CN109437570A - 一种搪瓷复合材料及其配制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种搪瓷复合材料及其配制方法，所述搪瓷复合材料原料按照质量百分比包括，搪瓷料30～60%，增强料25～40%，骨材15～30%，所述搪瓷料组成为二氧化硅15～17%、四硼酸钠20～25%、硝酸钠8～9%、碳酸钠5～8%、碳酸锂0.55～1.8%、萤石4～5.5%，所述增强料的组成为氟硅酸钠1～1.5%、六氟铝酸钠3～4%、焦磷酸钠1～2.5%、硝酸钴3～4%和硝酸镍1～2%，所述骨材的组成为三氧化二铝、二氧化硅、碳酸钙中的一种或多种任意组合。有益效果在于：加工过程简单，操作安全性高，具有良好的热稳定性和抗氧化性，耐酸碱、耐腐蚀效果好，材料稳定性强，能够适应各种环境。

Description

一种搪瓷复合材料及其配制方法

技术领域

本发明涉及搪瓷复合材料领域，特别是涉及一种搪瓷复合材料及其配制方法。

背景技术

涡轮机、蒸汽轮机、燃气轮机和火力发电厂锅炉等燃煤、燃油装置中热部件的热端组件一般工作在恶劣环境中。这些恶劣环境可以引起冲蚀、高温氧化、热腐蚀等破坏。高温金属零部件在600℃～1200℃工作环境中时，通常由于燃料中含有的杂质，如硫、钾、钠等，在燃烧时形成SO2、SO3、H2S等气体与空气中的氧、氯化钠等反应而加速材料的腐蚀，有时甚至造成灾难性的事故。发生热腐蚀时，金属表面会沉积一层盐膜，盐膜形成后，发生热腐蚀的程度就与该熔融盐（氯化钠、Na2SO4）对金属表面的粘附性、浸润性有关。沉积在表面上的许多硫酸盐或混合盐膜在高温下都呈液态，因此加速了金属材料的腐蚀。目前，防止金属表面盐腐蚀的方法主要是涂覆耐热腐蚀的涂层。传统防护涂层主要有热扩散涂层和镍-铬-铝等合金涂层。镍-铬-铝涂层虽然可以显著提高抗氧化性能，但长期服役期间，涂层/基体互扩散会引起涂层中的Al流失，进而不能维持表面Al2O3的生长，镍-铬-铝涂层在热腐蚀环境中表现不佳。而热扩散涂层利用渗铬与渗铝，然后经预氧化使合金表面形成氧化铬与氧化铝虽然起到保护膜的作用，但同样在氯化钠、Na2SO4的热熔融盐环境中，高温下硫酸盐或混合的盐膜呈液态，粘附在热扩散涂层表面与氧化铝发生热腐蚀生成AlCl3或Al2(SO4)3腐蚀物。近年来，搪瓷涂层因其优异的抗高温氧化和热腐蚀性能引起了人们的极大兴趣，搪瓷涂层属于惰性氧化物涂层，具有极低的氧迁移速率，不仅可显著提高抗氧化性能，也能显著提高耐热腐蚀性能。搪瓷涂层是涂烧在金属底坯表面上的无机瓷釉层。搪瓷涂层不需要昂贵的热喷涂和电子束物理气相沉积等设备，具有良好的经济性。搪瓷涂层的通用配制方法是先将原料烧制成搪瓷釉块，然后磨碎成细粉，喷涂到零件表面，最后进行高温搪烧，在零件表面形成涂层，具有防止金属腐蚀、耐磨、耐热、无毒等性能。搪瓷具有高度的耐酸腐蚀性能，表面光洁、不易沾灰、硬度高、耐磨损，同时具有不错的传热系数与热容。

现有的搪瓷复合材料在高低温往复环境中易碎裂脱落，在强酸强碱的环境下容易被腐蚀，时间久了需要重新加工，费时费力。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种搪瓷复合材料，本发明提高搪瓷复合材料的稳定性和耐腐蚀性。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种搪瓷复合材料，其特征在于：所述搪瓷复合材料原料按照质量百分比包括，搪瓷料30～60%，增强料25～40%，骨材15～30%。

