CN109852106A - 一种碳化硅表面抗氧化白色涂层材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及不定形耐火材料领域，涉及一种碳化硅表面抗氧化白色涂层材料，涂层材料的组分和重量份为：粉料100份；粘结剂40‑60份；所述粉料的成分是硅酸锆粉，其粒度为1000‑10000目；所述粘结剂为浓度70‑80%的磷酸二氢铝粘稠透明液体。按照以上配比配置好材料，盛入容器内，将硅酸锆粉料和磷酸二氢铝粘稠透明液体通过搅拌机搅拌充分混合，使之形成稳定均匀的料浆，再采用刷涂法或刮涂法均匀刷涂在碳化硅表面，在100‑120℃烘干后形成碳化硅表面涂层。应用本方法和配比制作的涂层材料能在高温状态下保证碳化硅涂层表面不开裂且又能持久保持白色，使用寿命长，同时生产成本低，产品性能稳定，适应工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及不定形耐火材料领域，具体涉及一种碳化硅表面抗氧化白色涂层材料及其制备方法。
背景技术
碳化硅材料在高温状态下具有高强度保持率，高温变形小，热震性能高和抗氧化性好等诸多优点，广泛应用于钢铁冶炼、工业窑炉、航空、航天、核能等技术领域。但是，碳化硅材料是一种非氧化物材料，在高温和氧化条件下，碳化硅的氧化产物二氧化硅会因相变而产生体积变化，从而使其结构变得疏松而断裂，氧化保护作用骤减。提高碳化硅的抗氧化性能，除了改善材料自身的抗氧化性能外，在材料表面涂覆抗氧化涂层是减缓材料被氧化的有效方法之一。目前研究及工业中常用的碳化硅材料抗氧化涂层主要有氧化铝、镁铝尖晶石、稀土硅酸盐和莫来石等体系。尽管抗氧化涂层的使用已在一定程度上提高了碳化硅基材的抗氧化性能，但是在长期的高温使用条件下这些涂层均存在表面断裂和脱落的现象，导致碳化硅材料的使用寿命依然下降。
另外，将碳化硅材料用于承载陶瓷器具如氧化锆白色陶瓷刀等白色器具上，由于煅烧温度大约在1500度以上，此时会导致碳化硅的氧化分解，黑色碳的挥发导致白色器具颜色发暗或发黄，影响器具美观。在碳化硅材料上喷涂白色氧化铝涂层来遮掩碳化硅的影响是目前烧制白色器具的常用方法，但是由于碳化硅与氧化铝的膨胀系数不同，喷涂的白色氧化铝涂层容易开裂并颜色发黄，最终还是会影响白色器具的颜色，无法做到长久使用。在碳化硅表面喷涂高纯氧化锆粉末，可有效解决以上问题，但是高纯氧化锆粉末价格昂贵，不适合大面积生产。因此如何在保证碳化硅涂层表面不开裂上又能持久保持白色，是目前这一领域亟需解决的重大问题。
发明内容
发明目的
本发明目的是提供一种碳化硅表面抗氧化白色涂层材料及其制备方法，涂层材料能在高温状态下保证碳化硅涂层表面不开裂且又能持久保持白色，使用寿命长，同时生产成本低，产品性能稳定，适应工业化生产。
技术方案
一种碳化硅表面抗氧化白色涂层材料，包括粉料和粘结剂，其特征在于：所述的涂层材料的组分和重量份为：粉料100份；粘结剂40-60份；所述粉料的成分是硅酸锆粉，其粒度为1000-10000目；所述粘结剂为浓度70-80%的磷酸二氢铝粘稠透明液体。
作为本发明的最优选方案，所述的涂层材料的组分和重量份为：粉料100份；粘结剂50份；所述粉料的成分是硅酸锆粉，其中粒度为1000-10000目；所述粘结剂为浓度70%的磷酸二氢铝粘稠透明液体。
