CN101323954B - 钼电极表面玻璃基防氧化涂层的制备方法 - Google Patents

钼电极表面玻璃基防氧化涂层的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种钼电极表面玻璃基防氧化涂层的制备方法，其包括下列步骤：将纯度大于99.95％金属钼棒碱洗脱脂、酸洗去污制备钼基体；按一定配比制备制备基釉钡硅酸盐玻璃料，加氧化铬和粘土制备钼釉，再加入调墨油(由松油醇和乙基纤维素配制)配制得涂料，在制备得到的钼基体上涂覆涂料并且烘干。本发明的优点在于：可防止烤窑期间钼电极的氧化；原料来源丰富，生产成本低涂覆工艺采用刷涂法；不用进行热加工，工艺简单。

Description

钼电极表面玻璃基防氧化涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及一种钼电极表面玻璃基防氧化涂层的制备方法。
背景技术
钼和钼合金的熔点较高，具有很好的导电、导热性能，高温强度好，在1700℃左右仍有较高的机械强度和较高的抗侵蚀能力。这些性质使得钼作为电极材料在玻璃加工业有着广泛的应用。但是钼电极很容易被氧化，在300℃时钼会缓慢氧化，生成MoO2，温升至600℃时，钼发生二次氧化，生成MoO3。当温度达到750℃时，MoO3为黄色烟雾，会严重挥发。在钼电极表面涂上一层比较薄的涂层材料，以消除高温炉气与钼基体的接触，从而降低了氧向钼基体的扩散速率，达到了防止了钼电极的氧化，提高了钼电极的使用寿命。
常用的钼或钼合金的抗氧化涂层的制备方法有：高温火焰喷涂法，化学气相沉积(CVD)、等离子喷涂法和真空或惰性气体渗制法。奥地利攀时公司采用高温火焰喷涂法制备出了SIBOR抗氧化涂层，它是硼、硅组成的复合材料。采用惰性气体扩散和等离子喷涂法，J.J.Moore制备出了MoSi2+1.96SiC抗氧化涂层。Edward K.Nyutu采用CVD法制备了MoSi2+SiO2复合抗氧化涂层。这几种制备方法工艺复杂，对设备要求高，周期也较长，从而导致了成本的提高，不适合工业应用。张存默、宋秀兰等的发明专利《钼或钼合金抗氧化涂层的渗制方法及其产品》(公开号：CN86103384A)，虽然工艺较简单，但因要经真空高温扩散处理，故对设备要求较高，成本较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种生产成本低并且工艺简单的钼电极表面玻璃基防氧化涂层的制备方法。
为了达到上述目的，本发明提供了一种钼电极表面玻璃基防氧化涂层的制备方法，其制备工艺过程可分为两部分：基体的制备与涂料的配制和涂覆，具体包括下列步骤：
1)制备钼基体将纯度大于99.95％金属钼棒在温度为70～90℃且浓度为25～35g/L的碱性洗涤剂中浸渍脱脂，水洗60min以上，再在温度为65～75℃且浓度为6～8％的硫酸溶液中浸渍去污，水洗60min以上，烘干得到钼基体；
2)制备涂料釉浆
2.1)制备基釉按质量百分比配方：氧化钡35％～45％，氧化硅30％～50％，氧化铝1％～3％，氧化硼5％～8％，氧化钙3％～5％，氧化锌3％～8％，氧化锆2％～4％，按上述配比在1380～1480℃温度下熔炼2～4h，水淬冷，球磨后，过200目筛，制备基釉钡硅酸盐玻璃料；
2.2)制备钼釉将氧化铬和粘土过200目筛，将通过步骤2.1得到的基釉、所述的氧化铬和粘土按质量比为(14∶4∶1)～(14∶8∶1)在常温常压下均匀混合；
2.3)制备调墨油将松油醇和乙基纤维素按(100∶1)～(100∶3)的质量比经水浴混合均匀，再静置5h以上；
