CN112852193A - 一种耐腐蚀陶瓷辊棒涂料及其制备方法 - Google Patents

一种耐腐蚀陶瓷辊棒涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，其包括基体组分和悬浮组分，所述基体组分与所述悬浮组分的重量比为(3.5～6.5)：(3.5～6.5)；所述基体组分包括以下重量份的原料：氮化硼1～5份，铝铬渣10～30份，电熔白刚玉30～60份，煅烧氧化铝20～30份，高岭土0～5份；所述氮化硼、铝铬渣、电熔白刚玉、煅烧氧化铝、高岭土的重量份总和为100份；所述悬浮组分包括水和悬浮剂。相应的，本发明还公开了上述耐腐蚀陶瓷辊棒涂料的制备方法。实施本发明，可有效降低棒钉在涂料表面的粘附，降低辊棒受到酸碱腐蚀后产生断棒的几率，延长辊棒的使用寿命。

Description

一种耐腐蚀陶瓷辊棒涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于新材料制备领域，尤其涉及一种耐腐蚀陶瓷辊棒涂料及其制备方法。
背景技术
目前，陶瓷辊棒表面用涂料主要是Al2O3-SiO2系耐火涂料。由于这种涂料的使用，有效的保护了陶瓷辊棒，减少了在使用过程中行走在陶瓷辊棒上面的瓷砖对陶瓷辊棒的磨损，极大地降低了陶瓷辊棒的损耗。但是，这种涂料在烧成瓷片、玻化砖以及仿古砖等辊道窑炉陶瓷辊棒上使用时，在涂料表面容易粘上镁质砖底粉、釉等碱性物质。这些碱性物质与燃料或坯体原料的酸性物质在高温下发生反应，牢牢地粘附在涂料表面，结成不容易脱落的棒钉，这种棒钉随着时间推移越粘越多、越来越厚，影响到瓷砖在辊棒上的正常运行。同时棒钉通过涂料反应层会与陶瓷辊棒发生反应，引起陶瓷辊棒内质改变，很容易造成陶瓷辊棒在使用过程中发生断棒现象，从而加大陶瓷辊棒的损耗，增加了陶瓷厂的生产运营成本。
此外，现有的辊棒涂料在辊道窑使用的温度范围一般在900～1250℃之间。而在辊道窑高低箱区域(窑内温度约500～700℃)，棒钉对陶瓷辊棒的影响更严重。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，其在高温下耐碱性釉料的侵蚀，不易与碱性砖底粉、燃料或坯体原料中酸性物质发生反应，减少棒钉在陶瓷辊棒上的粘附，可以有效降低换棒的次数，减少辊棒消耗。
本发明还要解决的技术问题在于，提供一种上述耐腐蚀陶瓷辊棒涂料的制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明公开了一种耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，其包括基体组分和悬浮组分，所述基体组分与所述悬浮组分的重量比为(3.5～6.5)：(3.5～6.5)；
所述基体组分包括以下重量份的原料：氮化硼1～5份，铝铬渣10～30份，电熔白刚玉30～60份，煅烧氧化铝20～30份，高岭土0～5份；
所述氮化硼、铝铬渣、电熔白刚玉、煅烧氧化铝、高岭土的重量份总和为100份；
所述悬浮组分包括水和悬浮剂。
作为上述技术方案的改进，所述悬浮组分包括以下重量份的原料：悬浮剂0.5～1份，水30～40份，高温粘结剂溶液10～20份；
所述高温粘结剂溶液的浓度为40～50wt％。
作为上述技术方案的改进，所述高温粘结剂溶液为磷酸铝水溶液、磷酸一氢铝水溶液或磷酸二氢铝水溶液。
作为上述技术方案的改进，所述高温粘结剂溶液为磷酸二氢铝水溶液，其pH为3～4，比重为1.45～1.48g/cm3。
作为上述技术方案的改进，所述铝铬渣中Cr2O3的含量≥15wt％，Al2O3的含量≥75wt％，且固溶体的含量≥90wt％；
所述铝铬渣的最大粒度＜44μm。
作为上述技术方案的改进，所述氮化硼的最大粒度＜2μm，BN的含量≥99wt％。
