CN108409138A - 一种耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层及其制备工艺 - Google Patents

一种耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及无机防护涂层领域，特别提供一种耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层及其制备工艺，可用于Q235钢、BTC1钢，304不锈钢和其他金属材料零件。微米级氧化物颗粒均匀弥散分布在搪瓷釉基体母相，其中：搪瓷釉通过分析纯原料(如：二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、氧化镍、氧化钴、氟化钙等)混合、高温熔炼后水淬而成，微米氧化物颗粒为分析纯的三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆之一或任意组合。本发明的搪瓷涂层仅需使用市场可直接采购的原料制作，制备工艺过程无毒、无污染，符合节能和环保发展趋势；搪瓷涂层致密无孔洞、具有较高的强度、断裂韧性、与钢基体良好的结合力以及匹配的热膨胀系数。

Description

一种耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层及其制备工艺
技术领域
本发明涉及无机防护涂层领域，特别提供一种耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层及其制备工艺，可用于Q235钢、BTC1钢，304不锈钢和其他金属材料零件。
背景技术
在石化、电力等工业部门的锅炉所使用的燃料常含有少量的硫，燃烧形成的烟气中含腐蚀性的气体(如：SO2、SO3、CO2、H2O)和未燃碳素等。烟气进入换热器后，会在换热器冷端表面结露形成硫酸。换热器冷端温度通常在80～120℃之间，正是烟气露点温度范围。换热器一旦发生露点腐蚀，短期内可能穿孔报废。
普通有机涂层涂敷在金属表面后，一方面溶剂挥发产生很多针孔，另一方面高分子链结构自身存在着的微间隙，这些都会给水，氧气及其他腐蚀性离子形成扩散通道，从而引发涂层下方的金属腐蚀。更重要的是有机涂层具有耐热性差、导热系数低、热膨胀系数难与基材金属相匹配的缺点，在使用过程中涂层表面容易产生气孔，导致涂层起皱，因此有机涂层在防露点腐蚀上的应用受到限制。
使用电镀制备的涂层，结合力好，抗冲击性能和装饰效果很好，但是耐酸碱腐蚀效果不佳，而且电镀液易造成环境污染，废液处理成本较高。
使用等离子喷涂、磁控溅射、电子束气相沉积等方法制备的防护涂层虽然性能优越，但其对设备要求高，制备成本昂贵，工艺复杂，不适合大批量生产。
搪瓷涂层是一种广泛应用的防护涂层技术。通过调整其成分，它可以耐除氢氟酸外各种浓度的有机酸和无机酸。用搪瓷对部件进行防腐蚀可以极大地提高部件的防腐蚀水平。由于涂层较薄，涂覆搪瓷涂层对部件热导率的影响也较小。此外，搪瓷涂层在高温下仍然具有良好的化学稳定性，制备所需设备简易，制造成本低廉。通过调节玻璃成分和磨加物的成分和比例，可设计出特定性能，与基体相匹配的热膨胀系数，以及良好的耐硫、盐酸露点腐蚀性能。
因此，研制开发出一种新型的、制备工艺简单的、与Q235基体具有良好的结合能力、具备高性能的耐露点腐蚀防护搪瓷涂层，对于Q235钢和其他金属制零件的抗腐蚀应用具有重要的技术价值和应用前景。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层及其制备工艺，仅需使用市场可直接采购的原料，原料和涂层制备工艺过程无毒、无污染，搪瓷涂层具备耐硫酸、盐酸露点腐蚀等特点。
本发明的技术方案是：
一种耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层，该搪瓷涂层的组成包括：搪瓷基体和微米级氧化物颗粒，微米级氧化物颗粒均匀弥散分布于搪瓷基体内；微米级氧化物颗粒，粒径范围为1～10μm，总含量占搪瓷涂层的质量百分比为5～10％；
搪瓷基体，由搪瓷釉在高温下烧结而成，搪瓷釉由原料经过混合熔炼、水淬而成，搪瓷釉包括底釉和面釉，底釉烧结的厚度范围为50～100μm，面釉烧结的厚度范围为50～150μm；
按质量百分数计，底釉组成如下：二氧化硅和三氧化二铝60～67％，其中二氧化硅的含量大于58％；氧化钠和氧化钾13～20％；三氧化二硼9～13％；氧化镍和氧化钴2～3％；氟化钙4～7％；
