一种高温节能耐腐蚀涂料及其制备和使用方法
九游体育官网金属表面的防锈问题,一直是一个世界性的难题。传统的金属表面处理技术主要以电镀为主,但随着电镀应用领域的扩大,由其产生的高能耗、高污染等负面影响也越来越大,我国政府已明令停止办理对新建电镀厂的审批。加之电镀厂投资大,技术稳定性差,加工产品价格昂贵,一般投资者也只能望而却步,开发一种先进的金属表面处理技术替代传统电镀工艺不仅是众望所盼也是大势所趋。
发明内容本发明需要解决的问题就在于克服现有金属表面处理方法的缺陷,提供一种高温节能耐腐蚀涂料及其制备和使用方法。
为解决上述问题,本发明采用如下技术方案本发明高温节能耐腐蚀涂料,它是由填料、添加剂和粘结剂组成,它们之间的重量比为填料∶添加剂∶粘结剂等于1-5∶1∶1-10。
优选地,本发明所述填料、添加剂和粘结剂之间的重量比为填料∶添加剂∶粘结剂等于3∶1∶6。
本发明所述填料由熟料即增黑剂和生料组成,它们之间的重量比为熟料∶生料等于1∶1-8。
本发明所述熟料的制备方法为将300目的MnO2、Fe2O3、Co2O3、CuO按重量比为1∶6∶2∶1的比例混合均匀在1250℃下进行烧结反应,烧结过程为先在2小时内快速升温到600℃,后在2小时内缓慢升温到1200℃,然后保温2小时,再用SiO2石球粉碎为325目的粉末;所述生料是由300目以上的Al2O3、TiO2、Cr2O3和SiO2均匀混合组成,它们之间的比例为1∶1∶1∶1,其中SiO2量包括熟料制备过程中SiO2石球的损失量。
本发明所述添加剂由硅酸钠粉溶于水作为分散剂、乙烯基三乙氧基硅烷作为偶联剂、和硅胶粉作为防水剂及邻苯二甲酸二丁脂作为增韧剂和羧甲基纤维素作为增稠反沉降剂组成,它们的重量比为5∶22.5∶20∶1∶1.5.
本发明所述粘结剂由有机硅单体含量在20%以上的硅丙乳胶、硅溶胶和水玻璃组成,它们的重量比为5∶1∶2。
本发明同时提供了一种制备所述的高温节能耐腐蚀涂料的方法,它将填料粉和添加剂按比例混合后在湿磨机下粉磨至600目后与粘结剂一起搅拌混合得粘稠状液体,其PH值为9。
本发明还提供了一种所述的高温节能耐腐蚀涂料的使用方法,它包括下述步骤A施工面的清洁清除施工的金属面上的锈斑及油渍;B喷涂直接向施工面喷涂所述涂料;C晒干将喷涂涂料的金属面晾晒4小时;D烧结将喷涂的金属面加温到200℃,保温1小时,然后再升温至600℃,保温1小时,然后再升温至1200℃,保温1小时。
本发明使用方法中所述烧结也可以当施工面达不到600℃以上的工作状态时,可采用温度为1200℃以上的烘烤供热体对喷涂的金属面快速升温烘烤。
本发明涂料是金属的高温防护节能涂料,本发明涂料经烧结后在金属外面形成防护陶瓷膜,陶瓷膜具有与金属相近的高温热力学性能与耐腐蚀性能。通过强化涂层和金属基体界面作用,使它们牢固地粘结在一起,并使烧结后的防护陶瓷膜具有耐腐蚀和高辐射率的功能。