2.4)制备涂料釉浆将步骤2.2)所述的钼釉和步骤2.3)所述的调墨油按(10∶3)～(10∶5)的质量比在磁力搅拌器中搅拌均匀，得到涂料釉浆；
3)涂覆涂料
3.1)制备涂覆涂料的钼基体在所述的钼基体上人工刷涂一层所述的涂料釉浆，放入烘箱内，在100～150℃温度条件下烘干，重复涂料、烘干各一次；
3.2)将无碱玻璃布在步骤2.4)所述的涂料釉浆中浸渍30～60min，再包扎在步骤3.1)所述的已二次涂覆涂料的钼基体表面，在100～150℃温度下烘干。
进一步，步骤1)所述的水洗是指用70～90℃水清洗所述的金属钼20～40min，再用20～40℃水喷淋水洗40～60min。
对步骤1)所述的钼基体采用常规的压缩空气将砂或铁丸从喷嘴中喷出的方法，增加钼基体的表面粗糙度。
步骤2.3)所述的水浴是指在50～70℃温度下，水浴5h～8h。
本发明的优点是：(1)可防止烤窑期间钼电极的氧化；(2)原料来源丰富，生产成本低；(3)涂覆工艺采用刷涂法，并且不用进行热加工，工艺简单。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，等价形式改动或修改同样落于本申请权利要求书所限定的范围。
实施例1
步骤1、制备钼基体；
步骤1.1、在70℃温度条件下，将纯度大于99.95％金属钼棒在浓度为35g/L的碱性洗涤剂中浸渍60min，随后用70℃水清洗所述的金属钼20min，再用20℃水喷淋水洗40min；
步骤1.2、在65℃温度条件下，将通过步骤1.1得到的金属钼在浓度为8％的硫酸溶液中浸渍10min，随后用70℃水清洗所述的金属钼20min，再用20℃水喷淋水洗40min；
步骤1.3、在100℃温度条件下，将通过步骤1.2得到的金属钼烘干制备得到钼基体；
步骤1.4、对通过步骤1.3得到的钼基体采用常规的压缩空气将砂或铁丸从喷嘴中喷出的方法，增加钼基体的表面粗糙度；
步骤2、制备涂料釉浆；
步骤2.1、在1380℃温度条件下，将混合均匀的钡硅酸盐玻璃料熔炼4h，随后常规水淬冷，再经48h球磨后，过200目筛，制备得到基釉；所述的钡硅酸盐玻璃料的配比为：氧化钡(BaO)35％，氧化硅(SiO2)50％，氧化铝(Al2O3)1％，氧化硼(B2O3)5％，氧化钙(CaO)3％，氧化锌(ZnO)3％，氧化锆(ZrO2)3％；
步骤2.2、将氧化铬和粘土过200目筛，将通过步骤2.1得到的基釉、所述的氧化铬和粘土按质量比为14∶4∶1在常温常压下均匀混合制备得到钼釉；
步骤2.3、将松油醇和乙基纤维素按100∶1的质量比经70℃水浴5h混合均匀，再静置5h制备得到调墨油；
步骤2.4、将通过步骤2.3制备得到的钼釉和通过步骤2.4制备得到的调墨油按10∶3的质量比在磁力搅拌器中搅拌2h，制备得到涂料釉浆；
步骤3、在通过步骤1制备得到的钼基体上涂覆涂料；具体包括下列步骤：
步骤3.1、在通过步骤1制备得到的钼基体上人工刷涂一层通过步骤2制备得到的涂料釉浆，放入烘箱内，在100℃温度条件下烘干；
步骤3.2、重复步骤3.1一次；
步骤3.3、将无碱玻璃布在通过步骤2制备得到的涂料釉浆中浸渍30min；
步骤3.4、将通过步骤3.3制备得到的无碱玻璃布包扎在通过步骤3.4制备得到的钼基体表面，随后在100℃温度条件下烘干。
裸露的钼基体在1000℃，30min的失重达到180mg/cm2，而本试验中有涂层保护的基体失重仅为14.79mg/cm2。涂层在1200℃，30min的失重仅为0.85mg/cm2，比在1000℃时的抗氧化性还要好，这是因为在较高的温度下玻璃会在很短的时间内软化，使涂层变为黏附态，隔绝了炉气。
带有涂层的钼基体在800℃、1000℃和1200℃预烧4h后，剥去表面的涂层对基体进行能谱(EDS)分析，其氧含量只有未加涂层氧含量的8％左右，抗氧化效果显著。