按质量百分数计，面釉组成如下：二氧化硅和三氧化二铝64～70％，其中二氧化硅的含量大于60％，面釉中二氧化硅与三氧化二铝的总量大于底釉；氧化钠和氧化钾13～20％；三氧化二硼9～13％；氟化钙4～8％；
微米级氧化物颗粒，选择能提高涂层强度，调节涂层热膨胀系数和提高涂层耐腐蚀性能的三氧化二铝、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆颗粒之一或者它们的任意组合。
所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层，搪瓷釉的制备工艺为：使用行星式球磨机对按配方称重好的原料进行1～2小时混合，再经过1350～1450℃熔炼2～3h后，水淬成搪瓷釉块，使用行星式球磨机对釉块球磨100～200h，最后将球磨后的搪瓷釉粉过200目筛。
所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层的制备工艺，包括三道工序步骤：(1)料浆制备，(2)底釉料浆喷涂，(3)底釉高温烧成，(4)冷却，(5)面釉料浆喷涂，(6)面釉高温烧成，(7)冷却。
所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层的制备工艺，步骤(1)料浆制备工序：将底釉粉和微米级氧化物颗粒原料混合，采用高速搅拌分散机或其他机械方法使固体颗粒物质均匀混合得到底釉混合粉末，通过同样的方式，将面釉粉和微米级氧化物原料混合得到面釉混合粉末，将底釉混合粉末和面釉混合粉末分别与无水乙醇以1g：10～20ml的比例混合，超声波震动或其他方法使粉末均匀分散在无水乙醇中，形成底釉料浆和面釉料浆。
所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层的制备工艺，步骤(2)底釉料浆喷涂工序：喷涂层最小厚度为微米级陶瓷颗粒最大直径的两倍，且不超过100μm；喷涂方法为常温大气喷涂，喷涂压力为0.3～0.5MPa。
所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层的制备工艺，步骤(3)底釉高温烧成工序：在大气中进行，不需要真空或特殊保护气氛环境，高温烧成温度为830～870℃，处理时间为3～7min。
所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层的制备工艺，步骤(4)冷却工序：将烧成带有底釉的工件从炉中取出后，在大气中冷却至室温。
所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层的制备工艺，步骤(5)面釉料浆喷涂工序：喷涂层最小厚度为微米级陶瓷颗粒最大直径的两倍，且不超过100μm；喷涂方法为常温大气喷涂，喷涂压力为0.3～0.5MPa。
所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层的制备工艺，步骤(6)面釉高温烧成工序：在大气中进行，不需要真空或特殊保护气氛环境；高温烧成温度为840～880℃，且温度高于底釉的烧成温度，处理时间为3～7min。
所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层的制备工艺，步骤(7)冷却工序：将烧成带有底釉和面釉的工件从炉中取出后，在大气中冷却至室温。
本发明的优点及效果是：
1、本发明研制出的搪瓷涂层，釉配方中不含铅，镉，钡等有毒元素，涂层制备工艺无毒、无污染。
2、本发明研制的搪瓷涂层致密无孔洞、具有较高的强度、断裂韧性、与钢基体良好的结合力以及匹配的热膨胀系数，搪瓷与基体界面处形成垂直于界面的铁钴枝晶起到锚合作用，密着性能优越。
3、本发明研制的搪瓷涂层，釉配方具有较宽的烧成温度和烧成时间，适宜于大型工件的搪烧。
4、本发明的涂层具有极其优秀的抗腐蚀性能，在硫酸，盐酸露点腐蚀环境中都能较好地保护合金基体。
5、本发明适用于运行于处于露点腐蚀条件下低碳钢制件的防护，采用普通喷涂的方式即可将涂料喷涂到经过喷砂处理的钢件表面，经过高温烧成后涂层能够有效地降低合金基体的硫酸、盐酸露点腐蚀速率。
6、本发明的搪瓷涂层仅需使用市场可直接采购的原料制作，制备工艺过程无毒、无污染，符合节能和环保发展趋势。
附图说明：
