CN101747082B

CN101747082B - 一种滑板抗氧化涂料及其制备方法

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Publication number: CN101747082B
Application number: CN 200810231247
Authority: CN
Inventors: 张锐; 陈德良; 王海龙; 王丽娜; 李凯; 关莉; 李明亮; 吕培中; 朱济忠; 罗焰; 乔建房
Original assignee: BOMA Co Ltd HENAN PROV; Zhengzhou University
Current assignee: BOMA Co Ltd HENAN PROV; Zhengzhou University
Priority date: 2008-12-08
Filing date: 2008-12-08
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2028-12-08
Also published as: CN101747082A

Abstract

本发明公开了一种滑板抗氧化涂料及其制备方法，包括以下重量百分含量的原料制备而成：抗氧化功能添加剂10—70％，结合剂15—80％，稀释剂5—20％。其制备方法为：将抗氧化功能添加剂及结合剂混合后球磨，球磨时球料比为(4～1)：1，转速为200～800转/分，球磨时间为5～40小时；向经球磨过的涂料中加入重量百分含量为5～20％的稀释剂，混合均匀后即制得成品。本发明的涂料呈灰黑色、粘稠状，可用普通工艺进行刷涂，涂层厚度在大范围内可调。本发明提供的抗氧化涂料的制备方法原料易得、工艺与设备简单、成本低、易于规模化生产。所得的涂料在高温下具有优异的抗氧化和自润滑性能。

Description

一种滑板抗氧化涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及了一种抗氧化涂料，同时还涉及一种该抗氧化涂料的制备方法，属先进功能材料领域。

背景技术

含炭耐火材料的防氧化处理方法大致有三种，即浸渍氧化抑制剂法、添加抗氧化剂法和表面涂层法。浸渍法抑制氧化反应一般靠隔离炭材料表面活性点或形成玻璃状覆盖层防止氧气扩散，或与杂质形成稳定的盐，从而失去对碳氧化的催化作用，但一般限用于1000℃以下的氧化防护。对含炭耐火材料中添加Al、Mg、SiC等抗氧化剂细粉来防止碳的氧化研究得很多，但此法只能减缓含炭耐火材料在中、高温下的氧化。涂层法与前两种方法不同，它解决了涂层材料与含炭耐火材料的化学相容性及机械相容性问题，使外界氧与材料中的碳隔离来达到防氧化目的。

滑动水口是连铸生产的关键功能耐火材料，滑板作为滑动水口耐火构件中关键构件之一，是滑动水口中控制钢水流量的滑动部件。滑板的工作条件如下：(1)需长时间与高温钢水接触；(2)在满足不同浇铸工艺要求的条件下，需反复经受钢水的化学侵蚀和物理冲刷；(3)需承受高温钢水剧烈的热冲击与开闭时滑板间的机械磨损等。因此，要求滑板必须具有高的强度、抗热冲击、抗侵蚀、抗磨损等性能。同时，为了顺利实现滑板的开闭与控制钢水流量的功能，对滑板表面的平整度、平行度及尺寸等均有严格的技术要求。为此，世界各国均投入了大量的人力、物力与财力进行滑板及其抗氧化技术研究。日本大新化工株式会社研究出了DSS滑板润滑涂料，该滑板润滑涂料性能优异，但是，这种进口滑板润滑涂料价格十分昂贵，在国内钢铁企业滑板使用寿命普遍偏低的条件下，实际推广应用的范围很小。

发明内容

本发明的目的在于提供一种干燥速度快、耐腐蚀、润滑性好的滑板抗氧化涂料。

同时，本发明的目的还在于提供一种该滑板抗氧化涂料的制备方法，以降低生产成本。

为了实现上述目的，本发明的技术方案采用的滑板抗氧化涂料，包括以下重量百分含量的原料制备而成，抗氧化功能添加剂10—70％，结合剂15—80％，稀释剂5—20％。

所述的抗氧化功能添加剂由活性炭、含硼物质及含碳物质组合而成，各组分的重量比为：活性炭：含硼物质：含碳物质＝(5～50)：(1～10)：(1～10)。

所述的含硼物质为氮化硼或碳化硼中的任意一种或其组合。

所述的含碳物质为碳化硅。

所述的结合剂为由粘土、钠水玻璃与糊精的混合悬浮液，其重量配比为粘土1—5％，钠水玻璃5—30％，有机粘结剂2—10％。

所述的稀释剂为乙醇、丙酮中的任意一种或其组合。

同时，本发明的技术方案还采用了一种滑板抗氧化涂料的制备方法，包括以下步骤：将抗氧化功能添加剂及结合剂混合后球磨，球磨时球料比为(4～1)∶1，转速为200～800转/分，球磨时间为5～40小时；向经球磨过的涂料中加入重量百分含量为5～20％的稀释剂，混合均匀后即制得成品。