优选的：所述搪瓷料组成为二氧化硅15～17%、四硼酸钠20～25%、硝酸钠8～9%、碳酸钠5～8%、碳酸锂0.55～1.8%、萤石4～5.5%。

如此设置，所述搪瓷料为所述搪瓷复合材料的主要组成部分，起到了保证所述搪瓷特性的作用。

优选的：所述增强料的组成为氟硅酸钠1～1.5%、六氟铝酸钠3～4%、焦磷酸钠1～2.5%、硝酸钴3～4%和硝酸镍1～2%。

如此设置，所述增强料主要起加固和加强所述搪瓷复合材料的作用，能够有效的保证所述搪瓷复合材料的强度。

优选的：所述骨材的组成为三氧化二铝、二氧化硅、碳酸钙中的一种或多种任意组合。

如此设置，所述骨材起粘合作用，辅助和填所述充搪瓷料和所述增强料。

优选的：所述骨材为一切在400～600℃不与所述搪瓷料、所述增强料发生化学反应的固体填充料。

如此设置，所述骨材主要为辅助作用，不与所述搪瓷、所述增强料发生化学反应保证了搪瓷复合材料的本质。

优选的：所述复合材料组成以重量百分比计，成分为所述搪瓷料51～60%，所述增强料27～35%、所述骨材12～18%。

如此设置，所述搪瓷复合材料主要由所述搪瓷料、所述增强料、所述骨料构成，所述搪瓷料占主要成分。

优选的：所述搪瓷复合材料原料按照质量百分比包括：二氧化硅17%、四硼酸钠25%、硝酸钠9%、碳酸钠7.5%、碳酸锂1.1%、萤石5.1%、氟硅酸钠1.2%、六氟铝酸钠4%、焦磷酸钠2.2%、硝酸钴3.5%和硝酸镍1%、三氧化二铝10%、二氧化硅5%、碳酸钙8.4%。

如此设置，此比例为最优比例，效果最佳。

根据所述一种搪瓷复合材料的配制方法，按以下步骤进行：

A.先将所述增强料和所述骨料粉末倒入搅拌容器内混合搅拌；

B.将混合好的粉料冷压成坯，将上述冷成型的坯经400～600℃烧结成型坯；

C.烧结后的型坯经热挤压机挤出商品型材；

D.将所述搪瓷料原料混合加热；

E.将熔融状态的所述搪瓷料直接加入所述骨材和所述增强料混合物中中；

F.在400～600℃下揑合均匀，冷却，然后直接挤压成成品或制成型坯。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、加工过程简单，操作安全性高；

2、具有良好的热稳定性和抗氧化性，耐酸碱、耐腐蚀效果好；

3、材料稳定性强，能够适应各种环境。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

一种搪瓷复合材料

配方（质量百分比）：二氧化硅17%、四硼酸钠25%、硝酸钠9%、碳酸钠7.5%、碳酸锂1.1%、萤石5.1%、氟硅酸钠1.2%、六氟铝酸钠4%、焦磷酸钠2.2%、硝酸钴3.5%和硝酸镍1%、三氧化二铝10%、二氧化硅5%、碳酸钙8.4%。

配制方法：

A.先将增强料和骨料粉末倒入搅拌容器内混合搅拌；

B.将混合好的粉料冷压成坯，将上述冷成型的坯经400～600℃烧结成型坯；

C.烧结后的型坯经热挤压机挤出商品型材；

D.将搪瓷料原料混合加热；

E.将熔融状态的搪瓷料直接加入骨材和增强料混合物中中；

F.在400～600℃下揑合均匀，冷却，然后直接挤压成成品或制成型坯。

实施例2

一种搪瓷复合材料

配方（质量百分比）：二氧化硅15%、四硼酸钠20%、硝酸钠9%、碳酸钠8%、碳酸锂1.5%、萤石5.5%、氟硅酸钠1%、六氟铝酸钠4%、焦磷酸钠2.5%、硝酸钴4%和硝酸镍2%、三氧化二铝15%、二氧化硅7.5%、碳酸钙10%。

配制方法：

A.将上述无铅铝搪瓷、铝合金及碳化硅以粉态的形式充分混合；

B.将混合好的粉料冷压成坯；

C.将上述冷成型的坯经500～550℃烧结成型坯（适合不同吨位的热挤压机）；

D.烧结后的型坯经热挤压机挤出商品型材。

实施例3

一种搪瓷复合材料

配方（质量百分比）：二氧化硅15%、四硼酸钠22%、硝酸钠8.5%、碳酸钠8%、碳酸锂1.8%、萤石5%、氟硅酸钠1%、六氟铝酸钠4%、焦磷酸钠2.5%、硝酸钴3%和硝酸镍1.5%、三氧化二铝15%、二氧化硅5%、碳酸钙7.7%；