图1为Q235钢基体上制备的该搪瓷涂层截面照片。
图2为Q235钢基体上制备的该搪瓷涂层断面照片。
图3为Q235钢基体上制备的该搪瓷涂层80℃，30wt％硫酸溶液中的腐蚀动力学曲线。图中，横坐标Time代表时间(day)，纵坐标Weight Change代表重量亦化(mg/cm2)。
图4为Q235钢基体上制备的该搪瓷涂层经80℃，30wt％硫酸溶液腐蚀7天后的表面形貌。
图5为Q235钢基体上制备的该搪瓷涂层经60℃，2mol/l盐酸露点腐蚀的动力学曲线。图中，横坐标Time代表时间(day)，纵坐标Weight Change代表重量亦化(mg/cm2)。
图6为Q235钢基体上制备的该搪瓷涂层经60℃，2mol/l盐酸露点腐蚀7天前后表面形貌的原位观察：(a)腐蚀前；(b)腐蚀7天后。
图7为BTC1冷轧板钢上，调整烧结时间和烧成温度制备的搪瓷涂层的宏观照片对比。
图8为BTC1冷轧板钢基体上，调整烧结时间和烧成温度制备的搪瓷涂层经落槌冲击试后的宏观照片。
具体实施方式：
在具体实施过程中，本发明耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层的结构特征为：微米级氧化物颗粒均匀弥散分布在搪瓷釉基体母相，搪瓷釉包括底釉和面釉两种。其中：搪瓷釉通过分析纯原料(如：二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二硼、氧化钠、氧化钾、氧化镍、氧化钴、氟化钙等)混合、高温熔炼后水淬而成；微米氧化物颗粒的总含量占搪瓷涂层的5wt％～10wt％，微米氧化物颗粒为分析纯的三氧化二铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆之一或任意组合，粒径范围为1～10μm，通过合理调整该成分含量，减少涂层内部孔隙，提高涂层强度和断裂韧性，并提高其耐硫酸、盐酸露点腐蚀性能。
底釉组成如下(质量百分数，wt％)：二氧化硅、三氧化二铝60～67％，其中二氧化硅的含量大于58％；氧化钠、氧化钾13～20％；三氧化二硼9～13％；氧化镍、氧化钴2～3％；氟化钙4～7％；本发明中，上述底釉配方的设计思想是：(1)搪瓷的网络形成剂组元(包括二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二硼)设计含量超过69％，以保证釉层具有较完整的网络结构，在成分以及性能上能够与面釉良好衔接；(2)底釉中通过密着剂氧化镍或者氧化钴的添加，在底釉与合金界面形成具有锚点作用的合金化合物，以提高釉层与合金的界面结合力；(3)选择电负性强的钠离子、钾离子以及氟离子作为瓷釉的助溶剂，在少量添加的情况下即可实现对底釉热物理性能的大幅度调控。
面釉组成如下(质量百分数，wt％)：二氧化硅、三氧化二铝64～70％，其中二氧化硅的含量大于60％，面釉中二氧化硅与三氧化二铝的总量大于底釉；氧化钠、氧化钾13～20％；三氧化二硼9～13％；氟化钙4～8％。本发明中，上述面釉配方的设计思想是：(1)高含量的网络形成剂组元，保证面釉优异的耐酸性能；(2)与底釉成分上的连续性，有利于烧结后涂层的性能稳定以及结构致密化。
所述搪瓷涂层的制备工艺，包括以下工序步骤：(1)料浆制备，(2)底釉料浆喷涂，(3)底釉高温烧成，(4)冷却，(5)面釉料浆喷涂，(6)面釉高温烧成，(7)冷却。
在所述料浆制备工序中，使用行星式球磨机对按配方称重好的分析纯原料进行1～2h混合，再经过1350～1450℃熔炼2～3h后，水淬成玻璃釉块，使用行星式球磨机对釉块进行球磨，最后将球磨后的搪瓷釉粉过200目筛。行星式球磨机球磨釉块的工艺为：转速为300～400r/min，时间为100～200h。将分析纯的微米氧化物颗粒添加到搪瓷釉粉中形成混合粉末，将混合粉末与无水乙醇以1g：10～20ml的比例混合，超声波震动或其他方法使粉末均匀分散在无水乙醇中形成料浆。
在所述底釉料浆喷涂工序中，喷涂层厚度一般在40～100μm，喷涂方法可为常温大气喷涂，喷涂压力为0.3～0.5MPa。在所述底釉高温烧成工序中，烧成在大气环境中进行，不需真空或特殊保护气氛环境；高温烧成温度为830～870℃，处理时间为3～7min。在所述底釉高温烧成工序中，其特征在于，将烧成好的带有底釉的工件从炉中取出后，在大气中冷却至室温。在所述面釉料浆喷涂工序中，喷涂层厚度一般在40～100μm，喷涂方法可为常温大气喷涂，喷涂压力为0.3～0.5MPa。在所述面釉高温烧成工序中，可在大气中进行，不需要真空或特殊保护气氛环境；高温烧成温度为840～880℃，处理时间为3～7min。
