CN1583889A - 一种金属用耐高温节能涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属用耐高温节能涂料。本发明采用有机硅烷偶联剂表面改性的碳化硅作为涂料基质，采用纳米级二氧化硅溶胶和氧化铝溶胶和高温粘结剂磷酸二氢铝等配制了一种新型的金属用耐高温节能涂料。本发明的金属用耐高温节能涂料，在很高的温度范围内具有相当高的辐射率，具有良好的热稳定性，是一种良好的金属高温涂料，可用于不锈钢、耐热钢和普通碳钢的表面，在高温热负荷长期作用下不会产生氧化分解，其辐射能力不衰减，涂料的使用寿命比常规的长10～20％。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种用于金属的陶瓷涂料。
背景技术
众所周知，金属在高温氧化性气氛下都会产生表面氧化，氧化不仅造成金属损耗，还会产生金属中合金元素的贫化，影响金属的质量和机械性能。采用金属高温节能陶瓷涂料，不仅强化了辐射吸收热性能，热效率明显上升，而且可以保护金属基体高温氧化腐蚀，有效延长设备服役寿命。同时由于其施工工艺简单、成本低廉正在日益得到广泛的应用。
SiC是目前广泛使用的陶瓷涂料基质之一，如87107902专利公开的技术，SiC在很高的温度范围内具有相当高的辐射率，具有良好的热稳定性，是一种良好的高温涂料基质。但是SiC在高温热负荷长期作用下会产生氧化分解，使其辐射能力衰减，影响涂料的使用寿命。
发明内容
本发明需要解决的技术问题的公开一种金属用耐高温节能涂料，以克服SiC在高温热负荷长期作用下会产生氧化分解，影响涂料的使用的寿命。
本发明的技术构思是这样的：
采用有机硅烷偶联剂表面改性技术对碳化硅进行表面改性，使其具有良好的抗氧化性能，同时用其作为涂料基质，采用纳米级二氧化硅溶胶和氧化铝溶胶和高温粘结剂磷酸二氢铝等配制了一种新型的金属用耐高温节能涂料。
本发明的金属用耐高温节能涂料的组分和重量份数包括：
改性碳化硅粉体 5-15份
改性硅溶胶 20-40份
氧化铝溶胶 20-80份
磷酸二氢铝溶液 2-10份
醇性溶剂 1-10份
其中：
所说的改性碳化硅粉体为一种表面具有一层纳米二氧化硅薄膜的碳化硅粉体，改性碳化硅粉体的粒径为0.5～1微米，改性碳化硅粉体为涂料的基质，其制备方法包括如下步骤：
在硅溶胶溶液中加入偶联剂-γ氨基丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀后，边搅拌边加入碳化硅粉体，使碳化硅粉体分散均匀。然后抽滤、干燥即得到表面涂覆二氧化硅薄膜的抗氧化性良好的改性碳化硅粉体。
所说的改性硅溶胶由硅溶胶和重量百分比为5～20％的改性剂丙三醇构成，所说的改性剂选自丙三醇、聚乙二醇、聚乙烯醇或丙烯酸中的一种，硅溶胶为一种含有二氧化硅颗粒的溶液，二氧化硅的固含量为20～30％，粒径为10～20纳米，其主要作用是成膜和粘结剂；
所说的氧化铝溶胶为一种含有氧化铝颗粒的溶液，氧化铝的固含量为3～6％，粒径为10～20纳米，该铝溶胶可采用市售产品，其主要作用是改善高温粘结性能；
磷酸二氢铝溶液为一种含有磷酸二氢铝的溶液，磷酸二氢铝的重量含量为50～60％，该磷酸二氢铝溶液可采用市售产品，或采用如下的方法进行制备：先将超细氢氧化铝与水混合后，加入磷酸，在搅拌下加热至70-80℃，使其反应生成磷酸二氢铝溶液，直到溶液清晰为止；
磷酸二氢铝溶液主要作用是高温粘结剂。
所说的醇性溶剂选自C2～C3的单元醇，优选乙醇；
将上述各组分按比例混合均匀，放入搅拌器中搅拌并分散均匀。喷涂时，可用去离子水和乙醇调节粘度至适宜喷涂，一般的粘度范围为15～30；