配制方法：

A.将熔融状态的铝搪瓷材料直接加入金属铝、二氧化硅骨材中；

B.在520～600℃下揑合均匀，冷却；

C.然后直接挤压成成品或制成型坯。

实施例4

一种搪瓷复合材料

配方（质量百分比）：二氧化硅16%、四硼酸钠20%、硝酸钠8.8%、碳酸钠6%、碳酸锂1.4%、萤石4.5%、氟硅酸钠1.3%、六氟铝酸钠3.5%、焦磷酸钠2.1%、硝酸钴4%和硝酸镍1%、三氧化二铝20%、二氧化硅3.4%、碳酸钙8%；

配制方法：

A.将熔融状态的铝搪瓷材料直接加入金属铝、三氧化二铝骨材中；

B.在420～460℃下揑合均匀，冷却；

C.然后直接挤压成成品或制成型坯。

实施例5

一种铝搪瓷复合材料

配方（质量百分比）：二氧化硅16%、四硼酸钠21%、硝酸钠8.5%、碳酸钠6%、碳酸锂1.3%、萤石4.8%、氟硅酸钠1.1%、六氟铝酸钠3.5%、焦磷酸钠2.3%、硝酸钴3.5%和硝酸镍2%、三氧化二铝20%、二氧化硅5%、碳酸钙5%；

配制方法：

A.将熔融状态的铝搪瓷材料直接加入金属铝、三氧化二铝、二氧化硅、碳化硅、碳酸钙骨材中；

B.在420～500℃下揑合均匀，冷却；

C.然后直接挤压成成品或制成型坯。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (8)

1.一种搪瓷复合材料，其特征在于：所述搪瓷复合材料原料按照质量百分比包括，搪瓷料30～60%，增强料25～40%，骨材15～30%。

2.根据权利要求2所述的一种搪瓷复合材料，其特征在于：所述搪瓷料组成为二氧化硅15～17%、四硼酸钠20～25%、硝酸钠8～9%、碳酸钠5～8%、碳酸锂0.55～1.8%、萤石4～5.5%。

3.根据权利要求3所述的一种搪瓷复合材料，其特征在于：所述增强料的组成为氟硅酸钠1～1.5%、六氟铝酸钠3～4%、焦磷酸钠1～2.5%、硝酸钴3～4%和硝酸镍1～2%。

4.根据权利要求4所述的一种搪瓷复合材料，其特征在于：所述骨材的组成为三氧化二铝、二氧化硅、碳酸钙中的一种或多种任意组合。

5.根据权利要求1所述的一种搪瓷复合材料，其特征在于：所述骨材为一切在400～600℃不与所述搪瓷料、所述增强料发生化学反应的固体填充料。

6.根据权利要求5所述的一种搪瓷复合材料，其特征在于：所述复合材料组成以重量百分比计，成分为所述搪瓷料51～60%，所述增强料27～35%、所述骨材12～18%。

7.根据权利要求1～6所述的一种搪瓷复合材料，所述搪瓷复合材料原料按照质量百分比包括：二氧化硅17%、四硼酸钠25%、硝酸钠9%、碳酸钠7.5%、碳酸锂1.1%、萤石5.1%、氟硅酸钠1.2%、六氟铝酸钠4%、焦磷酸钠2.2%、硝酸钴3.5%和硝酸镍1%、三氧化二铝10%、二氧化硅5%、碳酸钙8.4%。

8.根据权利要求1～7所述的一种搪瓷复合材料的配制方法，按以下步骤进行：

A.先将所述增强料和所述骨料粉末倒入搅拌容器内混合搅拌；

B.将混合好的粉料冷压成坯，将上述冷成型的坯经400～600℃烧结成型坯；

C.烧结后的型坯经热挤压机挤出商品型材；

D.将所述搪瓷料原料混合加热；

E.将熔融状态的所述搪瓷料直接加入所述骨材和所述增强料混合物中；

F.在400～600℃下揑合均匀，冷却，然后直接挤压成成品或制成型坯。