本发明涂料抗剥落机理如下本发明涂料是由粘结剂、添加剂和填料组成。粘结剂是无机粘结剂和有机粘结剂在添加剂帮助下复合而成,粘结剂偏于弱碱性,提供羟基(-OH),金属基体可提供正离子,正好与羟基形成化学键结合。在偶联剂帮助下,实现共价键的结合,在涂料中可提供Cr3+、Si4+、Co3+、Al3+离子,这些离子的离子半径分别为0.064nm、0.041nm、0.063nm、0.051nm,这些金属离子半径与Fe基、Al基或者Cu基的金属分子间的晶格间隙差不多,它们在涂层烧结中容易渗进金属基体界面,与Fe基、Al基或者Cu基固溶形成界面过度层,故而与基面产生“钉扎”效应,涂层的粘结剂浸润金属和填料,在O-Si-O键的空间网状结构维系下,形成一个致密和坚硬的整体,其综合热力学性质与基体是相匹配的,因而不易从基面上剥落。
本发明涂料抗腐蚀性机理如下本发明涂料的填料是以致网剂SiO2和耐腐蚀烧结剂Cr2O3、Al2O3和TiO2组成,致网剂在粘结剂的帮助下形成三维网状结构,O-Si-O键无论在低温还是高温环境中始终保持宏观无序的非晶状态,结构间隙在0.158nm左右,并在粘结剂的帮助下使间隙变小,腐蚀性离子O2-、Cl-、S4+的半径依次为0.18nm、0.14nm和0.053nm,这样O2-、Cl-、S4+等腐蚀性离子不易渗过O-Si-O网络而腐蚀金属基体,从而起到耐腐蚀的作用。再加之有机粘结剂在烧结过程中又补偿无机粘结剂网络,提高涂层的致密度,在偶联剂帮助下,无机成分被润湿与有机成分分散组合,烧结反应之后,形成坚硬致密的薄膜。
本发明涂料节能机理如下本发明涂料在涂料的填料配方中加进一定比例的增黑剂,可以把涂层的辐射系数提高到0.9以上,这种增黑剂是由Fe2O3、MnO2、Co2O3、CuO按比例混合烧结后粉碎制成,这是因为Fe3+、Mn4+、Co3+、Cu2+离子半径接近,高温烧结时彼此取代掺杂,因而增加了杂质能级,提高红外波段的辐射率。烧结产物为Fe3O4、CoFe2O4、CuFeMnO4等辐射率高又耐高温氧化腐蚀也耐低温酸碱盐的腐蚀的烧结物,从而提高热能利用,起到节能效果。
本发明涂料的优点在于1、耐温程度高可以达到1200℃以上,基本满足大型热工设备,如锅炉过热器、省煤器、冷凝器、热交换器和石油裂解炉的工作要求。
2、施工要求低施工时,不受空间、环境和条件的限制,如同喷刷内外墙乳胶漆一样简单。
本发明涂敷金属表面后涂层技术指标如下1、涂层在红外波段平均辐射率大于0.9。
3、涂层可长期承受800℃高温氧化腐蚀和低温酸碱盐气氛腐蚀,使用寿命在1年以上。
6、涂层可承受1米高自由落体下水泥地板面的机械冲击而不脱落和裂伤7、涂层的颜色可调。
实施例1 熟料的制备将300目的MnO2、Fe2O3、Co2O3、CuO按重量比为1∶6∶2∶1的比例混合均匀在1250℃下进行烧结反应,烧结过程为先在2小时内快速升温到600℃,后在2小时内缓慢升温到1200℃,然后保温2小时,再用SiO2石球粉碎为325目的粉末。
实施例2 涂料的制备将填料粉和添加剂按比例混合后在湿磨机下粉磨至600目后与粘结剂一起搅拌混合得粘稠状液体,具体原料配比如下表
实施例3 涂料的喷涂A施工面的清洁清除施工的金属面上的锈斑及油渍;B喷涂直接向施工面喷涂所述涂料;C晒干将喷涂涂料的金属面晾晒4小时;
D烧结将喷涂的金属面加温到200℃,保温1小时,然后再升温至600℃,保温1小时,然后再升温至1200℃,保温1小时。
实施例4 涂料的喷涂当施工面达不到600℃以上的工作状态时,可采用温度为1200℃以上的烘烤供热体对喷涂的金属面快速升温烘烤。
