CN1027691C - 高温节能耐腐蚀陶瓷涂料组合物 - Google Patents

高温节能耐腐蚀陶瓷涂料组合物 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高温节能耐腐蚀陶瓷涂料组合物，它以ZrO2和ZCS固溶体为基料，用高温无机粘结剂Al(H2PO4)3。固化剂(高岭土)，增黑剂(SiC、C、Fe等)、分散剂(NaHPO4)和增韧剂(C24H38O4)等优选组合的配方，制成具高辐射率、耐高温腐蚀的陶瓷涂料，用于高温炉窑内可节约能耗在10%以上，并能延长炉拱寿命0.5-1倍。

Description

本发明是一种功能陶瓷材料，特别是一种涂敷在耐火砖表面的节能、耐腐蚀的陶瓷涂料。
目前，用于冶金工业上的高温加热炉窑，均是以耐火砖或浇铸料建成，原料或工件在炉内通过辐射加热进行加工。但这种炉窑在高温能谱比较集中的1-5μ波段，其辐射系数通常较低，因此，热辐射传热效率也低，再者，高温燃油或燃气炉内有比较强的氧化性气氛或还原性气氛，常用的耐火材料往往被高温腐蚀，致使炉窑的使用寿命不长，英国CRC公司研制的高辐射涂料ET-4和日本专利60-251185、60-251186和美国专利4072530所述的高温节能涂料，或因未能同时较好地解决上述两个问题，或因成本太高，均未能获得工业上大量推广。
本发明的目的是提供一种既具有耐高温腐蚀，又能在1-5μ波段具有高辐射率的涂料，以提高炉窑的使用寿命，节约能源。
本发明是通过如下的方式来实现的：运用涂料组分烧结为多晶陶瓷的理论和工艺，优选出具有高熔点的高温稳定的化合物，这种化合物和粘结剂烧结反应成耐高温的磷酸盐和硅酸盐的固溶体，使其陶瓷化，这种固溶体在辐射波谱和吸收波谱的匹配波段具有较高的辐射性能，并能利用SiC和C在陶瓷中的组分，在＞1200℃的高温下，处于互补的动态平衡的反应中，形成一层致密的涂层，阻隔高温腐蚀气体的渗透，以保护炉内的耐火砖或浇铸料。本发明的配方中，利用稳定的ZrO2赋予涂料良好的抗热震性，以ZCS固溶体（CaO和SiO2溶于ZrO2的固溶体）为基料，用高温无机粘结剂[AL（H2PO4）3]、固化剂（高岭土）、增黑剂（SiC、C、Fe2O3、Fe等）、分散剂（磷酸钠）和增韧剂（邻苯二甲酸二辛酯）以优选组合，使涂料获得所需波段的高辐射率、高抗热震性、耐高温腐蚀与基体结合牢固的综合性能。其具体配方和生产工艺如下：
1，涂料配方（按重量份计）：
a）填料配比：
200目含量为63%的锆英砂    15-35份
400目碳化硅（SiC）    10-25份
400-600目石墨粉（C）    5-15份
300目二氧化锆（ZrO2） 5-15份
500目氧化铝（Al2O3） 5-15份
200目高岭土    5-15份
氧化钙（CaO）    1-3份
二氧化钛（TiO2） 1-3份
氧化铁（Fe2O3） 1-3份
二氧化硅（SiO2） 1-4份
氧化铬（Cr2O3） 1-5份
纯铁粉（Fe）    1-3份
b）粘结剂配比（以重量份计算）：
磷酸二氢铝[Al（H2PO3）]100份，pH＝1-2
磷酸钠（分散剂）    10份
邻苯二甲酸二辛酯（增韧剂）    10份
2.涂料制造工艺：
如图1所示，把填料各组份分别进行粉碎，然后倒进研磨机中研磨，并加入分散剂磷酸钠，经筛选，混合后加入粘结剂（磷酸二氢铝）和增韧剂（邻苯二甲酸二辛酯）充分搅拌，得睏料待用。
使用上述涂料时，首先把非碱性炉膛内表面清理干净，然后把60%的磷酸喷涂，使炉膛内表面浸润，再喷刷涂料两层，使其厚度达到0.5-1mm，待其自然晾干一天后，按附图2升温，32小时后按正常生产升温投入使用。
实施例：在轧钢加热炉中，燃油辐射波谱如被加热钢锭表层氧化铁的吸收波谱都集中在1-10μ，因此要提高该匹配波段的辐射系数，其具体配比为：
填料配比（以重量比计算）：
200目高岭土    10份;
200目含63%的锆英砂    30份;
400目碳化硅    20份;
400-600目石墨粉    10份;
300目二氧化锆    10份;
500目氧化铝    10份;
氧化钙    1.5份;
二氧化钛    2份;
氧化铁    1.5份;
二氧化硅    2份;
氧化铬    2份;
纯铁粉    1份;
粘结剂配比：
磷酸二氢铝    100份，pH＝1-2
磷酸钠    10份
邻苯二甲酸二辛酯    10份
将上述填料各组份分别进行粉碎、研磨，并加入磷酸钠10份，经筛选、混合后加入磷酸二氢铝100份和邻苯二甲酸二辛酯10份，充分搅拌后即可用于高温炉膛内表面之涂料用，使用方法如上所
述。
本发明之涂料节能效果达10%以上，并能延长炉拱寿命0.5-1倍。

Claims (3)

1、一种高温节能耐腐蚀陶瓷涂料组合物，其特征是该组合物的配方是由填料和粘结剂所组成(按重量份计)，填料是由200目含量为63%的锆英砂15-35份、400目碳化硅10-25份、400-600目石墨粉5-15份、300目二氧化锆5-15份、500目氧化铝5-15份、200目高岭土5-15份、氧化钙1-3份、二氧化钛1-3份、氧化铁1-3份、二氧化硅1-4份、氧化铬1-5份、纯铁粉1-3份再加入粘结剂磷酸二氢铝100份、pH=1=2，磷酸钠10份和邻苯二甲酸二辛酯10份。
2、按照权利要求1的一种高温节能耐腐蚀陶瓷涂料组合物，其特征是该组合物的配方是（按重量份计），填料配比为：200目高岭土10份、200目含63%锆英砂30份、400目碳化硅20份、400-600目石墨粉10份、300目二氧化锆10份、500目氧化铝10份、氧化钙1.5份、二氧化硅2份、氧化铁1.5份、二氧化硅2份、氧化铬2份、纯铁粉1份、粘结剂配比为：磷酸二氢铝100份、pH＝1-2、磷酸钠10份、邻苯二甲酸二辛酯10份。
3、一种高温节能耐腐蚀陶瓷涂料组合物的制造工艺，其特征是把填料的各组份，即把200目含量为63%的锆英砂15-35份、400目碳化硅（SiC）10-25份、400-600目石墨粉（C）5-15份、300目二氧化锆（ZrO2）5-15份、500目氧化铝（AL2O3）5-15份、200目高岭土5-15份、氧化钙（CaO）1-3份、二氧化钛（TiO2）1-3份、氧化铁（Fe2O3）1-3份、二氧化硅（SiO2）1-4份、氧化铬（Cr2O3）1-5份、纯铁粉（Fe）1-3份，然后倒入研磨机中研磨，并加入分散剂磷酸钠（Na3PO4·12H2O）10份，经筛选、混合后加入粘结剂磷酸二氢铝[Al（H2PO4）3]100份和增韧剂邻苯二甲酸二辛酯10份充分搅拌。
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