作为上述技术方案的改进，所述电熔白刚玉中Al2O3的含量≥99wt％，Fe2O3的含量≤0.1wt％，最大粒度小于44μm；
所述煅烧氧化铝中Al2O3的含量≥99.5wt％，Fe2O3的含量≤0.1wt％，其最大粒度小于5μm。
作为上述技术方案的改进，所述高岭土中Al2O3的含量≥30wt％，Fe2O3的含量≤0.8wt％，最大粒度小于1μm。
作为上述技术方案的改进，所述悬浮剂选用羧甲基纤维素或海藻酸钠。
相应的，本发明还公开了一种上述的耐腐蚀陶瓷辊棒涂料的制备方法，其包括将1～5份氮化硼，10～30份铝铬渣，30～60份白刚玉，20～30份工业氧化铝和0～5份高岭土混合，得到基体组分；将水和悬浮剂混合均匀，得到悬浮组分；将基体组分与悬浮组分按照(3.5～6.5)：(3.5～6.5)的重量比混合均匀，即得到耐腐蚀陶瓷辊棒涂料成品。
实施本发明，具有如下有益效果：
1.本发明的耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，通过氮化硼、铝铬渣、电熔白刚玉、煅烧氧化铝、高岭土的协同，有效降低了棒钉在涂料表面的粘附，降低了辊棒受到酸碱腐蚀后产生断棒的几率，延长了辊棒的使用寿命。同时，也使得本发明中的耐腐蚀涂料可适用在高低箱区域(窑内温度约500～700℃)。
2.本发明的耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，在悬浮组分中添加了无机高温粘结剂，使得涂料在500～1300℃范围内均可牢固地粘附在陶瓷辊棒表面。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。
本发明公开了一种耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，其包括基体组分和悬浮组分，所述基体组分与所述悬浮组分的重量比为(3.5～6.5)：(3.5～6.5)；
基体组分包括以下重量份的原料：氮化硼1～5份，铝铬渣10～30份，电熔白刚玉30～60份，煅烧氧化铝20～30份，高岭土0～5份；
氮化硼、铝铬渣、电熔白刚玉、煅烧氧化铝、高岭土的重量份总和为100份；
其中，氮化硼在较高温度下可保证其特有的润滑性和不粘性，有效地降低了棒钉在涂料表面的粘附。具体的，在本发明中，氮化硼的最大粒度＜2μm，氮化硼的含量≥99wt％。若氮化硼的最大粒度≥2μm，则难以有效填充涂料层中的孔隙，难以均匀分布在涂料各处，从而难以有效防止棒钉的粘附。具体的，在本发明的基体组分中，氮化硼的用量为1～5重量份，示例性的可为1份、1.5份、2份、2.5份、3份、4份，但不限于此。优选的，氮化硼的用量为1～2重量份。
铝铬渣主要是刚玉与铬刚玉的固溶体，其化学性质稳定，具备较优的耐高温性能和抗腐蚀性能，可降低棒钉对涂料的腐蚀，同时也使得涂料在较宽的温度范围内保证稳定性。
铝铬渣中Cr2O3的含量≥15wt％，Al2O3的含量≥75wt％，且固溶体的含量≥90wt％；这种铝铬渣的各项性能更优。铝铬渣的最大粒度＜44μm，此种粒度范围的铝铬渣可与其他原料，尤其是氮化硼配合，提升涂料的各项性能。
具体的，在本发明的基体组分中，铝铬渣的加入重量份为10～30份，当其加入量＜10份时，涂料的耐高温性能和抗腐蚀性能较差；当其加入量＞30份时，涂料与辊棒的结合力较差。优选的，铝铬渣的加入重量份为20～30份，示例性的如21份、22份、24份、25份、28份、29份，但不限于此。
电熔白刚玉是是由工业氧化铝通过电炉2000度高温熔化而成，其为常见的工业用氧化铝类原料。电熔白刚玉的晶体发育完整，耐化学腐蚀性强，可提升涂料的耐腐蚀性能以及在各温度下的稳定性。具体的，在本发明中，电熔白刚玉中Al2O3的含量≥99wt％，Fe2O3的含量≤0.1wt％，其最大粒度小于44μm。具体的，在本发明的基体组分中，电熔白刚玉的加入重量份为30～60份，优选的为50～60份，示例性的为52份、54份、55份、58份，但不限于此。