下面，通过附图和实施例对本发明进一步详细阐述。
实施例1
本实施例中，按照比例SiO2：60.0％、Al2O3：5.2％、Na2O：10.9％；K2O：5.2％、B2O3：10.9％、CoO：2.2％；CaF2：5.6％(质量分数)配备原料，经行星式球磨混合1.5h，再经过1350℃熔炼2h后，水淬成搪瓷釉块。搪瓷釉经行星式球磨150h，转速300r/min，得到搪瓷釉粉后过200目筛。称取1.8g该搪瓷釉粉，0.2g粒径为1～10μm的三氧化二铝，加入30ml无水乙醇，充分混合后放入超声波震动仪充分震动分散后获得浆料。采用喷涂的方式将浆料喷涂到经过喷砂处理的Q235钢样品表面，然后经过860℃烧制处理300s取出空冷，得到搪瓷底釉层。
按照比例SiO2：61.3％、Al2O3：5.4％、Na2O：11.1％；K2O：5.4％、B2O3：11.1％、CaF2：5.7％(质量分数)配备原料，经行星式球磨混合1.5h，再经过1400℃熔炼2h后，水淬成搪瓷釉块。搪瓷釉经行星式球磨150h，转速300r/min，得到搪瓷釉粉后过200目筛。称取1.8g该搪瓷釉粉，0.2g粒径为1～10μm的三氧化二铝，加入30ml无水乙醇，充分混合后，放入超声波震动仪充分震动分散后获得浆料。采用喷涂的方式将浆料喷涂到带有上述底釉的样品表面，然后经过870℃烧制处理300s取出空冷。
如图1所示，制备的该涂层厚度约为200μm，三氧化二铝颗粒很好的分散在涂层中，涂层和Q235钢基体界面生成垂直于界面的铁钴金属间化合物枝晶。如图2所示，通过机械拉拔去除涂层后的表面形貌，铁钴枝晶均匀镶嵌在搪瓷中，这种结构大大提高搪瓷涂层的结合性能。涂层表面光滑，具有玻璃光泽，涂层内部致密，没有孔洞或者裂纹。
实施例2
与实施例1不同之处在于：涂装上述200μm厚度搪瓷涂层的Q235钢经80℃，30wt％硫酸溶液腐蚀7天。腐蚀后涂层完好，未出现起泡、剥落等现象。如图3所示，从腐蚀动力学曲线可以看出，施有涂层的样品在80℃，30wt％硫酸腐蚀7天后失重仅为-0.1035mg/cm2。该搪瓷涂层的耐硫酸腐蚀性能远高于国家标准的要求(耐沸腾硫酸腐蚀性能国家标准GB/T19353-2003：腐蚀18h后，失重<0.2mg/cm2)。而未施加涂层的Q235钢，则呈现灾难性的腐蚀。腐蚀2天后，整片样品即已全部被硫酸溶液腐蚀溶解。
实施例3
与实施例1不同之处在于：搪瓷涂层的底釉成分为SiO2：63.0％、Al2O3：3.1％、Na2O：11.9％；K2O：3.1％、B2O3：11.9％、CoO：2.2％；CaF2：4.8％(质量分数)。熔炼温度为1400℃。称取1.8g该搪瓷釉粉，0.1g粒径为1～10μm的二氧化锆和0.1g粒径为1～10μm的二氧化钛，加入30ml无水乙醇，充分混合后放入超声波震动仪充分震动分散后获得浆料。采用喷涂的方式将浆料喷涂到经过喷砂处理的Q235钢样品表面，然后经过870℃烧制处理300s取出空冷，得到搪瓷底釉层。面釉层成分以及工艺与实施例1相同。
如图4所示，从施加涂层样品腐蚀后的表面形貌可以看出，涂装上述200μm厚度搪瓷涂层的Q235钢经80℃，30wt％硫酸溶液腐蚀7天，涂层表面依然平整，没有出现腐蚀孔洞、裂纹。
实施例4
与实施例2不同之处在于：涂装上述200μm搪瓷涂层的Q235钢经60℃，2mol/L的盐酸溶液腐蚀7天。腐蚀后涂层完好，表面保持玻璃光泽，未出现穿孔、剥落等现象。如图5所示，从腐蚀动力学曲线可以看出，施有该搪瓷涂层的样品在60℃，2mol/L盐酸溶液中，腐蚀7天后，失重仅为-0.0355mg/cm2。该搪瓷涂层的耐盐酸腐蚀性能远高于国家标准的要求(耐沸腾盐酸腐蚀性能国家标准GB/T 7989-2002：腐蚀24h后，失重<0.16mg/cm2)。
实施例5
与实施例1不同之处在于：搪瓷涂层的面釉成分为SiO2：64.6％、Al2O3：5.4％、Na2O：10.1％；K2O：5.4％、B2O3：10.1％、CaF2：4.4％。熔炼温度1450℃熔炼时间3h后。称取1.9g该搪瓷釉粉，0.1g粒径为1～10μm的三氧化二铝，加入30ml无水乙醇，充分混合后，放入超声波震动仪充分震动分散后获得浆料。采用喷涂的方式将浆料喷涂到带有与实施例1所示底釉的样品表面，然后经过880℃烧制处理400s取出空冷。