所述的结合剂的制备方法如下，将糊精、粘土加入到持续搅拌的钠水玻璃溶液中，持续搅拌所得的混合悬浮液即为结合剂，反应温度为30～100℃时，搅拌时间10～60min。

本发明的抗氧化涂料选用活性炭、含硼物质、含碳物质组成抗氧化功能添加剂，粘土、钠水玻璃与糊精的混合悬浮液为结合剂，水为分散介质，易挥发介质作为稀释剂制备出了滑板抗氧化涂料。其中，活性炭可以保证涂料与基体热膨胀系数相匹配，并且可以阻止基体中碳的氧化；含碳物质与基体具有良好的化学相容性与机械相容性，高温下有较强的抗氧化性；含硼物质具有类似石墨的层状结构，有“白石墨”之称，具有良好的电绝缘性、导热性、耐化学腐蚀性、抗氧化性和润滑性；糊精吸水性和膨胀性小，在冷水中溶解度高，热水中能完全溶解，且粘性小，放置后基本无变化，具有可触变性、成膜性好的特点，且具有一定的粘结强度。本发明的抗氧化涂料的制备方法，工艺与设备简单、原料易得、成本低、易于规模化生产。所制得的涂料在高温下具有优异的抗氧化和自润滑性能，且其分散均匀，稳定性好。

采用本发明的方法所制备的滑板抗氧化涂料为灰黑色浆料，分散均匀、粘度适中、流动性好。采用NDJ—8S数字粘度仪，在12转/分速度下的测试涂料的粘度值，本涂料粘度可根据需要在一定范围内调整，该涂料可用普通工艺进行刷涂，且涂层厚度在大范围内可调。

将涂料刷涂在滑板上，在真空干燥箱中干燥5～20小时，干燥温度为30～80℃，干燥后的滑板放置在箱式电阻炉中加热至1300℃，保温60min测试其高温抗氧化性能。清理氧化后的试样表面，测得质量为m₁，未涂覆涂料的滑板质量即为m₀，滑板失重率为η，则有

η = \frac{m_{0} - m_{1}}{m_{0}} .

附图说明

图1为实施例1高温氧化处理后SEM照片；

图2为实施例2高温氧化处理后SEM照片；

图3为实施例3高温氧化处理后SEM照片；

图4为未涂覆涂料的滑板高温氧化处理后SEM照片；

图5为涂有商用涂料的滑板高温氧化处理后SEM照片；

图6为抗氧化涂料典型的XRD图谱。

具体实施方式

实施例1

本发明的抗氧化涂料及其制备方法如下：称量64.1重量份的钠水玻璃加入到200重量份的水中配制成溶液，边搅拌边加热至60℃时，加入10重量份的粘土，20重量份的糊精，持续搅拌0.5小时，所得的悬浮液即为结合剂。分别称量氮化硼50重量份、活性炭150重量份，碳化硅30重量份同配置好的结合剂加入到球磨罐中采用行星式球磨机球磨。球料比为4∶1，转速为400转/分钟，球磨时间为10小时。所得涂料为灰黑色浆料，混合均匀、流动性好。采用NDJ—8S数字粘度仪，在12转/分速度下的测试涂料的粘度，测试温度18℃，测试其粘度值为14.5MPa·S。加入水100重量份，无水乙醇30重量份对涂料进行稀释，稀释后在相同的条件下测试其粘度为1.9MPa·S，稀释后涂料密封保存。称量未涂抗氧化涂料的滑板质量为104.7重量份，在滑板表面涂覆抗氧化涂料，涂覆厚度约为30μm。涂覆后的滑板在真空干燥箱中60℃干燥10小时，干燥后的滑板放置在箱式电阻炉中加热至1300℃，保温60min测试其高温抗氧化性能。氧化处理后表面形貌如图1，与图4未涂覆涂料的滑板氧化处理后表面形貌比较，图4有较明显的氧化孔洞出现，与图5涂覆有商用涂料的滑板氧化处理后表面形貌比较，氧化性的孔洞也较少。清理氧化后的试样表面，称其质量为100.4重量份，计算得氧化失重率为3.7％。

