CN102320783B - 纳米耐磨陶瓷涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

纳米耐磨陶瓷涂料及其制备方法，涉及一种非金属耐磨涂料，各原料加入量的重量百分比为：水泥25—35%、陶瓷纤维2.5—4.5%、钢纤维2.5—4.5%、减水剂1.64—2.5%、水0.27—0.55%、细粉料30—40%、微粉料20—30%、纳米粉料4.5—7.5%；细粉料为石英砂或刚玉，细粉料的粒度为0.45mm—0.9mm；微粉料为镁砂，微粉料的粒度为0.01mm—0.4mm；纳米粉料为硅灰或碱性矿渣，纳米粉料的粒度为0.001mm—0.009mm。涂料中掺水量很少，不会产生水蒸发导致的空洞，特别密实，提高了耐磨性能；加入的镁砂，又增加了耐高温功能。

Description

纳米耐磨陶瓷涂料及其制备方法

技术领域

    本发明涉及一种非金属耐磨涂料，具体地说是一种新型纳米耐磨陶瓷涂料及其制备方法。

背景技术

    目前，不论是哪种非金属耐磨或耐火不定形材料，其中颗粒度＞1mm 的颗粒料要占全部料的80%～90%。由于大颗粒占的比重多，所以气孔率高、致密性差。另外，不论组分如何，它们都是“水合结合”形式，水掺多后，水蒸发留下大量空洞，密实性不好，因此，耐磨性能不高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有耐磨涂料密实度低、耐磨性能不高的问题，提供一种耐磨性能好的纳米耐磨陶瓷涂料及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：新型纳米耐磨陶瓷涂料，由水泥、陶瓷纤维、钢纤维、减水剂、水、细粉料、微粉料和纳米粉料组成，各原料加入量的重量百分比为：水泥25—35%、陶瓷纤维2.5—4.5%、钢纤维2.5—4.5%、减水剂1.64—2.5%、水0.27—0.55%、细粉料30—40%、微粉料20—30%、纳米粉料4.5—7.5%；所述的细粉料为石英砂或刚玉，细粉料的粒度为0.45mm—0.9mm；所述的微粉料为镁砂，微粉料的粒度为0.01mm—0.4mm；所述的纳米粉料为硅灰或碱性矿渣，纳米粉料的粒度为0.001mm—0.009mm。 

所述的减水剂为聚丙烯酸系减水剂、聚羧酸系减水剂或萘系高效减水剂。

所述的陶瓷纤维的长度为3cm—7cm。

所述的钢纤维为不锈钢材质，化学成分为1Cr18Ni9Ti，钢纤维长度为1cm—3cm，直径为0.1—0.8mm。

新型纳米耐磨陶瓷涂料的制备方法，其制备步骤为：

步骤一、按照权利要求1所述的比例称取水泥、陶瓷纤维、钢纤维、减水剂、水、细粉料、微粉料和纳米粉料，备用；

步骤二、将水泥、细粉料、镁砂、陶瓷纤维、钢纤维和纳米粉料混合，搅拌8—12分钟；

步骤三、将减水剂和水加入到步骤二搅拌好的混合物中，搅拌10—15分钟，即制得纳米耐磨陶瓷涂料。

本发明的有益效果是：本发明的涂料中掺水量很少，不会产生水蒸发导致的空洞。所用按照技术方案中原料的粒度进行搭配，具有较高的活性，遇水后形成胶体粒子，这些胶体粒子将纳米粉料、微粉料和细粉料紧紧包裹，组成特别密实的涂料，从而大幅提高了涂料的耐磨性能。涂料加入的镁砂，在耐磨的基础上又增加了耐高温功能。加入陶瓷纤维和钢纤维，钢纤维为不锈钢材料，可以增加产品的耐高温、耐磨性以及韧性。

