CN1253979A - 一种用于金属材料表面的耐热、耐酸涂料 - Google Patents
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Abstract
一种用于金属材料表面的耐热、耐酸涂料,其特征在于涂料中各成分的重量百分含量为:聚苯硫醚树脂40~60,聚四氟乙烯树脂5~15,填料余量;填料选自钛白粉、刚玉粉、硅灰石粉、铬绿、石英砂、矿黑粉、氧化锌、滑石粉之一种或几种。本发明处理后的金属材料在高温及高浓度硫酸的苛刻环境中,具有良好的耐腐蚀性。
Description
本发明涉及材料表面的防护处理技术,特别提供了一种用于金属材料表面的耐热、耐酸涂料。
在工业生产中,由于燃烧了含硫的燃料,如重油、煤常引起一些设备如省煤器、空气预热器、烟道废气余热锅炉等的腐蚀破坏。
原料油中通常含有2~3%的硫,燃烧中绝大部分形成SO2,SO2中约有1~5%在一定条件氧化成SO3。干燥的SO3对设备几乎不发生作用,但它与烟气中的水蒸汽结合形成H2SO4蒸汽时,大幅度提高了烟气的露点,另一方面,为提高加热设备的热效率,必须尽可能地降低烟气的出口温度,以最大限度地回收热量,这样有可能使接触烟气的装置的表面温度低于露点,从而发生酸液的凝结并强烈腐蚀金属。其腐蚀的部位常为这些设备的低温端,因此目前对于150~200℃的废气,由于没有回收而浪费的热量是巨大的,例如在石油工业中约达15%,在钢铁工业中约达60~70%。
目前,针对硫酸露点腐蚀,国内外主要采用以下的方法进行防护:
1.采取高温设计,使其在高于露点状态下工作,但这种方法限制了热量回收,而且经过一段时间一到露点以下,就会产生腐蚀。
2.国外有采用Ni基超合金,但价格十分昂贵。
3.玻璃管换热交换器虽然耐蚀性较好,但有损坏及压力受限制的问题。
4.耐蚀无机非金属涂层,如陶瓷涂层提供了优异的抗酸性,但涂层易出现针孔和小缺陷,必须使用特殊方法涂覆,花费高,更换设备困难。
5.耐蚀有机涂层曾是国内外研究的热点,它们的共同优势是与H2SO4几乎不发生反应,耐蚀性最佳,但一般的有机涂层在高温浓硫酸的环境中耐蚀性较差,且受高温气体的烘烤,涂料易剥落,因此有机涂层在换热器上使用受限制,目前的使用温度多数在150℃以下。
本发明的目的在于提供一种金属材料的耐热、耐酸涂料,经该涂料表面处理后的金属材料在高温及高浓度硫酸的苛刻环境中,如在余热回收装置、烟道、烟筒等的硫酸露点腐蚀环境下,具有良好的耐腐蚀性。
本发明提供了一种用于金属材料表面的耐热、耐酸涂料,其特征在于涂料中各成份的重量百分含量为:
聚苯硫醚树脂 40~60
聚四氟乙烯树脂 5~15
填料 余量
填料选自钛白粉、刚玉粉、硅灰石粉、铬绿、石英砂、矿黑粉、氧化锌、滑石粉之一种或几种。
聚苯硫醚具有优良的耐高温化学介质腐蚀性,高耐磨,高电绝缘等优越的物理性能,涂层与钢铁,不锈钢等金属有极优良的粘结力,特别可用于搪玻璃设备不能用的冷热骤变的使用情况。本发明具有如下特点:
1.经本发明处理后的金属材料,可在10~90%硫酸中(室温至沸点)的环境下使用,还可在气体中室温至250℃(短时300℃)的环境下使用。
2.涂层具有良好的粘附性,在高温气体环境中不易剥落。
3.涂层具有良好的韧性,在温度骤变的情况下不易开裂脱落。
4.经涂装后的金属材料表面的光洁度提高,此外由于涂料中混入PTFE,增加了涂层的不粘性,涂层厚度较薄,且加入导热填料,不降低换热器的传热效率。
下面通过实施例详述本发明。
实施例1
涂料成分:
