CN1191878A - 一种耐高温涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料组合物领域。主要适用于高温下使用的金属部件。本发明耐高温涂料的化学成分(重量%)为:Al2O349.0－65.0%,钝化剂为0.05－0.2%,粘结剂34.0－50.0%,H2O0.05－2.0%。钝化剂为CrO3、KMnO4、K2Cr2O7中任一种;粘结剂为钠玻璃、钾玻璃或钠－钾玻璃中任一种。本发明涂料的涂覆性能好,所得涂层的硬度和耐冲击强度高,具有良好高温抗裂性和稳定性。
Description
本发明属于涂料组合物领域。主要适用于高温下使用的金属部件、测温管和电炉炼钢石墨电极等。
耐高温涂料广泛地应用于烟囱、高温蒸汽管道、热交换器、高温炉、石油裂解设备、发动机部位及排气管等方面。随着航空、宇航事业的发展，耐高温涂料的重要作用已引起世界各国的关注。耐高温涂料种类繁多，以有机硅耐热涂料和无机耐热涂料最为常用。有机硅耐热涂料能耐200-700℃，具有较好的耐热性、耐水性、电绝缘性和良好的机械性能，但硬度低，耐燃性较差，价格较高。无机型耐热涂料耐热温度可达400-1000℃，甚至更高；无机型耐热涂料耐燃性好，硬度高，但漆膜较脆，在未完全固化之前耐水性不好，对底材的处理要求也严格。近年来，为了扬长避短，相互补充性能，往往采用有机树脂与无机涂料进行匹配或化学改性的无机一有机型耐热涂料，这是耐热涂料为今后的一个发展方向。但是对于耐1000℃以上的高温保护涂料仍以无机型为主。
现有的各种耐1000℃以上的高温保护涂料，如日本特许公告昭46-37273所示的耐热涂料，以二氧化硅溶胶为粘结剂配制而成；U.S.Pat.3585052(1917)水溶性硅酸盐为粘结剂配制的耐热涂料。上述两类涂料都有一个共同点：就是在使用前基材必须进行特殊处理，一方面需要烘干工序；另一方面烘干后与下一工序的时间间隔必须严格控制，否则粘结剂将水解。更加重要的是所涂敷的涂层从室温进入1000℃以上气氛时，易起泡、开裂和脱落。另外，上述涂层在常温下强度低，涂层易损伤。因此，这类涂料所制备的涂层耐急热性能、高温稳定性以及强度难以达到长时间高温保护的目的。
本发明的目的在于提供一种具有良好高温稳定性和耐急热性能，以及较高的耐冲击强度的耐高温涂料。
针对上述目的，本发明耐高温涂料的化学成分(重量％)为Al2O3 49.0-65.0％，钝化剂为0.05-0.2％，H2O 0.05-2.0％，粘结剂34.0-50.0％。
钝化剂为CrO3、KMnO4、K2Cr2O7中任一种；
粘结剂为钠玻璃、钾玻璃或钠-钾玻璃三种水玻璃中任一种。且于三种水玻璃的模数≥2.8。
Al2O3粉末状，且经高温处理。
Al2O3具有良好的耐磨性、耐冲刷侵蚀性和高温化学稳定性，并且还耐Fe、Co、Ni、Mn、Zn、Al等熔金属的侵蚀。同时Al2O3还是有效的固化剂和改性剂，能与水溶性硅酸盐进行化学反应改性，反应结果生成一定的金属硅酸盐，成膜后能形成硅酸盐的复盐及复杂的络合物，从而阻止了硅酸盐的加水分解，提高了耐水性和稳定性。
CrO3、KMnO4、K2Cr2O7作为钝化剂可提高涂层在高温下抗涂层中钠和钾离子对金属基体的点腐蚀能力。
本发明耐高温涂料的配制和使用方法如下：
先将CrO3、KMnO4或K2Cr2O7钝化剂与水互溶，然后加入粘结剂，最后加入Al2O3粉末，并搅拌，即配成本发明所述的耐高温涂料。使用时，先将工件表面的油污和锈层去除和清洗干净，然后将本发明耐高温涂料直接涂刷或喷涂在工件表面，在室温自然干燥，时间≥20小时，之后再在80-130℃温度下固化5-15小时后，即可使用。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明涂料的涂刷性能好，所得涂层的硬度和耐冲击强度高，附着力强，具有优异的耐磨耐冲击性能。
(2)具有良好的高温抗裂性，所得涂层由室温直接进入1300℃温度下，涂层完好，不开裂；或由室温直接进入1600-1700℃温度下的钢水中，不开裂，不起包。
(3)具有良好的高温稳定性，本发明涂料所形成的涂层在1300℃空气气氛中连续使用20天后，涂层性能仍然稳定，使基体仍然隔绝空气，达到保护基体的目的。采用本发明涂料涂覆在电炉炼钢的石墨电极上用于炼钢，钢水温度达1600-1700℃，其石墨电极使用寿命比未涂本发明的石墨电极提高一倍，即石墨电极的吨钢消耗降低50％。降低了炼钢成本。
实施例
根据本发明所述的耐高温涂料的化学成分范围配制了7批耐高浊涂料，其具体的化学成分如表1所示。
取批号为1、2、3的三批涂料，涂覆在φ5×2×250mm的无磁不锈钢钢管的外表面，涂覆之后在室温自然干燥26小时，随后在110℃固化处理。将三批已涂层的钢管按批号分三组从室温放入1300℃的玻璃窑高温炉中，进行保温，批号1、2、3号分别保温10天、15天、20天，保温完之后取出，并用肉眼、放大镜和金相方面观察钢管表面，结果表明，三批钢管的表面涂层完好。说明本发明涂料具有良好的高温抗裂性和稳定性。
另取批号为4、5号的两批涂料，涂覆在某钢厂电炉炼钢用的石墨电极的外表面，经上述同样的干燥处理后，进行炼钢试验，并与未涂覆本发明涂料的石墨电极在同样条件下做对比试验。结果，涂覆本发明涂料的石墨电极的使用寿命比未涂覆本发明涂料的石墨电极提高1倍。
表1实施例的具体化学成分(重量％)
| 批号 | Al2O3 | 钝化剂 | 粘结剂 | H2O |
| 1 | 64.8 | CrO3 0.19 | 钠玻璃34.0 | 1.01 |
| 2 | 55.5 | CrO3 0.2 | 钠-钾玻璃43.3 | 1.00 |
| 3 | 49.0 | KMnO4 0.07 | 钾玻璃49.4 | 1.53 |
| 4 | 57.7 | K2Cr2O7 0.1 | 钾玻璃41.2 | 1.00 |
| 5 | 58.0 | KMnO4 0.1 | 钠-钾玻璃40.9 | 1.00 |
| 6 | 58.5 | CrO3 0.15 | 钠玻璃39.8 | 1.55 |
| 7 | 57.9 | K2Cr2O7 0.08 | 钠玻璃40.9 | 1.12 |
Claims (3)
1、一种耐高温涂料，其特征在于：
(1)、涂料的化学成分(重量％)为Al2O3 49.0-65.0％，钝化剂为0.05-0.2％，H2O 0.05-2.0％，粘结剂34.0-50.0％；
(2)、钝化剂为CrO3、KMnO4、K2Cr2O7中任一种；
(3)、粘结剂为钠玻璃、钾玻璃或钠-钾玻璃三种水玻璃中任一种。
2、根据权利要求1所述的涂料，其特征在于三种水玻璃的模数≥2.8。
3、根据权利要求1所述的涂料，其特征于Al2O3为粉末状，且经高温处理。
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1998
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