一种如所述的碳化硅表面抗氧化白色涂层材料的制备方法，其特征在于：按照粒度为1000-10000目硅酸锆粉料100份，浓度70-80%的磷酸二氢铝粘稠透明液体作为粘结剂40-60份配好，盛入容器内，将硅酸锆粉料和磷酸二氢铝粘稠透明液体通过搅拌机搅拌充分混合，使之形成稳定均匀的料浆，再采用刷涂法或刮涂法均匀刷涂在碳化硅表面，在100-120℃烘干后形成碳化硅表面涂层。
所述搅拌机为永磁电机搅拌机，包括定子和两个转子，定子包含定子铁心和绕组，所述定子铁心为镜像对称的结构，镜像对称设有两个转子槽，转子槽周圈的定子铁心的内壁开有绕组槽，绕组槽缠绕有绕组，转子包含转子铁心和永磁体，永磁体周向均匀排列在转子铁心内，两个转子也镜像对称，且磁极方向相反，定子铁心的上端和下端分别设有上端盖和下端盖，搅拌转轴位于转子中心，通过轴承与上端盖和下端盖相连，搅拌转轴的下端伸出下端盖，搅拌转轴的下端固定有搅拌桨。
所述定子铁心位于两个转子之间固定有两个隔磁桥，两个隔磁桥与两个转子同对称线镜像，隔磁桥呈弧形状，每个隔磁桥的内弧和外弧的圆心与其靠近侧的转子同心。
所述隔磁桥的上端设有凸台，凸台卡接在定子铁心的上端，隔磁桥穿过定子铁心和下端盖，隔磁桥伸出下端盖的长度与搅拌转轴伸出下端盖的长度相同。
所述隔磁桥的弧面设有多个连通内弧面和外弧面的竖通槽。
所述搅拌桨通过环形固定套固定在搅拌转轴上，浆均匀分布在固定套的外周圈，固定套的内周圈均匀分布有紧固凸起。
优点及效果
一、本发明碳化硅抗氧化白色涂层材料的技术原理及突出的实质性特点在于：
1、为防止涂层开裂，选用与碳化硅膨胀系数十分接近的硅酸锆为主要涂层材料（碳化硅膨胀系数：4.5×10-6/℃，硅酸锆膨胀系数：4.2×10-6/℃）。选用的磷酸二氢铝粘稠透明液体经烘干和高温烧结后形成的C-AlPO4的热膨胀系数为5.5×10-6/℃，也很接近硅酸锆热膨胀系数。因此，能有效的抑制碳化硅表面涂层的开裂。
2、硅酸锆和磷酸二氢铝粘稠透明液体直接混合，能达到纯白色涂层的效果。在高温状态下长期使用，依然能保持白色。
3、生产成本低，制备工艺简单，无污染。
二、本发明碳化硅表面抗氧化白色涂层材料的有益效果为：
1. 本发明能更好的抑制碳化硅表面涂层的开裂，而且能持久保持白色，适用于承载白色器具的高温烧结；
2. 可在1500度以上的超高温环境下长期使用，具有更好的抗氧化性能和使用寿命；
3. 生产成本低，产品性能稳定，制备工艺简单，无污染。
三、本发明制备方法创新的设计了一种永磁双转子的的搅拌机结构，两个转子通电后，同时旋转，且有隔磁桥互不影响。隔磁桥下端还起到了改变液流的功能，使得粘稠的液体有了新的混合均匀的方式。
附图说明
图1 搅拌机为定转子永磁电机的结构示意图；
图2 搅拌机竖直摆放时的结构示意图；
图3搅拌桨结构图；
图4隔磁桥结构图。
附图标记说明：
1.定子铁心、2.绕组、3.转子铁心、4.永磁体、5.轴承、6.搅拌转轴、7.搅拌桨、8.绕组槽、9.隔磁桥、10.上端盖、11.下端盖、12.容器、13.环形固定套、14.浆、15.紧固凸起、16.竖通槽、17.凸台。
具体实施方式
实施例1
按照粒度为1000-10000目硅酸锆粉料100份，浓度70%的磷酸二氢铝粘稠透明液体作为粘结剂40份配好，盛入容器12内，将硅酸锆粉料和磷酸二氢铝粘稠透明液体通过搅拌机搅拌充分混合，使之形成稳定均匀的料浆，再采用刷涂法均匀刷涂在碳化硅表面，在100℃烘干后形成碳化硅表面涂层。
