯在600℃左右形成熔融的氧化硼膜，900℃以上溶解钢铁表面的氧化膜，形成致密的保护层。

2、在涂层加热过程中，涂料中有机硅树脂如DC805(曾被美国用于航天飞机，可耐1371℃的高温耐热涂料)在700℃左右时，形成致密牢固的无机硅酸盐陶瓷状物，隔绝了气氛和钢铁表面接触而起到了保护作用。

3、另外，涂料中的铝粉利用在高温下被氧化成一层致密且十分难熔的氧化铝层(熔点约2050℃)，在这个氧化还原反应过程中，由于金属铝与钢铁表面附近的氧气大量反应，造成靠近涂层的活性气体稀薄，而不能和钢铁表面起作用，起到了很好的保护作用。

由此可以看出，本发明涂料之所以在同温下具有十分良好的抗钢铁表面起氧化皮，是因为该涂料结合了目前氧化硼、有机硅和氧化铝层三种在耐高温中最有特点的物质，分别具有反应型保护、熔膜屏蔽型保护和氧化还原型保护三种不同的保护机理。

我们进行了炉加热防氧化喷涂，经与未进行喷涂的空白样对比，钢坯表面氧化皮产生量降低至90％左右，而其他单位使用的同种功效的涂料是65％左右，整整高出25％，这得益于本发明的涂料结合了三种保护机理于一体(反应型保护机理、熔膜屏蔽型保护和氧化还原型保护机理)。该涂料很大程度上阻止了钢铁在高温时的氧化。涂料层经过热处理后，能够自行脱落，很容易清除。

具体实施方式

实施例1：

本发明抗高温钢铁表面氧化皮涂料，由以下原料搅拌混合组成：硼酸乙酯23kg，聚甲基硅氧烷树脂25kg，10％聚乙烯醇缩丁醛的异丙醇溶液(溶剂为异丙醇)10kg，铝粉20kg，二甲苯5kg，丙酮5kg，丙醇10kg和脂肪醇磺酸脂2kg。

实施例2：

硼酸乙酯30kg，环氧改性有机硅树脂18kg，10％聚乙烯醇缩丁醛的异丙醇溶液10kg，铝粉20kg，二甲苯5kg，丙醇15kg，磺化油或甲基磺酸脂2kg。其余同例1。

实施例3：

硼酸乙酯30kg聚酯改性有机硅树脂18kg，10％聚乙烯醇缩丁醛的异丙醇溶液10kg，铝粉20kg，二甲苯5kg，丙醇15kg，聚二甲基硅氧烷2kg。其余同例1。

实施例4：

硼酸乙酯23kg，聚甲基有机硅氧烷树脂25kg，10％聚乙烯醇缩丁醛的异丙醇溶液8kg，铝粉20kg，二甲苯5kg，丙酮2kg，丙醇15kg，聚二甲基硅氧烷2kg。其余同例1。

实施例5：

硼酸乙酯：23kg，环氧改性有机硅树脂25kg，5％聚乙烯醇缩丁醛的异丙醇溶液10kg，铝粉20kg，二甲苯5kg，丙酮5kg，丙醇10kg，聚二甲基硅氧烷2kg。其余同例1。

实施例6：

硼酸乙酯23kg硼改性有机硅树脂25kg，8％聚乙烯醇缩丁醛的异丙醇溶液8kg，铝粉20kg，二甲苯5kg，丙酮2kg，丙醇15kg和有机膨润土防沉剂2kg。其余同例1。

以上各例中，聚乙烯醇缩丁醛的异丙醇溶液的溶剂均为异丙醇。聚乙烯醇缩丁醛的异丙醇溶液中聚乙烯醇缩丁醛的重量固体份为5％-10％。

Claims (9)

1、一种抗高温钢铁表面氧化皮涂料，其特征在于它主要是由以下重量份的原料组成：

硼酸乙酯20-25份

有机硅树脂15-25份

聚乙烯醇缩丁醛的异丙醇溶液5-10份

铝粉15-20份

溶剂10-20份

分散剂1-2份，

其中，聚乙烯醇缩丁醛的异丙醇溶液中聚乙烯醇缩丁醛的重量固体份为5％-10％。

5％-10％聚乙烯醇缩丁醛的溶剂为异丙醇，％为重量百分比浓度。

2、根据权利要求1所述的一种抗高温钢铁表面氧化皮涂料，其特征在于所述涂料原料中还加入有1-2份有机膨润土类防沉剂。

3、根据权利要求1或2所述的一种抗高温钢铁表面氧化皮涂料，其特征在于所述有机硅树脂是聚甲基硅氧烷树脂、环氧改性有机硅树脂、聚酯改性有机硅树脂或硼改性有机硅树脂。

4、根据权利要求1或2所述的一种抗高温钢铁表面氧化皮涂料，其特征在于所述溶剂是二甲苯、丙酮、丙醇中的二种或三种。

5、根据权利要求1或2所述的一种抗高温钢铁表面氧化皮涂料，其特征在于所述分散剂是阴离子润湿类分散剂或有机硅氧烷类分散剂。

6、根据权利要求2所述的一种抗高温钢铁表面氧化皮涂料，其特征在于所述有机膨润土类防沉剂是：2-甲基-2-氢化牛脂膨润土铵盐、2-甲基-2-氢化牛脂水辉石铵盐或2-甲基苄基-氢化牛脂水辉石铵盐。

7、根据权利要求5所述的一种抗高温钢铁表面氧化皮涂料，其特征在于所述阴离子润湿类分散剂是：脂肪醇磺酸脂、磺化油或甲基磺酸脂。

8、根据权利要求5所述的一种抗高温钢铁表面氧化皮涂料，其特征在于所述有机硅氧烷类分散剂是聚二甲基硅氧烷。