涂装上述200μm搪瓷涂层的Q235钢经60℃，2mol/L的盐酸溶液腐蚀7天。如图6所示，在样品表面使用显微硬度计制作一个十字压痕标记，通过对比腐蚀前后标记附近区域的表面形貌变化，可以原位的观察样品的腐蚀过程。结果表明，该样品腐蚀7天后表面依然平整，既没有出现大的腐蚀坑，也没有出现涂层剥落的现象。
对比例1
与实施例5不同之处在于：搪瓷涂层的面釉成分为SiO2：64.6％、Al2O3：6.4％、Na2O：10.1％；K2O：5.4％、B2O3：10.1％、CaF2：3.4％。熔炼温度1450℃熔炼时间3h后。称取1.9g该搪瓷釉粉，0.1g粒径为1～10μm的三氧化二铝，加入30ml无水乙醇，充分混合后，放入超声波震动仪充分震动分散后获得浆料。采用喷涂的方式将浆料喷涂到带有与实施例1所示底釉的样品表面，然后经过880℃烧制处理400s取出空冷。
烧制后，搪瓷涂层表面有较多皱褶，部分成岛状，搪瓷面釉未能在底釉上完好地平铺。
对比例2
与实施例5不同之处在于：称取1.9g如实施例5所示的搪瓷釉粉，0.1g粒径为1～10μm的二氧化硅，采用与实施例5相同的工艺制备搪瓷面釉。烧制后，搪瓷涂层表面平整光洁，无气孔、崩瓷等缺陷。
实施例6
与实施例5不同之处在于：涂覆搪瓷涂层的合金基体为BTC1钢，搪瓷涂层的底釉以及面釉烧制工艺为：烧制温度840℃，烧制时间3min。如图7(840-3)所示，BTC1钢上涂覆的上述200μm搪瓷涂层，烧制后表面平整光洁，无气孔，崩瓷等缺陷。如图8(840-3)所示，通过落槌冲击试验结果表明，该搪瓷涂层的密着达到1级。
实施例7
与实施例6不同之处在于搪瓷涂层的底釉以及面釉烧制工艺为：烧制温度840℃，烧制时间5min。如图7(840-5)所示，BTC1钢上涂覆的上述200μm搪瓷涂层，烧制后表面平整光洁，无气孔，崩瓷等缺陷。如图8(840-5)所示，通过落槌冲击试验结果表明，该搪瓷涂层的密着达到1级。
实施例8
与实施例6不同之处在于：搪瓷涂层的底釉以及面釉烧制工艺为：烧制温度840℃，烧制时间7min。如图7(840-7)所示，BTC1钢上涂覆的上述200μm搪瓷涂层，烧制后表面平整光洁，无气孔，崩瓷等缺陷。如图8(840-7)所示，通过落槌冲击试验结果表明，该搪瓷涂层的密着达到1级。
实施例9
与实施例6不同之处在于：搪瓷涂层的底釉烧制工艺为：烧制温度870℃，烧制时间3min；面釉烧制工艺为：烧制温度880℃，烧制时间3min。如图7(880-3)所示，BTC1钢上涂覆的上述200μm搪瓷涂层，烧制后表面平整光洁，无气孔，崩瓷等缺陷。如图8(880-3)所示，通过落槌冲击试验结果表明，该搪瓷涂层的密着达到1级。
实施例10
与实施例6不同之处在于：搪瓷涂层的底釉烧制工艺为：烧制温度870℃，烧制时间5min；面釉烧制工艺为：烧制温度880℃，烧制时间5min。如图7(880-5)所示，BTC1钢上涂覆的上述200μm搪瓷涂层，烧制后表面平整光洁，无气孔，崩瓷等缺陷。如图8(880-5)所示，通过落槌冲击试验结果表明，该搪瓷涂层的密着达到1级。
实施例11
与实施例6不同之处在于：搪瓷涂层的底釉烧制工艺为：烧制温度870℃，烧制时间7min；面釉烧制工艺为：烧制温度880℃，烧制时间7min。如图7(880-7)所示，BTC1钢上涂覆的上述200μm搪瓷涂层，烧制后表面平整光洁，无气孔，崩瓷等缺陷。如图8(880-7)所示，通过落槌冲击试验结果表明，该搪瓷涂层的密着达到1级。
实施例12
与实施例1不同之处在于：涂覆搪瓷涂层的合金基体为304不锈钢。
涂装上述200μm搪瓷涂层的304不锈钢经60℃，2mol/L的盐酸溶液腐蚀7天。腐蚀后涂层完好，表面保持玻璃光泽，未出现穿孔、剥落等现象。施有该搪瓷涂层的样品在60℃，2mol/L盐酸溶液中，腐蚀7天后，失重仅为-0.0301mg/cm2。该搪瓷涂层的耐盐酸腐蚀性能远高于国家标准的要求(耐沸腾盐酸腐蚀性能国家标准GB/T 7989-2002：腐蚀24h后，失重<0.16mg/cm2)。
实施例13
与实施例12不同之处在于：涂装上述200μm厚度搪瓷涂层的304不锈钢经80℃，30wt％硫酸溶液腐蚀7天。腐蚀后涂层完好，未出现起泡、剥落等现象。施有涂层的样品在80℃，30wt％硫酸腐蚀7天后失重仅为-0.0996mg/cm2。该搪瓷涂层的耐硫酸腐蚀性能远高于国家标准的要求(耐沸腾硫酸腐蚀性能国家标准GB/T19353-2003：腐蚀18h后，失重<0.2mg/cm2)。
