CN103626466B - 一种耐高温耐磨防护剂的制备方法和施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐高温耐磨防护剂及其制备方法和施工方法，这种耐高温耐磨防护剂原始料为锆莫来石、白刚玉、碳化硅、氧化铝微粉、硫铝酸盐水泥、氮化硅，外加硅酸胶稀液和添加剂；混合搅拌后制得这种高温耐磨防护剂，在施工现场，把这种抗冲击耐磨防护剂喷涂施工面上，固化后，再涂抹一层合金的渗透混合物。本发明具有耐高温、节能率高、隔热、阻燃、防氧化、防腐、延长基体使用寿命、节能环保等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业领域中涂抹在设备表面的耐高温耐磨防护剂，尤其涉及一种主要含锆莫来石、白刚玉、硅酸胶稀液的耐高温耐磨防护剂的制备方法和施工方法。
背景技术
目前，在一些高温窑炉设备、火力发电厂粗、细粉分离器、排风机叶轮，一次（煤粉）风管等各种化工设备，长期处在高温恶劣的操作环境中，温度有时达到380摄氏度以上，有的甚至可以达到1800摄氏度以上，这些设备受到高温、物料的腐蚀氧化、风力和物料颗粒的撞击等等，使这些设备寿命极短，为了保证设备的长期运行，通常在这些设备上涂抹一层耐磨防腐层，但传统的涂层抵抗不了高温，一般使用温度在100-200℃，当超过此温度时，涂层会脱落、融化和变形，并且传统的涂层会在这高温状态下把一部分热量要传导出来，从而影响这些设备使用性能，让设备操作人员处在高温的危险环境中，从而容易造成安全事故；并且在极度的高温下，传涂层的耐磨防腐性能也受到了严重的影响，从而会造成整个涂层失去防护作用，造成这些设备受到严重的侵蚀，不得不进行维护和更换，加大这些企业的生产成本，从而会影响这些企业的正常生产。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题存在的不足，提供一种具有耐高温、
节能率高、隔热、阻燃、防氧化、防腐、延长基体使用寿命、节能环保的高温耐磨防护剂及其制备方法和施工方法。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是，这种耐高温耐磨防护剂原始料为锆莫来石、白刚玉、碳化硅、氧化铝微粉、硫铝酸盐水泥、氮化硅，外加硅酸胶稀液和添加剂；混合搅拌后制得这种高温耐磨防护剂，在施工现场，把这种抗冲击耐磨防护剂喷涂施工面上，固化后，再涂抹一层合金的渗透混合物。
这种高温耐磨防护剂原始料的重量份数为：锆莫来石45－60份，白刚玉20－30份，碳化硅8－12份，氧化铝微粉5－15份，硫铝酸盐水泥5－8份，钇基稳定锆2－3份，氮化硅2－3份；硅酸胶稀液加入量占原始料总重量的百分比为30-45%；添加剂加入量占原始料总重量的百分比为1-10%。
其中添加剂可为有机和无机材料，包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯
醇、糊精、亚硫酸纸浆废液、聚合氧化铝、氧氯化锆、硫酸铝、磷酸铝、多聚磷酸钠、焦磷酸钠、硅酸钠中的一种、两种或几种结合使用。
其中硅酸胶稀液PH值为2.5 ，硅酸胶稀液中的SiO2为3.6%，Na20为 0.005%，SiO2/Na2O摩尔比7：3。
其中锆莫来石粒度为0.6-1 mm；
其中白刚玉粒度为0.1-0.5 mm；
其中氮化硅粒度为300-400目；
其中碳化硅具有不同的粒度等级，其粒度分布在0—0.044 mm 、0.044mm—0.074mm 、0.074－1mm、 1－3mm、3－5mm中的两个或两个以上的粒度区间。