煅烧氧化铝是由工业氧化铝在1400～1600℃下煅烧而成，其晶体相对较小，但其在高、低温下都具有良好的稳定性，可提升本发明中涂料的高低温稳定性，也优化其耐腐蚀性能。具体的，在本发明中，煅烧氧化铝中Al2O3的含量≥99.5wt％，Fe2O3的含量≤0.1wt％，其最大粒度小于5μm。具体的，在本发明的基体组分中，煅烧氧化铝的加入重量份为20～30份，示例性的为22份、24份、26份、28份，但不限于此。
高岭土是一种辅助悬浮剂，同时也具有一定润滑作用。具体的，在本发明中，高岭土中Al2O3的含量≥30wt％，Fe2O3的含量≤0.8wt％，最大粒度小于1μm，这种高岭土呈片状结构，具有更好的润滑性能和悬浮性能。具体的，在本发明的基体组分中，高岭土的加入量为0～5重量份，示例性的如0份、1份、1.5份、2.5份、3份，但不限于此。
其中，悬浮组分可包括水和悬浮剂，其主要作用是与基体组分形成稳定的悬浮液，便于涂料施加和吸附到辊棒上。其中，悬浮剂可选用陶瓷领域常用的悬浮剂，如羧甲基纤维素、海藻酸钠等，但不限于此。
优选的，悬浮组分包括以下重量份的原料：悬浮剂0.5～1份，水30～40份，高温粘结剂溶液10～20份。
其中，悬浮剂可选用羧甲基纤维素或海藻酸钠，但不限于此。悬浮剂的用量为0.5～1重量份，当其用量＜0.5份时，难以形成稳定悬浮的涂料体系；当其用量＞1份时，涂料粘度过高，流动性差。
具体的，高温粘结剂溶液为磷酸铝水溶液、磷酸一氢铝水溶液或磷酸二氢铝水溶液，但不限于此。优选的，高温粘结剂溶液为磷酸二氢铝水溶液，其具有良好的中高温粘接性，使得涂料在500～1300℃范围内可牢固的粘附在陶瓷辊棒表面。具体的，磷酸二氢铝水溶液的pH为3～4，比重为1.45～1.48g/cm3。
具体的，在本发明的悬浮组分中，高温粘结剂溶液的用量为10～20份，示例性的为11份、12份、13份、15份、18份，但不限于此。当高温粘结剂溶液的用量＞20份时，涂料的悬浮性能和流动性较差，难以满足实际使用需求。
具体的，为了形成具有良好悬浮性、流动性的涂料体系，本发明中，控制基体组分与悬浮组分的重量比为(3.5～6.5)：(3.5～6.5)，优选的，基体组分与悬浮组分的重量比为(4.8～5)：(5～6.2)。
相应的，本发明还公开了上述耐腐蚀陶瓷辊棒涂料的制备方法，其包括将1～5份氮化硼，10～30份铝铬渣，30～60份白刚玉，20～30份工业氧化铝和0～5份高岭土混合，得到基体组分；将水和悬浮剂混合均匀，得到悬浮组分；将基体组分与悬浮组分按照(3.5～6.5)：(3.5～6.5)的重量比混合均匀，即得到耐腐蚀陶瓷辊棒涂料成品。
下面以具体实施例对本发明进行说明：
实施例1
本实施例提供一种耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，其包括基体组分和悬浮组分；
其中，基体组分按重量份计的配方为：
氮化硼1份，铝铬渣30份，电熔白刚玉34份，煅烧氧化铝30份，高岭土5份；
其中，氮化硼的最大粒度为1.8μm，BN的含量99.5wt％；铝铬渣中Cr2O3的含量为18.4wt％，Al2O3的含量为76.5wt％，固溶体的含量为94wt％；其最大粒度为35μm；电熔白刚玉Al2O3的含量为99.5wt％，Fe2O3的含量为0.05wt％，最大粒度为40μm；煅烧氧化铝Al2O3的含量为99.5wt％，Fe2O3的含量为0.05wt％，其最大粒度为4μm；高岭土中Al2O3的含量为34wt％，Fe2O3的含量为0.5wt％，最大粒度为0.5μm。
其中，悬浮组分按重量份计的配方为：
水30份，羧甲基纤维素0.5份，50％的磷酸二氢铝10份；
基体组分与悬浮组分的重量比为6:4。