实施例结果表明，通过该工艺得到的搪瓷涂层具有极其优良的耐硫酸、盐酸露点腐蚀性能，而且该体系搪瓷的烧成范围十分广，易于控制，适合工业化生产，具有无毒、无污染的特性，有利于环境保护。耐硫酸、盐酸露点腐蚀、高温盐雾腐蚀的搪瓷涂层尤其适用于普通低碳钢制件(如：Q235钢，BTC1冷轧钢等)，此外还可应用于其它类型的材料如不锈钢等部件的腐蚀防护。
另外，以上所述，仅是本发明较佳可行的实施例而已，不能以此局限本发明之权利范围，所述耐硫、盐酸露点腐蚀防护涂料可以用于普通低碳钢制件，还可应用于其它类型的材料如不锈钢部件的防护。因此，依本发明的技术方案和技术思路做出其它各种相应的改变和变形，仍属本发明所涵盖的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层，其特征在于，该搪瓷涂层的组成包括：搪瓷基体和微米级氧化物颗粒，微米级氧化物颗粒均匀弥散分布于搪瓷基体内；微米级氧化物颗粒，粒径范围为1～10μm，总含量占搪瓷涂层的质量百分比为5～10％；
搪瓷基体，由搪瓷釉在高温下烧结而成，搪瓷釉由原料经过混合熔炼、水淬而成，搪瓷釉包括底釉和面釉，底釉烧结的厚度范围为50～100μm，面釉烧结的厚度范围为50～150μm；
按质量百分数计，底釉组成如下：二氧化硅和三氧化二铝60～67％，其中二氧化硅的含量大于58％；氧化钠和氧化钾13～20％；三氧化二硼9～13％；氧化镍和氧化钴2～3％；氟化钙4～7％；
按质量百分数计，面釉组成如下：二氧化硅和三氧化二铝64～70％，其中二氧化硅的含量大于60％，面釉中二氧化硅与三氧化二铝的总量大于底釉；氧化钠和氧化钾13～20％；三氧化二硼9～13％；氟化钙4～8％；
微米级氧化物颗粒，选择能提高涂层强度，调节涂层热膨胀系数和提高涂层耐腐蚀性能的三氧化二铝、二氧化钛、二氧化硅、二氧化锆颗粒之一或者它们的任意组合。
2.按照权利要求1所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层，其特征在于，搪瓷釉的制备工艺为：使用行星式球磨机对按配方称重好的原料进行1～2小时混合，再经过1350～1450℃熔炼2～3h后，水淬成搪瓷釉块，使用行星式球磨机对釉块球磨100～200h，最后将球磨后的搪瓷釉粉过200目筛。
3.一种如权利要求1所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层的制备工艺，其特征在于，包括三道工序步骤：(1)料浆制备，(2)底釉料浆喷涂，(3)底釉高温烧成，(4)冷却，(5)面釉料浆喷涂，(6)面釉高温烧成，(7)冷却。
4.按照权利要求3所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层的制备工艺，其特征在于，步骤(1)料浆制备工序：将底釉粉和微米级氧化物颗粒原料混合，采用高速搅拌分散机或其他机械方法使固体颗粒物质均匀混合得到底釉混合粉末，通过同样的方式，将面釉粉和微米级氧化物原料混合得到面釉混合粉末，将底釉混合粉末和面釉混合粉末分别与无水乙醇以1g：10～20ml的比例混合，超声波震动或其他方法使粉末均匀分散在无水乙醇中，形成底釉料浆和面釉料浆。
5.按照权利要求3所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层的制备工艺，其特征在于，步骤(2)底釉料浆喷涂工序：喷涂层最小厚度为微米级陶瓷颗粒最大直径的两倍，且不超过100μm；喷涂方法为常温大气喷涂，喷涂压力为0.3～0.5MPa。
6.按照权利要求3所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层的制备工艺，其特征在于，步骤(3)底釉高温烧成工序：在大气中进行，不需要真空或特殊保护气氛环境，高温烧成温度为830～870℃，处理时间为3～7min。
7.按照权利要求3所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层的制备工艺，其特征在于，步骤(4)冷却工序：将烧成带有底釉的工件从炉中取出后，在大气中冷却至室温。
8.按照权利要求3所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层的制备工艺，其特征在于，步骤(5)面釉料浆喷涂工序：喷涂层最小厚度为微米级陶瓷颗粒最大直径的两倍，且不超过100μm；喷涂方法为常温大气喷涂，喷涂压力为0.3～0.5MPa。