实施例2
步骤1、制备钼基体；
步骤1.1、在90℃温度条件下，将纯度大于99.95％金属钼棒在浓度为25g/L的碱性洗涤剂中浸渍30min，随后用90℃水清洗所述的金属钼40min，再用40℃水喷淋水洗60min；
步骤1.2、在75℃温度条件下，将通过步骤1.1得到的金属钼在浓度为6％的硫酸溶液中浸渍5min，随后用90℃水清洗所述的金属钼40min，再用40℃水喷淋水洗60min；
步骤1.3、在110℃温度条件下，将通过步骤1.2得到的金属钼烘干制备得到钼基体；
步骤1.4、对通过步骤1.3得到的钼基体采用常规的压缩空气将砂或铁丸从喷嘴中喷出的方法，增加钼基体的表面粗糙度；
步骤2、制备涂料釉浆；
步骤2.1、在1480℃温度条件下，将混合均匀的钡硅酸盐玻璃料熔炼2h，随后常规水淬冷，再经72h球磨后，过200目筛，制备得到基釉；所述的钡硅酸盐玻璃料的配比为：氧化钡(BaO)45％，氧化硅(SiO2)30％，氧化铝(Al2O3)3％，氧化硼(B2O3)8％，氧化钙(CaO)5％，氧化锌(ZnO)5％，氧化锆(ZrO2)4％；
步骤2.2、将氧化铬和粘土过200目筛，将通过步骤2.1得到的基釉、所述的氧化铬和粘土按质量比为14∶8∶1在常温常压下均匀混合制备得到钼釉；
步骤2.3、将松油醇和乙基纤维素按100∶3的质量比经50℃水浴8h混合均匀，再静置8h制备得到调墨油；
步骤2.4、将通过步骤2.3制备得到的钼釉和通过步骤2.4制备得到的调墨油按10∶5的质量比在磁力搅拌器中搅拌4h，制备得到涂料釉浆；
步骤3、在通过步骤1制备得到的钼基体上涂覆涂料；具体包括下列步骤：
步骤3.1、在通过步骤1制备得到的钼基体上人工刷涂一层通过步骤2制备得到的涂料釉浆，放入烘箱内，在150℃温度条件下烘干；
步骤3.2、重复步骤3.1一次；
步骤3.3、将无碱玻璃布在通过步骤2制备得到的涂料釉浆中浸渍60min；
步骤3.4、将通过步骤3.3制备得到的无碱玻璃布包扎在通过步骤3.4制备得到的钼基体表面，随后在150℃温度条件下烘干。
裸露的钼基体在1000℃，30min的失重达到180mg/cm2，而本试验中有涂层保护的基体失重仅为10.09mg/cm2。带有涂层的钼基体在1000℃预烧2h后，剥去表面的涂层对基体进行能谱(EDS)分析，其氧含量只有未加涂层氧含量的5％左右，抗氧化效果显著。
实施例3
步骤1、制备钼基体；
步骤1.1、在70℃温度条件下，将纯度大于99.95％金属钼棒在浓度为35g/L的碱性洗涤剂中浸渍60min，随后用70℃水清洗所述的金属钼20min，再用20℃水喷淋水洗40min；
步骤1.2、在65℃温度条件下，将通过步骤1.1得到的金属钼在浓度为8％的硫酸溶液中浸渍10min，随后用70℃水清洗所述的金属钼20min，再用20℃水喷淋水洗40min；
步骤1.3、在100℃温度条件下，将通过步骤1.2得到的金属钼烘干制备得到钼基体；
步骤1.4、对通过步骤1.3得到的钼基体采用常规的压缩空气将砂或铁丸从喷嘴中喷出的方法，增加钼基体的表面粗糙度；
步骤2、制备涂料釉浆；
步骤2.1、在1380℃温度条件下，将混合均匀的钡硅酸盐玻璃料熔炼4h，随后常规水淬冷，再经48h球磨后，过200目筛，制备得到基釉；所述的钡硅酸盐玻璃料的配比为：氧化钡(BaO)37％，氧化硅(SiO2)37％，氧化铝(Al2O3)3％，氧化硼(B2O3)8％，氧化钙(CaO)5％，氧化锌(ZnO)8％，氧化锆(ZrO2)2％；
步骤2.2、将氧化铬和粘土过200目筛，将通过步骤2.1得到的基釉、所述的氧化铬和粘土按质量比为14∶4∶1在常温常压下均匀混合制备得到钼釉；