其制备方法为，按照配方及相关比例将各种原料混匀，即得。
实施例2
本实施例提供一种耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，其包括基体组分和悬浮组分；
其中，基体组分按重量份计的配方为：
氮化硼2份，铝铬渣20份，电熔白刚玉50份，煅烧氧化铝25份，高岭土3份；
其中，氮化硼的最大粒度为1.8μm，BN的含量99.5wt％；铝铬渣中Cr2O3的含量为18.4wt％，Al2O3的含量为76.5wt％，固溶体的含量为94wt％；其最大粒度为35μm；电熔白刚玉Al2O3的含量为99.5wt％，Fe2O3的含量为0.05wt％，最大粒度为40μm；煅烧氧化铝Al2O3的含量为99.5wt％，Fe2O3的含量为0.05wt％，其最大粒度为4μm；高岭土中Al2O3的含量为34wt％，Fe2O3的含量为0.5wt％，最大粒度为0.5μm。
其中，悬浮组分按重量份计的配方为：
水30份，海藻酸钠1份，50％的磷酸二氢铝10份；
基体组分与悬浮组分的重量比为59:41。
实施例3
本实施例提供一种耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，其包括基体组分和悬浮组分；
其中，基体组分按重量份计的配方为：
氮化硼3份，铝铬渣10份，电熔白刚玉57份，煅烧氧化铝30份；
其中，氮化硼的最大粒度为1.8μm，PN的含量99.5wt％；铝铬渣中Cr2O3的含量为18.4wt％，Al2O3的含量为76.5wt％，固溶体的含量为94wt％；其最大粒度为35μm；电熔白刚玉Al2O3的含量为99.5wt％，Fe2O3的含量为0.05wt％，最大粒度为40μm；煅烧氧化铝Al2O3的含量为99.5wt％，Fe2O3的含量为0.05wt％，其最大粒度为4μm。
其中，悬浮组分按重量份计的配方为：
水35份，羧甲基纤维素0.8份，50％的磷酸二氢铝15份；
基体组分与悬浮组分的重量比为49.2:50.8。
本实施例提供一种耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，其包括基体组分和悬浮组分；
其中，基体组分按重量份计的配方为：
氮化硼4份，铝铬渣10份，电熔白刚玉60份，煅烧氧化铝21份，高岭土5份；
其中，氮化硼的最大粒度为1.8μm，BN的含量99.5wt％；铝铬渣中Cr2O3的含量为18.4wt％，Al2O3的含量为76.5wt％，固溶体的含量为94wt％；其最大粒度为35μm；电熔白刚玉Al2O3的含量为99.5wt％，Fe2O3的含量为0.05wt％，最大粒度为40μm；煅烧氧化铝Al2O3的含量为99.5wt％，Fe2O3的含量为0.05wt％，其最大粒度为4μm；高岭土中Al2O3的含量为34wt％，Fe2O3的含量为0.5wt％，最大粒度为0.5μm。
其中，悬浮组分按重量份计的配方为：
水40份，羧甲基纤维素0.8份，50％的磷酸二氢铝20份；
基体组分与悬浮组分的重量比为4:6。
对比例1
本对比例提供一种辊棒涂料，其基体配方为：
铝矾土60份，工业氧化铝10份，氧化钛2份，碳酸钙16份，粘土5份，石英7份。
其悬浮组分为
水40份，羧甲基纤维素1份。
基体组分与悬浮组分的重量比为6:4。
将实施例1～4、对比例1中的耐腐蚀陶瓷辊棒涂料在陶瓷辊棒上涂覆0.5～1mm，并在普通全抛釉(烧成温度1200～1210℃)烧成窑炉的500～烧成温度段使用；其砖底浆中MgO含量为84％，CaO含量为1.8％。在使用6个月后对棒钉情况进行监控，具体的，在各温度区域内分别取5根陶瓷辊棒，在去除粉尘等其他脏污之后，进行称重，评价棒钉粘附量，具体结果如下表：
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 对比例1
