專利名稱：耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及復(fù)合材料領(lǐng)域，具體地說，涉及一種通過熱噴涂骨架進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，使耐熱、耐腐蝕樹脂襯里(lining)的耐熱使用臨界溫度提高的襯里，以及耐熱、耐腐蝕性襯里的制作方法。具體來說，是采用如下方法，即，通過在形成連續(xù)氣孔多孔質(zhì)的熱噴涂骨架之后，再涂上高滲透、低粘度的耐熱、耐腐蝕樹脂，使樹脂浸透到氣孔中并固化，從而獲得由熱噴涂骨架對襯里層進(jìn)行立體補(bǔ)強(qiáng)，并且將熱噴涂骨架固定在金屬基底材料上，使較熱時樹脂的粘接力提高的耐熱、耐腐蝕性襯里。
背景技術(shù)：
利用現(xiàn)有的耐熱樹脂對耐高溫、耐腐蝕襯里進(jìn)行施工時，由于在溫度較高時，因二者粘接力低而產(chǎn)生剝離，并且因基底材料和襯里樹脂的熱膨脹率不同而產(chǎn)生的溫度變化所引起的應(yīng)力，以及因這種應(yīng)力而產(chǎn)生襯里層剝離、裂縫等原因，耐熱、耐腐蝕性樹脂襯里的實際使用臨界溫度變得比樹脂單獨的耐熱使用臨界溫度低。
有關(guān)專利申請平4-357029，是在薄片(flake)襯里的表面上設(shè)置混合了多孔質(zhì)石粉末的多孔質(zhì)絕熱層來實現(xiàn)耐熱性的提高。但是，這不是提高樹脂襯里(薄片襯里)自身的耐熱性，而是和“為了緩和樹脂襯里表面的熱影響，在襯里表面上通過耐酸磚、碳化磚(carbon brick)、抗火石襯里等來防止熱影響”的考慮方法是完全相同的。特別是耐蝕性襯里，為確保耐腐蝕性，必須確保一定程度的襯里膜厚度，因為這一點也容易受到應(yīng)力的影響。
為了解決這些問題，在現(xiàn)有技術(shù)中，為了減少樹脂的熱膨脹率、防止固化時的收縮，采用了添加各種無機(jī)物填充劑的方法、通過FRP那樣的玻璃纖維進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)、或者添加玻璃薄膜、鱗片狀石墨、鱗片狀云母等，可以制造出一定程度上實用的襯里，但是盡管如此，還是不能制造出將可使用溫度提高到接近樹脂的耐熱臨界溫度的襯里。
發(fā)電廠的高溫鍋爐排放煙氣的煙囪、通風(fēng)道的溫度較高，要求耐高溫的防腐蝕襯里。特別是如果設(shè)置排煙脫硫裝置、脫硝裝置等，則煙道中流通的煙氣，從高溫到低溫在較大的溫度范圍內(nèi)變化，露點腐蝕等變得較劇烈，長時間在高溫下使用的地方腐蝕性劇烈，還沒有可以在這種條件下使用的耐腐蝕襯里，為了在襯里上進(jìn)行隔熱，就要進(jìn)行抗火石或陶瓷(ceramic)施工，或使用高價的耐腐蝕金屬等。
氧化鋁等的陶瓷類、耐腐蝕、耐磨性合金類的噴涂襯里作為一個產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，可以熱噴涂耐熱性、耐腐蝕性良好的材料。然而，熱噴涂涂膜是多孔質(zhì)地，包含有無數(shù)的氣泡，不能避免氣孔(pinhole)的產(chǎn)生，因此不能用于側(cè)重防腐蝕的領(lǐng)域。將熱噴涂涂膜涂在襯底表面上的方式，可以使用在腐蝕程度較小的室外建筑物、橋梁等上，但不能用在如處理硫酸、鹽酸等的設(shè)備那樣側(cè)重防腐蝕的領(lǐng)域。這是因為熱噴涂涂膜中的氣泡大部分是獨立氣泡，即使在熱噴涂涂膜之上涂裝，在熱噴涂膜的表面形成薄的涂膜，也不能得到用于防止藥液滲透的足夠厚度的涂膜，因此不能用作側(cè)重防腐蝕襯里。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里，該襯里提高了在高溫時的粘接力，并且，可以防止因樹脂的熱膨脹以及固化收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力集中，使樹脂襯里的使用臨界溫度提高。由此，針對現(xiàn)有的樹脂襯里在使用上存在問題，如樹脂襯里和絕熱磚、絕熱研缽(mortar)等的層疊使用，或者使用高級金屬的煙道、通風(fēng)管，能提供一種既經(jīng)濟(jì)又性能穩(wěn)定的樹脂襯里。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里的制作方法。