本发明的制备方法和施工方法为：
步骤一、按比例加入锆莫来石、白刚玉、碳化硅、氧化铝微粉、硫铝酸盐水泥、氮化硅，在温度60-80℃下，用混合机搅拌1-2h；
步骤二、硅酸胶稀液的配置：将模数为3.5的硅酸钠溶液用水稀释调整至含SiO2 为4%，Na20为1.15%；将溶液通过填装阳离子交换树脂的闪换柱，得到含SiO2为3.6%，Na20为0.005%，SiO2/Na2O摩尔比7：3，PH值2.5的硅酸胶稀液；
步骤三、按照比例加入硅酸胶稀液和添加剂，再搅拌10—15分钟；就得到这种耐高温耐磨防护剂；
步骤四、在施工现场，把这种耐高温耐磨防护剂致密喷涂或者涂抹到施工面上，涂抹厚度为20－40mm；涂抹完成之后，要立即保护涂抹面以防止迅速干化，再快速涂抹一层合金的渗透混合物，然后用喷雾器将养护剂喷洒于表面即可，每方米约需喷洒0.2－0.3L的养护剂，在施工面边缘部位养护剂喷洒量需增加一倍，从而防止产生裂纹，施工完毕的表面养护三天后即可投入使用。
其中合金渗透混合物为：二硅化钼MoSi2粉和硅粉的混合物，MoSi2粉40-50份，硅粉50-60份；MoSi2粉的粒度≤0.1mm。
本发明在原料中使用了特制的高温无机硅酸盐溶液（硅酸胶稀液），耐温可以达到1800℃的高温。
本发明在原料中使用了硫铝酸盐水泥，这种硫铝酸盐水泥主要是以无水硫铝酸钙和硅酸二钙为主要矿物组成的新型水泥，具有高强、高抗渗、高抗冻、耐蚀、低碱和生产能耗低等基本特点。
本发明使用了钇基稳定锆。氧化锆可耐高达２５９３℃，但在９８０℃时可由立方晶型转变为四方晶型或单斜晶型并有９％体积变化，故在反复升温降温过程中材料强度显著恶化，但在氧化锆中加入１０％Ｙ２Ｏ３后，可稳定其立方晶型结构，在反复升温降温过程中，不再发生晶型变化，从而保持其材料强度。
本发明使用了锆莫来石、白刚玉、氧化铝微粉以及粒度分布不同的碳化硅，它们的作用主要是增加耐磨性能和强度、改进材料的热震稳定性和抗侵蚀性。
因此，这种高温耐磨防护剂，是一种利用无材料在高温下进行增链、材料转化反应制成的，一种不可逆的晶体转化，是一种最新的无机材料高温耐磨材料。
在步骤四 最后一道工序涂抹一层合金渗透混合物，在外部高温环境下，会形成硅和二硅化钼蒸汽压，使钼硅合金渗透并填满防护层材料内部所有的气孔，从而形成一层致密、耐高温、隔热、阻燃、防氧化、防腐、延长基体使用寿命、节能环保的高温耐磨防护层。
本发明的有益效果在于：它比传统的耐磨材料耐温性能高出40%，能抵抗持续500-1000℃的工作温度；具有极佳的抗腐蚀性能，耐多种酸、盐等化学物质。在高温下可以抵御各种大小颗粒磨蚀物质所引致的磨损。这种高温耐磨防护剂导热系数只有0.03W/m·K，能有效抑制并屏蔽红外线的辐射热和热量的传导，可以有效的提高高温设备的隔热保温效果，保证了设备的安全正常运行，让设备操作人员原理高温危险。
这种高温耐磨防护剂固化后的硬度为85-90肖氏D ，抗压强度为90.0 – 95.0Mpa，拉伸强度30-35 Mpa，弯曲强度57-65 Mpa。
具体实施方式
以下实施例详细说明了本发明。
实施例1：
锆莫来石45份，白刚玉30，碳化硅10份，氧化铝微粉5份，硫铝酸盐水泥5份，钇基稳定锆2，氮化硅3份；硅酸胶稀液加入量占原始料总重量的百分比为30%，添加剂加入量占原始料总重量的百分比为5%。
实施例2：
锆莫来石52份，白刚玉20，碳化硅8份，氧化铝微粉10份，硫铝酸盐水泥5份，钇基稳定锆3，氮化硅2份；硅酸胶稀液加入量占原始料总重量的百分比为40%，添加剂加入量占原始料总重量的百分比为1%。
实施例3：