本发明的金属用耐高温节能涂料，在很高的温度范围内具有相当高的辐射率，具有良好的热稳定性，是一种良好的金属高温涂料，可用于不锈钢、耐热钢和普通碳钢的表面，在高温热负荷长期作用下不会产生氧化分解，其辐射能力不衰减，涂料的使用寿命比常规的长10～20％。
具体实施方式
实施例1
制备磷酸二氢铝溶液：
先将12克粒径为500纳米的氢氧化铝与100克水混合后，加入重量浓度为85％的磷酸，在搅拌下加热至75℃，使其反应生成磷酸二氢铝溶液，直到溶液清晰为止，其重量浓度为55％。
制备改性碳化硅粉体：
在40克二氧化硅重量含量为25％的硅溶胶溶液中加入1克偶联剂-γ氨基丙基三乙氧基硅烷，搅拌均匀后，边搅拌边加入20克粒径为500纳米的碳化硅粉体，使碳化硅粉体分散均匀。然后抽滤、干燥即得到表面涂覆二氧化硅薄膜的抗氧化性良好的改性碳化硅粉体。
合成涂料
将63份重量浓度为4％的氧化铝溶胶、24份重量浓度为25％的改性硅溶胶放入搅拌器中，边搅拌边加入4份上述的磷酸二氢铝溶液、2份无水乙醇和7份上述的改性碳化硅粉体。搅拌均匀后，便得到纳米粉体改性的微米级粉体涂料。
将该涂料与水混合，配制成为粘度为20的涂料，用于不锈钢表面，采用国家标准GB4653-84公开的方法进行检测，经500h超温试验后，涂层无粉化、无裂纹、无剥落，法向全发射率为0.85～0.9。
实施例2
将40份重量浓度为4％的氧化铝溶胶、30份重量浓度为25％的改性硅溶胶放入搅拌器中，边搅拌边加入10份上述的磷酸二氢铝溶液、1份无水乙醇和9份改性碳化硅粉体。搅拌均匀后，便得到纳米粉体改性的微米级粉体涂料。
将该涂料与水混合，配制成为粘度为25的涂料，用于耐热钢表面，采用国家标准GB4653-84公开的方法进行检测，经500h超温试验后，涂层无粉化、无裂纹、无剥落，法向全发射率为0.85～0.9。
实施例3
将80份重量浓度为4％的氧化铝溶胶、40份重量浓度为25％的改性硅溶胶放入搅拌器中，边搅拌边加入2份上述的磷酸二氢铝溶液、1份无水乙醇和15份改性碳化硅粉体。搅拌均匀后，便得到纳米粉体改性的微米级粉体涂料。
将该涂料与水混合，配制成为粘度为30的涂料，用于普通碳钢表面，采用国家标准GB4653-84公开的方法进行检测，经500h超温试验后，涂层无粉化、无裂纹、无剥落，法向全发射率为0.85～0.9。
Claims (6)
1.一种金属用耐高温节能涂料，其特征在于，组分和重量份数包括：
改性碳化硅粉体 5-15份
改性硅溶胶 20-40份
氧化铝溶胶 20-80份
磷酸二氢铝溶液 2-10份
醇性溶剂 1-10份
所说的改性碳化硅粉体为一种表面具有一层纳米二氧化硅薄膜的碳化硅粉体；
所说的改性硅溶胶由硅溶胶和改性剂构成，所说的改性剂选自丙三醇、聚乙二醇、聚乙烯醇或丙烯酸中的一种，所说的醇性溶剂选自C2～C3的单元醇。
2.根据权利要求1所述的金属用耐高温节能涂料，其特征在于，改性碳化硅粉体的粒径为0.5～1微米。
3.根据权利要求1所述的金属用耐高温节能涂料，其特征在于，所说的改性硅溶胶由硅溶胶和重量百分比为5～20％的改性剂构成。
4.根据权利要求3所述的金属用耐高温节能涂料，其特征在于，所说的硅溶胶二氧化硅的固含量为10～30％，粒径为10～20纳米。
5.根据权利要求1所述的金属用耐高温节能涂料，其特征在于，所说的氧化铝溶胶中氧化铝的固含量为3～10％，粒径为10～20纳米。
6.根据权利要求1所述的金属用耐高温节能涂料，其特征在于，磷酸二氢铝溶液中磷酸二氢铝的重量含量为50～60％。
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