聚苯硫醚树脂 50 聚四氟乙烯树脂 10 铬绿 20
氧化锌 14 碳黑 0.5 石英砂 5.5
实施例2
涂料成分:
聚苯硫醚树脂 50 聚四氟乙烯树脂 10 钛白 20
滑石粉 14 碳黑 0.5 刚玉粉 5.5
实施例3
涂料成分:
聚苯硫醚树脂 50 聚四氟乙烯树脂 10 硅灰石 20
石英砂 14 石黑 0.5 刚玉粉 5.5
比较例1碳素钢试样
比较例2在与实例相同的钢板表面上涂覆500μ的有机硅涂料,在250℃下烘烤1小时。
比较例3在与实例相同的钢板表面上涂覆酚醛·环氧熔融结合粉末涂料,预热温度为280℃,在220℃下烘烤1.5小时。
试验1
在尺寸为100×100mm的钢板表面涂覆耐高温硅油(>400℃),预热至350~380℃,将涂料喷涂到预热的钢板表面,形成厚度约为1mm的涂层,在300~340℃下烘烤2小时。待塑化完毕后,将涂层从金属基材上撕下,用丙酮除去硅油,制成尺寸为20×20mm的自由膜试样,在160℃85% H2SO4溶液中连续浸泡24小时,取出后测试样增重率(%),结果如表1所示。
表1
实 例 | 比 较 例 | |||||
1 | 2 | 3 | 碳钢 | 有机硅 | 酚醛·环氧 | |
外观 | 完好 | 完好 | 完好 | 锈蚀 | 涂层龟裂,脱落 | 涂层全部脱落 |
增重(ΔG%) | 2.24 | 2.62 | 1.36 | -48.5 | -9.7 |
试验2
按下述步骤对金属基材进行涂装:
将尺寸为20×10×3mm的试样(碳素钢)去油,喷砂,除污除锈,预热至350~380℃。将试样的所有外表涂覆厚度约为500μ的聚苯硫醚涂层,在300~340℃下烘烤2小时。将上述涂装好的试样,用电火花检测仪测漏,将没有漏点的试样放在硫酸露点腐蚀加速实验(即硫酸-活性炭实验)装置中进行试验。试样浸入80%硫酸和活性炭的糊状混合物中,其比例为3.3毫升配1克活性炭。气体流量为1000毫升/分,其中SO2为3%,其余为水分和空气。试验温度为110℃。实验结果和实际锅炉金属表面温度为70~110℃燃烧4008小时的结果相当。实验结果如表2所示。
表2
实 例 | 比 较 例 | |||||
1 | 2 | 3 | 碳钢 | 有机硅 | 酚醛·环氧 | |
外观 | 完好 | 完好 | 完好 | 锈蚀 | 涂层龟裂,脱落 | 涂层全部脱落 |
增重(ΔG%) | 0.12 | 0.14 | 0.10 | -4.6 | -5.0 |
试验3
按试验2所述方法对尺寸为30×10×3mm的碳素钢试样进行涂装。将涂装好的试样放于某炼油厂空气预热器装置中,进行现场挂片试验。八个月现场挂片试验结果如表3所示。
表3
实 例 | 比 较 例 | ||||
1 | 2 | 3 | 碳钢 | 有机硅 | |
外观 | 完好 | 完好 | 完好 | 锈蚀 | 涂层龟裂,脱落 |
增重(ΔG%) | 0.07 | 0.05 | 0.07 | -0.5 | -1.8 |
试验结果表明,经本方法处理的钢材在高温浓硫酸环境下具有很好的耐蚀性能,且具有至少一年以上的耐久性,表明该方法明显改善了金属基材在硫酸露点腐蚀环境下的耐蚀性能。
Claims (1)
1.一种用于金属材料表面的耐热、耐酸涂料,其特征在于涂料中各成份的重量百分含量为:
聚苯硫醚树脂 40~60
聚四氟乙烯树脂 5~15
填料 余量
填料选自钛白粉、刚玉粉、硅灰石粉、铬绿、石英砂、矿黑粉、氧化锌、滑石粉之一种或几种。
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