CN102391696A - 一种基于凹土的高温防氧化涂料 - Google Patents

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张志坚
司松海
司乃潮
李晓薇
杨嵩
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Abstract

一种基于凹土的高温防氧化涂料，属于高温防氧化涂料技术领域，其特征为：高温防氧化涂料主要由提纯的凹土(ATP)、Al2O3粉、Cr2O3粉、SiC粉、粘结剂K2SiO3等组成，粒度都是200目。确定粘结剂K2SiO3含量为一定量，改变粉料ATP、Al2O3粉、Cr2O3粉、SiC粉的含量，分别制备6组涂料，对6组涂料进行高温氧化保护性能的对比分析，以确定最佳粉料配比。在最佳粉料配比的基础上，分别改变粘结剂K2SiO3的含量，制备8组涂料进行涂层干燥脱落性及加热剥落性能的检测，以确定最佳硅酸钾含量。最终确定一组最佳成分配比的涂料。

Description

一种基于凹土的高温防氧化涂料
技术领域
本发明属于高温防氧化涂料技术领域，特指一种基于凹土的高温防氧化涂料。
背景技术
钢铁材料在热加工生产中经常发生氧化现象，造成材料的基体腐蚀和表层脱碳，既使材料的组织受损，又增加了去除氧化皮和脱碳层的处理工序，严重影响了钢铁材料生产的经济效益，因而一直为人们所关注。目前，国内的高温抗氧化涂料性能明显落后于一些发达国家，由于发达国家的产品配方严格保密，使得这些涂料价格昂贵，且在国内市场上很难买到。国内虽然有资料介绍防脱碳涂料的有关性能、特点和购买方式，但价格昂贵(平均60元/kg)，成本太高。因此研发出能耐高温(1100℃左右)、价格低廉的抗氧化涂料具有十分重要的现实意义。
凹凸棒石粘土(简称凹土)是一种含镁铝硅酸盐矿物，具有特殊纤维状晶体形态的层链状结构。凹土晶体的与纤维状平行的(110)面具有良好解离特性，使凹土能够在机械力的作用下被解离和分散成一维纳米级单晶，使其具有良好的分散性。本发明开发出一种基于凹土的高温防氧化涂料。
发明内容
本发明的目的是开发出一种基于凹土的高温防氧化涂料，其特征为：高温防氧化涂料主要由提纯的凹土(ATP)、Al2O3粉、Cr2O3粉、SiC粉、粘结剂K2SiO3等组成，粒度都是200目。ATP主要成分为：MgO：11.36％，Al2O3：5.75％，CaO：8.17％，SiO2：66.19％，K2O：1.45％，Fe2O3：5.39％，TiO2：1.68％，其它0.01％。确定粘结剂K2SiO3含量为一定量，改变粉料ATP、Al2O3粉、Cr2O3粉、SiC粉的含量，分别制备6组涂料，对6组涂料进行高温氧化保护性能的对比分析，以确定最佳粉料配比。高温防氧化涂料处理工艺为：所有粉料混合后加入50％粘结剂进行机械搅拌并进行超声波震动，进行15min，在机械搅拌和超声波震动的基础上，加入余下的50％粘结剂，再进行25min。在最佳粉料配比的基础上，分别改变粘结剂K2SiO3的含量，制备8组涂料进行涂层干燥脱落性及加热剥落性能的检测，以确定最佳K2SiO3含量。最终确定一组最佳成分配比的涂料。
高温防氧化涂料中的粉料主要由ATP、Al2O3、Cr2O3、SiC等主要成分组成，粘结剂采用K2SiO3，由于ATP中所含Al2O3量较少，高温防氧化涂料中的粉料中增加了一定的Al2O3。最终高温防氧化涂料中的粉料由几种配方筛选而得。通过对高温防氧化涂料中粉料的涂覆性对比，确定高温防氧化涂料中的粉料最优配比方案，具体配方见表1，由表1可见配方4效果最好。
表1温防氧化涂料中的粉料配方
Figure BSA00000581966900021
在高温防氧化涂料中基本成分粉料确定后，通过改变粘结剂K2SiO3加入量进行比对，以此来确定最佳配比。粉料和结剂K2SiO3配比后放入干燥箱中，干燥温度设为50℃，箱式热处理炉中的加热温度设为950℃。其中，K2SiO3分别为粉料质量的3％、6％、9％、12％、15％、18％、21％、24％。其保护效果如表2所示。
由表2可见，随着K2SiO3加入量的增加，涂层在干燥过程中的一般变化趋势为：完全脱落→大部分脱落→极少脱落→不脱落→少量脱落。而其加热剥落性变化趋势为：易剥落→较易剥落→不剥落→不易剥落。涂料浸涂在材料表面形成涂层，涂层中K2SiO3作为粘结剂将粉料连接起来，在干燥时，K2SiO3失水生成硅凝胶起连接作用，因此K2SiO3的加入量直接影响涂层的结合力和致密度。当加入的K2SiO3含量在15～21％时，涂层在烘干过程中不易脱落。K2SiO3加入量低时，不能形成足够厚的粘态膜；加入量过高时，不致密的蜂窝状气孔影响保护效果。
表2K2SiO3加入量对涂层干燥脱落性及自剥性的影响
Figure BSA00000581966900031
对于上述的配方中，高温防氧化涂料中粉料的配方可优选为：ATP质量分数为55％，Al2O3质量分数为20％，Cr2O3的质量分数为15％，SiC的质量分数为10％。粘结剂K2SiO3的配方可优选为粉料质量的18％。
附图说明
图11050℃保温60min下的脱碳层显微组织
(a)涂覆高温防氧化涂料(b)未涂覆高温防氧化涂料
具体实施方式
高温防氧化涂料中粉料的配方为：ATP质量分数为55％，Al2O3质量分数为20％；Cr2O3的质量分数为15％；SiC的质量分数为10％。粘结剂K2SiO3的配方为粉料质量的18％。高温防氧化涂料处理工艺为：高温防氧化涂料处理工艺为：所有粉料混合后加入50％粘结剂进行机械搅拌并进行超声波震动，进行15min，在机械搅拌和超声波震动的基础上，加入余下的50％粘结剂，再进行25min。将配制好的高温防氧化涂料浸涂在GCr15钢的表面，加热1050℃保温60min后测定表面脱碳层的厚度，未浸涂高温防氧化涂料表面脱碳层的厚度为0.53mm，浸涂高温防氧化涂料表面脱碳层的厚度为0.20mm，这说明高温防氧化涂料对GCr15钢起到保护作用(见图1)。