实施例2
按照粒度为1000-10000目硅酸锆粉料100份，浓度70%的磷酸二氢铝粘稠透明液体作为粘结剂50份配好，盛入容器12内，将硅酸锆粉料和磷酸二氢铝粘稠透明液体通过搅拌机搅拌充分混合，使之形成稳定均匀的料浆，再采用刷涂法均匀刷涂在碳化硅表面，在110℃烘干后形成碳化硅表面涂层。
实施例3
按照粒度为1000-10000目硅酸锆粉料100份，浓度70%的磷酸二氢铝粘稠透明液体作为粘结剂60份配好，盛入容器12内，将硅酸锆粉料和磷酸二氢铝粘稠透明液体通过搅拌机搅拌充分混合，使之形成稳定均匀的料浆，再采用刮涂法均匀刷涂在碳化硅表面，在120℃烘干后形成碳化硅表面涂层。
实施例4
按照粒度为1000-10000目硅酸锆粉料100份，浓度80%的磷酸二氢铝粘稠透明液体作为粘结剂40份配好，盛入容器12内，将硅酸锆粉料和磷酸二氢铝粘稠透明液体通过搅拌机搅拌充分混合，使之形成稳定均匀的料浆，再采用刮涂法均匀刷涂在碳化硅表面，在100℃烘干后形成碳化硅表面涂层。
实施例5
按照粒度为1000-10000目硅酸锆粉料100份，浓度80%的磷酸二氢铝粘稠透明液体作为粘结剂50份配好，盛入容器12内，将硅酸锆粉料和磷酸二氢铝粘稠透明液体通过搅拌机搅拌充分混合，使之形成稳定均匀的料浆，再采用刮涂法均匀刷涂在碳化硅表面，在110℃烘干后形成碳化硅表面涂层。
实施例6
按照粒度为1000-10000目硅酸锆粉料100份，浓度80%的磷酸二氢铝粘稠透明液体作为粘结剂60份配好，盛入容器12内，将硅酸锆粉料和磷酸二氢铝粘稠透明液体通过搅拌机搅拌充分混合，使之形成稳定均匀的料浆，再采用刷涂法均匀刷涂在碳化硅表面，在120℃烘干后形成碳化硅表面涂层。
上述实施例1~6所使用的搅拌机如图1、图2、图3和图4所示，搅拌机为永磁电机搅拌机，包括一个定子和两个转子，定子包含定子铁心1和绕组2，所述定子铁心1为镜像对称的结构，镜像对称设有两个转子槽，转子槽周圈的定子铁心1的内壁开有绕组槽8，绕组槽8缠绕有绕组2，转子包含转子铁心3和永磁体4，永磁体4周向均匀排列在转子铁心3内，两个转子也镜像对称，且磁极方向相反，绕组通电后，两个转子沿不同方向旋转，定子铁心1的上端和下端分别设有上端盖10和下端盖11，搅拌转轴6位于转子中心，通过轴承5与搅拌转轴6过盈配合或焊接在一起，轴承5与上端盖10和下端盖11过盈配合或焊接在一起，搅拌转轴6的下端伸出下端盖，搅拌转轴6的下端过盈配合固定有搅拌桨7。
定子铁心1位于两个转子之间固定有两个隔磁桥9，两个隔磁桥9与两个转子同对称线镜像，隔磁桥9呈弧形状，每个隔磁桥9的内弧和外弧的圆心与其靠近侧的转子同心。隔磁桥9将两个转子格挡，隔磁桥9使用的材料能够削弱两个转子干涉的磁场即可，优选使用铁。削弱两个转子干涉的磁场，可以使得转子周圈360°均匀布置绕组。而且当一个转子出现问题时，依旧可以仅使用一个搅拌桨7搅拌，当没有时间修理时，虽然搅拌效率降低，但是依旧可以搅拌，待有时间时再修理。隔磁桥9的上端设有凸台17，凸台17卡接在定子铁心1的上端，隔磁桥9穿过定子铁心1和下端盖11，隔磁桥9伸出下端盖11的长度与搅拌转轴6伸出下端盖11的长度相同。隔磁桥9的弧面设有多个连通内弧面和外弧面的竖通槽16，竖通槽16位于下端盖11下侧，当双转子带动搅拌桨7旋转时，粘稠的液体不仅在搅拌，而且经竖通槽16在中间汇聚碰撞，使得粘稠的液体搅拌更加均匀。
