CN102190461A - 太阳能热发电耐熔融铝硅合金腐蚀保护涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料领域，主要适用于太阳能热发电中抵抗或减缓熔融铝硅合金对金属的腐蚀，本发明的涂料的主型成分为：陶瓷粉末，石墨粉，高温漆，液态助剂。将本发明涂料涂敷在金属材料表明的方法包括金属材料表面清理，涂料涂敷和干燥处理。采用本发明涂料涂敷在金属基体上所形成的涂层抗热震性好，结合力强，抗铝硅腐蚀性能优良，涂层使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种太阳能热发电耐熔融铝硅合金腐蚀保护涂层及其制备方法，属于涂料领域，具体运用于太阳能热发电中接触熔融铝硅合金储能材料的金属的保护涂层。
背景技术
鉴于化石能源资源的有限性及其利用过程产生污染的严重性，开拓利用新的洁净能源资源，特别是太阳能，成为实现人类可持续发展的重要途径。太阳能热发电技术是人类开发利用太阳能的一个主要手段。经过近半个世纪的研究和实际运行经验积累，目前太阳能热发电的技术已日臻成熟，电站关键设备的成本也有了较大幅度的下降。从本世纪开始，可再生能源发展呈现全球性繁荣局面，具有低成本潜力的太阳能热发电技术也进入了快速发展时期。
在整个太阳能热发电技术中，储能技术起着至关重要的作用，它实现了热能在时间或空间上转移，有效的节约了资源，减少能源浪费。相变储热是储能技术的一个重要方面，它以物质在固液物态改变时所吸收的相变热作为热能储存的形式。利用金属材料作为热能储存介质的相变储能系统是一种先进相变储能技术，铝硅合金由于熔点适中、导热系数高、相变潜热大、具有稳定的组织和结构，并且相对价廉，成为金属相变储能技术中的主要储能材料。但大多数储热材料(如熔盐等)都会腐蚀容器材料，铝硅合金也不例外，所以作为工程应用的关键之一是控制高温液态铝硅合金对容器的浸蚀。通过在金属基体的表面涂敷不同配方的涂料作为防护涂层，可作为一种有效的防腐方式。
目前，在多种采用保护涂层方法来减缓熔融铝硅合金腐蚀性的方案中，只能够部分延长部件的使用寿命。但是，由于在铝硅合金不断的热冲击作用下，这些涂层表面都会产生裂缝，甚至涂层与基体之间脱离，从而使得熔融态铝硅渗入到基体中，并发生反应。导致这种现象发生的主要原因是因为涂层材料与基体之间匹配性较差、特别是热震性较差，涂层非常容易产生应力剥落，难以满足基体的长寿命使用要求，从而降低涂层抗熔融铝硅合金腐蚀的能力。本例通过一个逐步升温的过程，控制升温速度，温度均匀，热冲击小，增加了涂层与基体的结合强度，从而提高其热震性，避免涂层早期粉末脱落或块状脱落，有效延长金属材料的使用寿命。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的上述不足和缺陷，提供一种涂料涂层的制造方法。目的是提高涂层与基体的结合强度，提高抗热震性，使涂料涂层与置于高温熔融铝硅中的金属材料具有良好的匹配性，形成了耐久的防止铝液侵入、浸蚀的阻挡层，有效地防止熔融铝硅液对金属基体的腐蚀，解决太阳能热发电中铝硅储能材料腐蚀性严重的问题。
针对上述目的，本发明耐熔融铝硅涂料涂层主要设计为：
1，化学成分：高温漆20％～80％，SiO2 0～60％，石墨粉0～40％，乙醇5～20％。
2，升温制度：25～55℃，10℃/h；55～90℃，6℃/h；90～120℃，4℃/h；120～140℃，2℃/h；140～160℃，3℃/h；160～180℃，5℃/h；180～220℃，3℃/h；220～360℃，12℃/h；360～570℃，20℃/h；570～620℃，15℃/h。
3，涂层厚度：使用固定提速装置，使涂料厚度均匀，涂料涂层厚度约为60μm。
具体实施方式
试样尺寸50mm×25mm×3mm，材质为310S不锈钢。用丙酮清洗基体表面油污，浸入稀盐酸中数分钟去除表面锈蚀物。为增强涂层与基体的结合力，采用射吸式喷砂设备进行喷砂，使基材表面粗化、净化，然后用酒精清洗，风干，称重。按比例配制涂料组份，充分搅拌混合均匀，制备出涂料，将试样通过固定提速仪将浸入制作好的涂料中的试样稳定浸入提出，悬挂，室温固化24小时，再放入电热鼓风箱中干燥处理，通过制定的升温制度进行升温烧结，提高其与基体的结合强度。
涂敷后的试样用于热震实验。将涂敷好涂料的试样在完成干燥烧结等处理后，放入sXZ-8-10箱式电阻炉中，从室温加热到700℃保温烘烤20分钟，再直接放入空气中冷却，实验重复25次后，使用视频显微仪放大100倍观测。
表1，实施例化学成分(质量比)
| 实例序号 | SiO2 | TiB2 | C | 高温漆 | 液体助剂 |
| 1 | 8 | 0 | 15 | 65 | 12 |
| 2 | 0 | 40 | 0 | 50 | 10 |
| 3 | 0 | 29 | 10 | 49 | 12 |
表2 实施例对抗铝硅液腐蚀性能检测结果
| 实例序号 | 16 | 50 | 120 | 180 | 240 |
| 1 | 无腐蚀 | 无腐蚀 | 无腐蚀 | 无腐蚀 | 有蚀坑 |
| 2 | 无腐蚀 | 无腐蚀 | 无腐蚀 | 无腐蚀 | 有蚀坑 |
| 3 | 无腐蚀 | 无腐蚀 | 无腐蚀 | 无腐蚀 | 无腐蚀 |
Claims (3)
1.太阳能热发电中使用的金属材料耐熔融铝硅腐蚀涂层的特征是，首先根据金属表面的使用性能要求，配制含有以下物质的混合粉末，在高温漆涂料中掺和一种大于0小于99质量百分比的陶瓷粉末，陶瓷粉末如SiO2，TiB2，选陶瓷粉末中的一种，可在陶瓷粉末中再加入石墨粉，添加液态助剂混合均匀。将金属表面去油除锈，进行喷砂处理，清洗干燥后采用机械方法将涂料涂刷在金属材料表面，进行干燥及制定升温制度从室温加热到650℃进行烧结，提高涂料结合强度，涂层厚度为60μm左右。
2.根据权利要求1所述制备涂料，其成分如下：混合有机硅树脂20％～80％，SiO2 0～60％，石墨粉0～40％，乙醇5～20％。
3.根据权利要求1所述的涂层制备方法，其特征在于：采用电阻炉进行进行升温烧结，升温制度为：25～55℃，10℃/h；55～90℃，6℃/h；90～120℃，4℃/h；120～140℃，2℃/h；140～160℃，3℃/h；160～180℃，5℃/h；180～220℃，3℃/h；220～360℃，12℃/h；360～570℃，20℃/h；570～620℃，15℃/h。
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