步骤2.3、将松油醇和乙基纤维素按100∶1的质量比经70℃水浴5h混合均匀，再静置5h制备得到调墨油；
步骤2.4、将通过步骤2.3制备得到的钼釉和通过步骤2.4制备得到的调墨油按10∶3的质量比在磁力搅拌器中搅拌2h，制备得到涂料釉浆；
步骤3、在通过步骤1制备得到的钼基体上涂覆涂料；具体包括下列步骤：
步骤3.1、在通过步骤1制备得到的钼基体上人工刷涂一层通过步骤2制备得到的涂料釉浆，放入烘箱内，在100℃温度条件下烘干；
步骤3.2、重复步骤3.1一次；
步骤3.3、将无碱玻璃布在通过步骤2制备得到的涂料釉浆中浸渍30min；
步骤3.4、将通过步骤3.3制备得到的无碱玻璃布包扎在通过步骤3.4制备得到的钼基体表面，随后在100℃温度条件下烘干。
裸露的钼基体在1000℃，30min的失重达到180mg/cm2，而本试验中有涂层保护的基体失重仅为14.79mg/cm2。涂层在1200℃，30min的失重仅为0.85mg/cm2，比在1000℃时的抗氧化性还要好，这是因为在较高的温度下玻璃会在很短的时间内软化，使涂层变为黏附态，隔绝了炉气。
带有涂层的钼基体在800℃、1000℃和1200℃预烧4h后，剥去表面的涂层对基体进行能谱(EDS)分析，其氧含量只有未加涂层氧含量的8％左右，抗氧化效果显著。

Claims (4)

1.钼电极表面玻璃基防氧化涂层的制备方法，包括下列步骤：
1)制备钼基体 将纯度大于99.95％金属钼棒在温度为70～90℃且浓度为25～35g/L的碱性洗涤剂中浸渍脱脂，水洗60min以上，再在温度为65～75℃且浓度为6～8％的硫酸溶液中浸渍去污，水洗60min以上，烘干得到钼基体；
2)制备涂料釉浆
2.1)制备基釉  按质量百分配方：氧化钡35％～45％，氧化硅30％～50％，氧化铝1％～3％，氧化硼5％～8％，氧化钙3％～5％，氧化锌3％～8％，氧化锆2％～4％，按上述配比在1380～1480℃温度下熔炼2～4h，水淬冷，球磨后，过200目筛，制备基釉钡硅酸盐玻璃料；
2.2)制备钼釉将氧化铬和粘土过200目筛，将通过步骤2.1得到的基釉、所述的氧化铬和粘土按质量比为(14∶4∶1)～(14∶8∶1)在常温常压下均匀混合；
2.3)制备调墨油将松油醇和乙基纤维素按(100∶1)～(100∶3)的质量比经水浴混合均匀，再静置5h以上；
2.4)制备涂料釉浆将步骤2.2)所述的钼釉和步骤2.3)所述的调墨油按(10∶3)～(10∶5)的质量比在磁力搅拌器中搅拌均匀，得到涂料釉浆；
3)涂覆涂料
3.1)制备涂覆涂料的钼基体  在所述的钼基体上人工刷涂一层所述的涂料釉浆，放入烘箱内，在100～150℃温度条件下烘干，重复涂料、烘干各一次；
3.2)将无碱玻璃布在步骤2.4)所述的涂料釉浆中浸渍30～60min，再包扎在步骤3.1)所述的已二次涂覆涂料的钼基体表面，在100～150℃温度下烘干。
2.如权利要求1所述的钼电极表面玻璃基防氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤1)所述的水洗是指用70～90℃水清洗所述的金属钼20～40min，再用20～40℃水喷淋水洗40～60min。
3.如权利要求1所述的钼电极表面玻璃基防氧化涂层的制备方法，其特征在于，对步骤1)所述的钼基体采用常规的压缩空气将砂或铁丸从喷嘴中喷出的方法，增加钼基体的表面粗糙度。
4.如权利要求1所述的钼电极表面玻璃基防氧化涂层的制备方法，其特征在于，步骤2.3)所述的水浴是指在50～70℃温度下，水浴5～8h。
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