搅拌桨7通过环形固定套13固定在搅拌转轴6上，浆14均匀分布在固定套13的外周圈，固定套13的内周圈均匀分布有紧固凸起15，能够增大其与搅拌转轴6的连接牢固度。
Claims (8)
1.一种碳化硅表面抗氧化白色涂层材料，包括粉料和粘结剂，其特征在于：所述的涂层材料的组分和重量份为：粉料100份；粘结剂40-60份；所述粉料的成分是硅酸锆粉，其粒度为1000-10000目；所述粘结剂为浓度70-80%的磷酸二氢铝粘稠透明液体。
2.根据权利要求1所述的碳化硅表面抗氧化白色涂层材料，其特征在于：所述的涂层材料的组分和重量份为：粉料100份；粘结剂50份；所述粉料的成分是硅酸锆粉，其中粒度为1000-10000目；所述粘结剂为浓度70%的磷酸二氢铝粘稠透明液体。
3.一种如权利要求1所述的碳化硅表面抗氧化白色涂层材料的制备方法，其特征在于：按照粒度为1000-10000目硅酸锆粉料100份，浓度70-80%的磷酸二氢铝粘稠透明液体作为粘结剂40-60份配好，盛入容器（12）内，将硅酸锆粉料和磷酸二氢铝粘稠透明液体通过搅拌机搅拌充分混合，使之形成稳定均匀的料浆，再采用刷涂法或刮涂法均匀刷涂在碳化硅表面，在100-120℃烘干后形成碳化硅表面涂层。
4.根据权利要求3所述的碳化硅表面抗氧化白色涂层材料的制备方法，其特征在于：所述搅拌机为永磁电机搅拌机，包括定子和两个转子，定子包含定子铁心（1）和绕组（2），所述定子铁心（1）为镜像对称的结构，镜像对称设有两个转子槽，转子槽周圈的定子铁心（1）的内壁开有绕组槽（8），绕组槽（8）缠绕有绕组（2），转子包含转子铁心（3）和永磁体（4），永磁体（4）周向均匀排列在转子铁心（3）内，两个转子也镜像对称，且磁极方向相反，定子铁心（1）的上端和下端分别设有上端盖（10）和下端盖（11），搅拌转轴（6）位于转子中心，通过轴承（5）与上端盖（10）和下端盖（11）相连，搅拌转轴（6）的下端伸出下端盖，搅拌转轴（6）的下端固定有搅拌桨（7）。
5.根据权利要求4所述的碳化硅表面抗氧化白色涂层材料的制备方法，其特征在于：所述定子铁心（1）位于两个转子之间固定有两个隔磁桥（9），两个隔磁桥（9）与两个转子同对称线镜像，隔磁桥（9）呈弧形状，每个隔磁桥（9）的内弧和外弧的圆心与其靠近侧的转子同心。
6.根据权利要求5所述的碳化硅表面抗氧化白色涂层材料的制备方法，其特征在于：所述隔磁桥（9）的上端设有凸台（17），凸台（17）卡接在定子铁心（1）的上端，隔磁桥（9）穿过定子铁心（1）和下端盖（11），隔磁桥（9）伸出下端盖（11）的长度与搅拌转轴（6）伸出下端盖（11）的长度相同。
7.根据权利要求6所述的碳化硅表面抗氧化白色涂层材料的制备方法，其特征在于：所述隔磁桥（9）的弧面设有多个连通内弧面和外弧面的竖通槽（16）。
8.根据权利要求4所述的碳化硅表面抗氧化白色涂层材料的制备方法，其特征在于：所述搅拌桨（7）通过环形固定套（13）固定在搅拌转轴（6）上，浆（14）均匀分布在固定套（13）的外周圈，固定套（13）的内周圈均匀分布有紧固凸起（15）。
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