9.按照权利要求3所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层的制备工艺，其特征在于，步骤(6)面釉高温烧成工序：在大气中进行，不需要真空或特殊保护气氛环境；高温烧成温度为840～880℃，且温度高于底釉的烧成温度，处理时间为3～7min。
10.按照权利要求3所述的耐硫酸、盐酸露点腐蚀的搪瓷涂层的制备工艺，其特征在于，步骤(7)冷却工序：将烧成带有底釉和面釉的工件从炉中取出后，在大气中冷却至室温。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110106503A (zh) * 2019-06-19 2019-08-09 东北大学 一种耐熔融锌液腐蚀与磨损的涂层及其制备方法
CN111809181A (zh) * 2020-07-10 2020-10-23 杭州领扬科技有限公司 一种提高马氏体耐热钢耐二氧化碳腐蚀的方法
CN113677641A (zh) * 2019-07-03 2021-11-19 葆冈工程有限公司 自清洁抗菌玻璃质搪瓷板
CN113929303A (zh) * 2021-09-23 2022-01-14 东莞理工学院 一种用于马氏体不锈钢表面的涂料、搪瓷复合涂层及其制备方法
CN115160924A (zh) * 2022-07-22 2022-10-11 东北大学 一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料及其制备方法
CN115386875A (zh) * 2022-08-26 2022-11-25 湖南星城壹品装饰工程有限公司 一种净水滤芯套筒内外表面上瓷工艺
CN116120824A (zh) * 2022-07-22 2023-05-16 东北大学 一种可用于海洋高温腐蚀环境的自润滑核防护涂层及其制备方法
CN116606070A (zh) * 2023-05-26 2023-08-18 中国科学院海洋研究所 一种防腐玻璃涂层、制备方法及应用
CN117966163A (zh) * 2024-04-01 2024-05-03 烟台大学 一种基于硅酸钙改进的搪玻璃瓷釉及其制备方法

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2901645A1 (de) * 1979-01-17 1980-07-24 Bayer Ag Beschichteter metallgegenstand und verfahren zu dessen herstellung
CN1037743A (zh) * 1988-05-21 1989-12-06 西安人民搪瓷厂 硅锰钢搪瓷制造工艺
CN102786224A (zh) * 2011-05-16 2012-11-21 段宝 普通q235b热轧钢板双面搪瓷瓷釉及用途
CN103469207A (zh) * 2013-08-16 2013-12-25 中国科学院金属研究所 一种抗高温氧化耐腐蚀的玻璃陶瓷复合涂层及其制备工艺
CN104788021A (zh) * 2015-03-14 2015-07-22 李宏亮 一种搪瓷釉及得到的产品
CN105036556A (zh) * 2015-07-06 2015-11-11 昆山美邦环境科技有限公司 一种耐酸搪瓷釉浆及使用该釉浆制备搪瓷产品的方法
CN105399328A (zh) * 2015-11-20 2016-03-16 平顶山市圣康炊具有限公司 一种高强度搪瓷锅及其制作工艺
CN107177758A (zh) * 2017-05-26 2017-09-19 东北大学 一种耐高温抗氧化的金属基自润滑复合材料及其制备方法
EP3241926A1 (en) * 2016-05-06 2017-11-08 Angelo Po Grandi Cucine - Societa' per Azioni Composition for coating metal surfaces
CN107513747A (zh) * 2017-07-26 2017-12-26 贵州省兴仁县荣凯五金搪瓷制品有限公司 一种搪瓷涂层的制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2901645A1 (de) * 1979-01-17 1980-07-24 Bayer Ag Beschichteter metallgegenstand und verfahren zu dessen herstellung