1.一种高温节能耐腐蚀涂料,它是由填料、添加剂和粘结剂组成,它们之间的重量比为填料∶添加剂∶粘结剂等于1-5∶1∶1-10。
2.如权利要求1所述的高温节能耐腐蚀涂料,其特征在于所述填料、添加剂和粘结剂之间的重量比为填料∶添加剂∶粘结剂等于3∶1∶6。
3.如权利要求2所述的高温节能耐腐蚀涂料,其特征在于所述填料由熟料即增黑剂和生料组成,它们之间的重量比为熟料∶生料等于1∶1-8。
4.如权利要求3所述的高温节能耐腐蚀涂料,其特征在于所述熟料和生料的重量比为熟料∶生料等于1∶4。
5.如权利要求4所述的高温节能耐腐蚀涂料,其特征在于所述熟料的制备方法为将300目的MnO2、Fe2O3、Co2O3、CuO按重量比为1∶6∶2∶1的比例混合均匀在1250℃下进行烧结反应,烧结过程为先在2小时内快速升温到600℃,后在2小时内缓慢升温到1200℃,然后保温2小时,再用SiO2石球粉碎为325目的粉末;所述生料是由300目以上的Al2O3、TiO2、Cr2O3和SiO2均匀混合组成,它们之间的比例为1∶1∶1∶1,其中SiO2量包括熟料制备过程中SiO2石球的损失量。
6.如权利要求5所述的高温节能耐腐蚀涂料,其特征在于所述添加剂由硅酸钠粉溶于水作为分散剂、乙烯基三乙氧基硅烷作为偶联剂、和硅胶粉作为防水剂及邻苯二甲酸二丁脂作为增韧剂和羧甲基纤维素作为增稠反沉降剂组成,它们的重量比为5∶22.5∶20∶1∶1.5。
7.如权利要求6所述的高温节能耐腐蚀涂料,其特征在于所述粘结剂由有机硅单体含量在20%以上的硅丙乳胶、硅溶胶和水玻璃组成,它们的重量比为5∶1∶2。
8.一种制备如权利要求1-7之任一所述的高温节能耐腐蚀涂料的方法,其特征在于它将填料粉和添加剂按比例混合后在湿磨机下粉磨至600目后与粘结剂一起搅拌混合得粘稠状液体,其PH值为9。
9.一种如权利要求1-7之任一所述的高温节能耐腐蚀涂料的使用方法,其特征在于它包括下述步骤A施工面的清洁清除施工的金属面上的锈斑及油渍;B喷涂直接向施工面喷涂所述涂料;C晒干将喷涂涂料的金属面晾晒4小时;D烧结将喷涂的金属面加温到200℃,保温1小时,然后再升温至600℃,保温1小时,然后再升温至1200℃,保温1小时。
10.如权利要求9所述的使用方法,其特征在于所述烧结为采用温度为1200℃以上的烘烤供热体对喷涂的金属面快速升温烘烤。
本发明公开了一种高温节能耐腐蚀涂料,它是由填料、添加剂和粘结剂组成,它们之间的重量比为填料添加剂∶粘结剂等于1-5∶1∶1-10。本发明还公开了一种制备所述的高温节能耐腐蚀涂料的方法,它将填料粉和添加剂按比例混合后在湿磨机下粉磨至600目后与粘结剂一起搅拌混合得粘稠状液体,其pH值为9。本发明涂料的施工方法包括施工面的清洁、喷涂、晒干和烧结步骤。本发明涂料是金属的高温防护节能涂料,本发明涂料经烧结后在金属外面形成防护陶瓷膜,陶瓷膜具有与金属相近的高温热力学性能与耐腐蚀性能。通过强化涂层和金属基体界面作用,使它们牢固地粘结在一起,并使烧结后的防护陶瓷膜具有耐腐蚀和高辐射率的功能。
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