具体实施方式

新型纳米耐磨陶瓷涂料由水泥、陶瓷纤维、减水剂、水、细粉料、微粉料和纳米粉料组成，各原料加入量的重量百分比为：水泥25—35%、陶瓷纤维2.5—4.5%、钢纤维2.5—4.5%、减水剂1.64—2.5%、水0.27—0.55%、细粉料30—40%、微粉料20—30%、纳米粉料4.5—7.5%；所述的细粉料为石英砂或刚玉，细粉料的粒度为0.45mm—0.9mm；所述的微粉料为镁砂，微粉料的粒度为0.01mm—0.4mm；所述的纳米粉料为硅灰或碱性矿渣，纳米粉料的粒度为0.001mm—0.009mm。 

所述的陶瓷纤维的长度为3cm—7cm。

所述的钢纤维为不锈钢材质，化学成分为1Cr18Ni9Ti，钢纤维长度为1cm—3cm，直径为0.1—0.8mm。

所述的减水剂可以选用目前市场上减水效果较好的减水剂，例如选用聚丙烯酸系减水剂、聚羧酸系减水剂或萘系高效减水剂，优选使用聚丙烯酸系减水剂。

本发明中所用的镁砂，又称烧结镁砂，是一种镁质矿石经高温煅烧而成的耐火材料，其主成分的化学式为MgO。所用的陶瓷纤维又称莫来石纤维，是一种纤维状轻质耐火材料，其成分的化学式为3Al₂O₃·2SiO₂，广泛应用于耐高温领域。所用的硅灰又叫微硅粉或二氧化硅超细粉，是在冶炼硅铁合金和工业硅时产生的SiO2和Si气体与空气中的氧气迅速氧化并冷凝而形成的一种超细硅质粉体材料。所用的碱性矿渣是高炉冶炼中排出的含Al2O3、CaO等碱性氧化物较多的矿渣，经磨细后常作为水泥的活性混合材料。

本发明利用细粉的反应活性和密实的级配组成纳米耐磨陶瓷涂料，本发明的耐磨陶瓷涂料利用粉体的活性相互结合，掺水量很少，不会产生水蒸发导致的空洞，因而，密实性好，耐磨性能显著。由于材料中镁砂的作用，本发明的耐磨涂料同时还具有优良的耐高温性能，耐高温可达1930℃。

本发明新型纳米耐磨陶瓷涂料的制备方法，其制备步骤为：

步骤一、按照权利要求1所述的比例称取水泥、陶瓷纤维、钢纤维、减水剂、水、细粉料、微粉料和纳米粉料，备用；

步骤二、将水泥、细粉料、镁砂、陶瓷纤维、钢纤维和纳米粉料混合，搅拌8—12分钟；

步骤三、将减水剂和水加入到步骤二搅拌好的混合物中，搅拌10—15分钟，即制得纳米耐磨陶瓷涂料。

本发明的纳米耐磨陶瓷涂料施工和养护非常方便，将搅拌好的纳米耐磨陶瓷涂料涂抹在物件表面，为了增加附着性，可以涂抹在焊接好的锚固钉或金属网上，然后用平板振动器或手动振动器，振动密实、平整。施工16小时后即可使用，耐压强度达到208—420MPa，如果用蒸汽加温，耐压强度可达到800MPa。

实施例1

以0.5mm石英砂为细粉料，0.01mm镁砂为微粉料，0.001mm硅灰为纳米粉料制备陶瓷涂料，按重量百分比取水泥25%、陶瓷纤维2.5%、钢纤维2.5%、减水剂1.73%、水0.27%、石英砂33.5%、镁砂30%和硅灰4.5%。其中，陶瓷纤维的长度为3cm，钢纤维的直径为0.1mm，长度为1cm。制备时，将水泥、石英砂、镁砂、陶瓷纤维、钢纤维和硅灰混合，搅拌8分钟；然后加入减水剂和水，继续搅拌10分钟，即制得纳米耐磨陶瓷涂料。使用时手工涂抹在焊接好的锚固钉或金属网上，再振动密实、平整。