实施例2

本发明的抗氧化涂料及其制备方法如下：称量64.1重量份的钠水玻璃加入到250重量份的水中配制成溶液，边搅拌边加热至50℃时，加入粘土20重量份，糊精30重量份，持续搅拌0.5小时，所得的悬浮液即为结合剂。分别称量碳化硼40重量份、活性炭200重量份，碳化硅30重量份同配置好的结合剂加入到球磨罐中采用行星式球磨机球磨。球料比为3∶1，转速为600转/分钟，球磨时间为15小时。所得涂料为灰黑色浆料，混合均匀、流动性好。采用NDJ—8S数字粘度仪，在12转/分速度下的测试涂料的粘度，测试温度18℃，测试其粘度值为5.2MPa·S。加入水80重量份，丙酮20重量份对涂料进行稀释，稀释后在相同的条件下测试其粘度为1.5MPa·S，稀释后密封保存。称量未涂抗氧化涂料的滑板质量为104.2重量份。在滑板表面涂覆抗氧化涂料，涂覆厚度约为30μm。涂覆后的滑板在真空干燥箱中60℃干燥12小时，干燥后的滑板放置在箱式电阻炉中加热至1300℃，保温60min测试其高温抗氧化性能。氧化处理后表面形貌如图2，与图4未涂覆涂料的滑板氧化处理后表面形貌比较，可见其表面氧化性孔洞较少，其表面有较明显的裂纹出现，是由于高温测试时骤冷所致。清理氧化后的试样表面，质量为97.4重量份，失重率为4.1％。

实施例3

本发明的抗氧化涂料及其制备方法如下：称量97.5重量份的钠水玻璃加入到250重量份水中配制成溶液，边搅拌边加热至60℃时，加入粘土15重量份，糊精20重量份，持续搅拌0.5小时，所得的悬浮液即为结合剂。分别称量碳化硼45重量份、活性炭200重量份，碳化硅30重量份同配置好的结合剂加入到球磨罐中采用行星式球磨机球磨。球料比为2∶1，转速为800转/分钟，球磨时间为30小时。所得涂料为灰黑色浆料，混合均匀，粘度、流动性好。采用NDJ—8S数字粘度仪，在12转/分速度下的测试涂料的粘度，测试温度20℃，测试其粘度值为4.7MPa·S。加入水70重量份，无水乙醇25重量份对涂料进行稀释，稀释后在相同的条件下测试其粘度为2.1MPa·S，稀释后密封保存。称量未涂涂料的滑板质量为100.3重量份。在滑板表面涂覆抗氧化涂料，涂覆厚度约为30μm。涂覆后的滑板在真空干燥箱中60℃干燥12小时，干燥后的滑板放置在箱式电阻炉中加热至1300℃，保温60min测试其高温抗氧化性能。氧化处理后表面形貌如图3，与图4未涂覆涂料的滑板氧化处理后表面形貌比较，图4有较明显的氧化孔洞出现，本涂料抗氧化性明显。清理氧化后的试样表面，质量为96.1重量份，失重率为4.2％。

作为参考对比的未涂涂料的滑板试样以及某商用涂料，采用相同的涂装技术和测试方法，即加热电阻炉至1300℃，打开炉膛，将滑板放进去，保温60min，取出滑板。待其冷却观察其形貌，未涂覆涂料的滑板氧化后形貌为图4，涂有商用涂料的滑板氧化后形貌为图5，其氧化失重率为分别为5.6％和4.5％。

综合比较各氧化后滑板的SEM图，涂覆本涂料的画板高温氧化后，表面比未涂覆涂料的滑板表面更加致密，说明采用本发明制得的涂料具有较强的抗氧化性，能够阻止滑板表面的氧化。

表1 为各实施例所得抗氧化涂料的粘度值

表2 为各实施例抗氧化涂料的试用氧化失重率比较

Claims

1.一种滑板抗氧化涂料，其特征在于：包括以下重量百分含量的原料制备而成，抗氧化功能添加剂10—70%，结合剂15—80%，稀释剂5—20%；其中，所述的抗氧化功能添加剂由活性炭、含硼物质及含碳物质组合而成，各组分的重量比为：活性炭：含硼物质：含碳物质=（5～50）：（1～10）：（1～10）；含硼物质为氮化硼或碳化硼中的任意一种或其组合，含碳物质为碳化硅；所述的结合剂的制备方法如下，将有机粘结剂、粘土加入到持续搅拌的钠水玻璃溶液中，持续搅拌所得的混合悬浮液即为结合剂，反应温度为30～100℃时，搅拌时间10～60min；所述的钠水玻璃溶液中，其中，钠水玻璃与水的重量比为（5～30）：（10～50），结合剂的重量配比：粘土1—5%，钠水玻璃5—30%，有机粘结剂2—10%。

2.根据权利要求1所述的滑板抗氧化涂料，其特征在于：所述的有机粘结剂为糊精。

3.根据权利要求1所述的滑板抗氧化涂料，其特征在于：所述的稀释剂为乙醇、丙酮中的任意一种或其组合。

4.一种如权利要求1—3中任一项所述的滑板抗氧化涂料的制备方法，其特征在于：将抗氧化功能添加剂及结合剂混合后球磨，球磨时球料比为（4～1）：1，转速为200～800转/分，球磨时间为5～40小时；向经球磨过的涂料中加入重量百分含量为5～20%的稀释剂，混合均匀后即制得成品。