Claims (2)

1.一种基于凹土的高温防氧化涂料，其特征为：高温防氧化涂料主要由提纯的凹土(ATP)、Al2O3粉、Cr2O3粉、SiC粉、粘结剂K2SiO3等组成，粒度都是200目；ATP主要成分为：MgO：11.36％，Al2O3：5.75％，CaO：8.17％，SiO2：66.19％，K2O：1.45％，Fe2O3：5.39％，TiO2：1.68％，其它0.01％；确定粘结剂K2SiO3含量为一定量，改变粉料ATP、Al2O3粉、Cr2O3粉、SiC粉的含量，分别制备6组涂料，对6组涂料进行高温氧化保护性能的对比分析，以确定最佳粉料配比；在最佳粉料配比的基础上，分别改变粘结剂K2SiO3的含量，制备8组涂料进行涂层干燥脱落性及加热剥落性能的检测，以确定最佳K2SiO3含量；最终确定一组最佳成分配比的涂料。
2.根据权利要求1所述一种基于凹土的高温防氧化涂料，高温防氧化涂料中粉料的配方可优选为：ATP质量分数为55％，Al2O3质量分数为20％，Cr2O3的质量分数为15％，SiC的质量分数为10％；粘结剂K2SiO3的配方可优选为粉料质量的18％。
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