CN1037743A (zh) * 1988-05-21 1989-12-06 西安人民搪瓷厂 硅锰钢搪瓷制造工艺
CN102786224A (zh) * 2011-05-16 2012-11-21 段宝 普通q235b热轧钢板双面搪瓷瓷釉及用途
CN103469207A (zh) * 2013-08-16 2013-12-25 中国科学院金属研究所 一种抗高温氧化耐腐蚀的玻璃陶瓷复合涂层及其制备工艺
CN104788021A (zh) * 2015-03-14 2015-07-22 李宏亮 一种搪瓷釉及得到的产品
CN105036556A (zh) * 2015-07-06 2015-11-11 昆山美邦环境科技有限公司 一种耐酸搪瓷釉浆及使用该釉浆制备搪瓷产品的方法
CN105399328A (zh) * 2015-11-20 2016-03-16 平顶山市圣康炊具有限公司 一种高强度搪瓷锅及其制作工艺
EP3241926A1 (en) * 2016-05-06 2017-11-08 Angelo Po Grandi Cucine - Societa' per Azioni Composition for coating metal surfaces
CN107177758A (zh) * 2017-05-26 2017-09-19 东北大学 一种耐高温抗氧化的金属基自润滑复合材料及其制备方法
CN107513747A (zh) * 2017-07-26 2017-12-26 贵州省兴仁县荣凯五金搪瓷制品有限公司 一种搪瓷涂层的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
蒋伟忠等主编: "《搪瓷与搪玻璃》", 30 November 2015, 北京：中国轻工业出版社 *

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110106503A (zh) * 2019-06-19 2019-08-09 东北大学 一种耐熔融锌液腐蚀与磨损的涂层及其制备方法
CN110106503B (zh) * 2019-06-19 2021-07-09 东北大学 一种耐熔融锌液腐蚀与磨损的涂层及其制备方法
CN113677641A (zh) * 2019-07-03 2021-11-19 葆冈工程有限公司 自清洁抗菌玻璃质搪瓷板
CN111809181A (zh) * 2020-07-10 2020-10-23 杭州领扬科技有限公司 一种提高马氏体耐热钢耐二氧化碳腐蚀的方法
CN113929303A (zh) * 2021-09-23 2022-01-14 东莞理工学院 一种用于马氏体不锈钢表面的涂料、搪瓷复合涂层及其制备方法
CN116120824B (zh) * 2022-07-22 2023-11-03 东北大学 一种可用于海洋高温腐蚀环境的自润滑核防护涂层及其制备方法
CN116120824A (zh) * 2022-07-22 2023-05-16 东北大学 一种可用于海洋高温腐蚀环境的自润滑核防护涂层及其制备方法
CN115160924A (zh) * 2022-07-22 2022-10-11 东北大学 一种耐核辐照、防腐蚀、抗高温多功能集成有机硅涂料及其制备方法
CN115386875A (zh) * 2022-08-26 2022-11-25 湖南星城壹品装饰工程有限公司 一种净水滤芯套筒内外表面上瓷工艺
CN115386875B (zh) * 2022-08-26 2024-04-23 湖南星城壹品装饰工程有限公司 一种净水滤芯套筒内外表面上瓷工艺
CN116606070A (zh) * 2023-05-26 2023-08-18 中国科学院海洋研究所 一种防腐玻璃涂层、制备方法及应用
CN117966163A (zh) * 2024-04-01 2024-05-03 烟台大学 一种基于硅酸钙改进的搪玻璃瓷釉及其制备方法
CN117966163B (zh) * 2024-04-01 2024-06-21 烟台大学 一种基于硅酸钙改进的搪玻璃瓷釉及其制备方法

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