锆莫来石55份，白刚玉20，碳化硅10份，氧化铝微粉5份，硫铝酸盐水泥5份，钇基稳定锆2份，氮化硅3份；硅酸胶稀液加入量占原始料总重量的百分比为45%，添加剂加入量占原始料总重量的百分比为10%。
实施例1—3的制备方法及施工方法为：
步骤一、按比例加入锆莫来石、白刚玉、碳化硅、氧化铝微粉、硫铝酸盐水泥、氮化硅，在温度60-80℃下，用混合机搅拌1-2h；
步骤二、硅酸胶稀液的配置：将模数为3.5的硅酸钠溶液用水稀释调整至含SiO2 4%，Na20 1.15%；将溶液通过填装阳离子交换树脂的闪换柱，得到含SiO23.6%，Na20 0.005%，SiO2/Na2O摩尔比7：3，PH值2.5的硅酸胶稀液。
步骤三、按照比例加入硅酸胶稀液和添加剂，再搅拌10—15分钟；就得到这种耐高温耐磨防护剂；
步骤四、在施工现场，把这种耐高温耐磨防护剂致密喷涂或者涂抹到施工面上，涂抹厚度为20-40mm。涂抹完成之后，要立即保护涂抹面以防止迅速干化，再快速涂抹一层合金的渗透混合物，然后用喷雾器将养护剂喷洒于表面即可，每方米约需喷洒0.2～0.3L的养护剂，在施工面边缘部位养护剂喷洒量需增加一倍，从而防止产生裂纹，施工完毕的表面养护三天后即可投入使用。
Claims (2)
1.一种耐高温耐磨防护剂的制备方法，其特征在于：步骤一、原始料的制备：原始料组分和重量份数为：锆莫来石45－60份，白刚玉20－30份，碳化硅8－12份，氧化铝微粉5－15份，硫铝酸盐水泥5－8份，含１０％Ｙ２Ｏ３的钇基稳定锆2－3份，氮化硅2－3份；在温度60-80℃下，把配比好的原始料放入混合机中搅拌1-2h；步骤二、硅酸胶稀液的配置：将模数为3.5的硅酸钠溶液用水稀释调整至含SiO2 为4%，Na20为1.15%；将稀释过的溶液通过填装阳离子交换树脂的闪换柱，得到含SiO2为3.6%，Na20为0.005%，SiO2/Na2O摩尔比7：3，PH值为2.5的硅酸胶稀液；步骤三、按照硅酸胶稀液加入量占原始料总重量的百分比为30-45%；添加剂加入量占原始料总重量的百分比为1-10%的比例，在步骤一制得的原始料中加入硅酸胶稀液和添加剂，再搅拌10—15分钟；就得到这种耐高温耐磨防护剂。
2.根据权利要求1所述的耐高温耐磨防护剂的制备方法，其特征在于：添加剂为有机和无机材料，包括甲基纤维素、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、糊精、亚硫酸纸浆废液、聚合氧化铝、氧氯化锆、硫酸铝、磷酸铝、多聚磷酸钠、焦磷酸钠、硅酸钠中的一种、两种或几种结合使用。
3、根据权利要求1所述的耐高温耐磨防护剂的制备方法，其特征在于：锆莫来石粒度为0.6-1 mm；白刚玉粒度为0.1-0.5 mm；氮化硅粒度为300-400目。
4、根据权利要求1所述的耐高温耐磨防护剂的制备方法，其特征在于：碳化硅具有不同的粒度等级，其粒度分布在0—0.044 mm 、0.044mm—0.074mm 、0.074－1mm、 1－3mm、3－5mm中的两个或两个以上的粒度区间。
5、一种耐高温耐磨防护剂的施工方法，其特征在于：在施工现场，把权利要求1制备的耐高温耐磨防护剂喷涂或者涂抹到施工面上，涂抹厚度为20－40mm；涂抹完成之后，再快速涂抹一层合金渗透混合物，合金渗透混合物为：二硅化钼MoSi2粉和硅粉的混合物，MoSi2粉40-50份，硅粉50-60份；MoSi2粉的粒度≤0.1mm；然后用喷雾器将养护剂喷洒于表面，每平方米需喷洒0.2－0.3L的养护剂，在施工面边缘部位养护剂喷洒量需增加一倍，施工完毕的表面养护三天后即可投入使用。
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