500～700℃ +1.4％ +0.8％ +0.8％ +0.5％ +5.5％
700～900℃ +2.3％ +2.8％ +1.7％ +1.1％ +7.2％
900～烧成温度 +1.1％ +1.5％ +1.3％ +0.8％ +3.5％
由表中可以看出，本发明中的耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，在500～1200℃范围内均具有良好的抗腐蚀性能，防止棒钉粘附。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，其特征在于，其包括基体组分和悬浮组分，所述基体组分与所述悬浮组分的重量比为(3.5～6.5)：(3.5～6.5)；
所述基体组分包括以下重量份的原料：氮化硼1～5份，铝铬渣10～30份，电熔白刚玉30～60份，煅烧氧化铝20～30份，高岭土0～5份；
所述氮化硼、铝铬渣、电熔白刚玉、煅烧氧化铝、高岭土的重量份总和为100份；
所述悬浮组分包括水和悬浮剂。
2.如权利要求1所述的耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，其特征在于，所述悬浮组分包括以下重量份的原料：悬浮剂0.5～1份，水30～40份，高温粘结剂溶液10～20份；
所述高温粘结剂溶液的浓度为40～50wt％。
3.如权利要求1所述的耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，其特征在于，所述高温粘结剂溶液为磷酸铝水溶液、磷酸一氢铝水溶液或磷酸二氢铝水溶液。
4.如权利要求2所述的耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，其特征在于，所述高温粘结剂溶液为磷酸二氢铝水溶液，其pH为3～4，比重为1.45～1.48g/cm3。
5.如权利要求2所述的耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，其特征在于，所述铝铬渣中Cr2O3的含量≥15wt％，Al2O3的含量≥75wt％，且固溶体的含量≥90wt％；
所述铝铬渣的最大粒度＜44μm。
6.如权利要求2所述的耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，其特征在于，所述氮化硼的最大粒度＜2μm，BN的含量≥99wt％。
7.如权利要求2所述的耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，其特征在于，所述电熔白刚玉中Al2O3的含量≥99wt％，Fe2O3的含量≤0.1wt％，最大粒度小于44μm；
所述煅烧氧化铝中Al2O3的含量≥99.5wt％，Fe2O3的含量≤0.1wt％，其最大粒度小于5μm。
8.如权利要求2所述的耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，其特征在于，所述高岭土中Al2O3的含量≥30wt％，Fe2O3的含量≤0.8wt％，最大粒度小于1μm。
9.如权利要求2所述的耐腐蚀陶瓷辊棒涂料，其特征在于，所述悬浮剂选用羧甲基纤维素或海藻酸钠。
10.一种如权利要求1～9任一项所述的耐腐蚀陶瓷辊棒涂料的制备方法，其特征在于，包括：将1～5份氮化硼，10～30份铝铬渣，30～60份白刚玉，20～30份工业氧化铝和0～5份高岭土混合，得到基体组分；将水和悬浮剂混合均匀，得到悬浮组分；将基体组分与悬浮组分按照(3.5～6.5)：(3.5～6.5)的重量比混合均匀，即得到耐腐蚀陶瓷辊棒涂料成品。
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