实施例2

以0.45mm刚玉为细粉料，0.4mm镁砂为微粉料，0.001mm硅灰为纳米粉料制备陶瓷涂料，按重量百分比取水泥35%、陶瓷纤维3.5%、钢纤维3.5%、减水剂1.64%、水0.36%、刚玉30%、镁砂20%和硅灰6%。其中陶瓷纤维的长度为5cm，钢纤维的直径为0.2mm，长度为2cm。制备时，将水泥、刚玉、镁砂、陶瓷纤维、钢纤维和硅灰混合，搅拌10分钟；然后加入减水剂和水，继续搅拌12分钟，即制得纳米耐磨陶瓷涂料。

实施例3

以0.6mm刚玉为细粉料，0.2mm镁砂为微粉料，0.009mm碱性矿渣为纳米粉料制备陶瓷涂料，按重量百分比取水泥26.5%、陶瓷纤维4.5%、钢纤维2.5%、减水剂2.5%、水0.5%、刚玉32%、镁砂22%和碱性矿渣7.5%。其中，陶瓷纤维的长度为6cm，钢纤维的直径为0.5mm，长度为3cm。制备时，将水泥、刚玉、镁砂、陶瓷纤维、钢纤维和碱性矿渣混合，搅拌12分钟；然后加入减水剂和水，继续搅拌15分钟，即制得纳米耐磨陶瓷涂料。

实施例4

以0.9mm石英砂为细粉料，0.05mm镁砂为微粉料，0.002mm碱性矿渣为纳米粉料制备陶瓷涂料，按重量百分比取水泥27.5%、陶瓷纤维2.5%、钢纤维2.5%、减水剂2.45%、水0.55%、石英砂40%、镁砂20%和碱性矿渣4.5%。其中，陶瓷纤维的长度为7cm，钢纤维的直径为0.8mm，长度为3cm。制备时，将水泥、石英砂、镁砂、陶瓷纤维、钢纤维和碱性矿渣混合，搅拌10分钟；然后加入减水剂和水，继续搅拌10分钟，即制得纳米耐磨陶瓷涂料。

Claims (5)

1.纳米耐磨陶瓷涂料，其特征在于：由水泥、陶瓷纤维、钢纤维、减水剂、水、细粉料、微粉料和纳米粉料组成，各原料加入量的重量百分比为：水泥25—35%、陶瓷纤维2.5—4.5%、钢纤维2.5—4.5%、减水剂1.64—2.5%、水0.27—0.55%、细粉料30—40%、微粉料20—30%、纳米粉料4.5—7.5%；所述的细粉料为石英砂或刚玉，细粉料的粒度为0.45mm—0.9mm；所述的微粉料为镁砂，微粉料的粒度为0.01mm—0.4mm；所述的纳米粉料为硅灰或碱性矿渣，纳米粉料的粒度为0.001mm—0.009mm。

2.如权利要求1所述的纳米耐磨陶瓷涂料，其特征在于：所述的减水剂为聚羧酸系减水剂或萘系高效减水剂。

3.如权利要求1所述的纳米耐磨陶瓷涂料，其特征在于：所述的陶瓷纤维的长度为3cm—7cm。

4.如权利要求1所述的纳米耐磨陶瓷涂料，其特征在于：所述的钢纤维为不锈钢材质，化学成分为1Cr18Ni9Ti，钢纤维长度为1cm—3cm，直径为0.1—0.8mm。

5.权利要求1所述的纳米耐磨陶瓷涂料的制备方法：其特征在于：制备步骤为：

步骤一、按照权利要求1所述的比例称取水泥、陶瓷纤维、钢纤维、减水剂、水、细粉料、微粉料和纳米粉料，备用；

步骤二、将水泥、细粉料、镁砂、陶瓷纤维、钢纤维和纳米粉料混合，搅拌8—12分钟；

步骤三、将减水剂和水加入到步骤二搅拌好的混合物中，搅拌10—15分钟，即制得纳米耐磨陶瓷涂料。