為了實現(xiàn)本發(fā)明目的，提供一種耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里，采用熱噴涂耐腐蝕性合金、耐腐蝕金屬或陶瓷的無機(jī)氧化物中的任何一種，形成具有1～40％連續(xù)氣孔的涂膜，并在其上涂低粘度、熱固型樹脂，使該樹脂填充到連續(xù)的氣孔內(nèi)并固化，從而熱噴涂材料與樹脂成為一體。
熱噴涂可以用耐腐蝕性合金、耐腐蝕金屬、陶瓷等的無機(jī)氧化物中任何一種進(jìn)行制造，在基底材料表面大體形成0.1mm～5mm厚，優(yōu)選0.5mm～3mm厚的噴涂粗膜。所述的合金包括有不銹鋼、鎳、鈦等成分。
為了采用一般用于襯里涂膜的缺陷檢測的高壓放電的檢查方法，所以優(yōu)選陶瓷等無機(jī)氧化物，如氧化鋁、氧化鈦或氧化亞鉛等陶瓷材料，而且就耐化學(xué)藥品性、穩(wěn)定性、價格來看，氧化鋁陶瓷是最適合本發(fā)明的。并且粗膜厚度在0.5mm～3.0mm之間，對性能和成本最為合適。
氧化鋁的粒子直徑是0.1mm～0.5mm，盡量優(yōu)選粒子直徑相同的物質(zhì)來形成骨架。
通過熱噴涂氧化鋁、氧化鈦、氧化亞鉛等的無機(jī)氧化物的小粒子、耐腐蝕合金類的小粒子等，該熱噴涂粗膜必要的條件是具有連續(xù)間隙空間、立體的網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)。這樣的熱噴涂粗膜可以通過調(diào)整熱噴涂的材料的粒子直徑、調(diào)整熱噴涂溫度、熱噴涂速度、熱噴涂距離而得到。
把熱噴涂粗膜放冷，冷卻后，涂上混合了固化劑的低分子量、低粘度的液體狀耐熱樹脂，使其充分浸透進(jìn)粗膜的連續(xù)空間并使其固化。這樣，熱噴涂粗膜與固化了的樹脂相互配合，形成致密的無氣孔的襯里膜。
所述樹脂選自煙囪、通風(fēng)道用的熱固型的酚醛型乙烯酯樹脂、乙烯酯樹脂、酚醛樹脂、呋喃樹脂或環(huán)氧樹脂。
作為耐熱、耐腐蝕性樹脂的乙烯酯樹脂昭和高分子的Ripokisy R-806，酚醛型乙烯酯樹脂昭和高分子的Ripokisy H-600等，粘度低，也具有滲透性，在耐熱性、耐蝕性方面良好，因此，很適合本發(fā)明的用途。而且乙烯酯樹脂固化后能100％形成固體成分，不會產(chǎn)生間隙，可以一體化。
所述固化劑可采用過氧化物(peroxide)、環(huán)烷酸鈷或二甲基苯胺中的一種或多種的混合。固化劑與樹脂的加入量比為0.1～100∶5～100。
使用可使過氧化物固化的聚酯樹脂、乙烯酯樹脂等時，為了防止因空氣中的氧氣阻礙固化，使樹脂表面充分固化，必須在涂膜表面再涂上含有石蠟或凡士林等固化阻礙防止劑(也稱空氣干燥劑)的樹脂，這對樹脂充分固化是有用的。
所述的樹脂可采用上述同樣的樹脂，固化阻礙防止劑與樹脂的重量比為0.1～3∶100。
在上述固化的涂膜之上用噴霧器、毛刷、抹子等涂抹0.1mm～5mm厚度、優(yōu)選0.2mm～2mm厚度的樹脂，該樹脂添加了鱗片狀的玻璃薄膜(玻璃鱗片)、鱗片狀石墨、鱗片狀云母等填料，這對防止液體以及氣體滲透到涂膜內(nèi)是有效的。
所述的樹脂可為乙烯基脂樹脂、環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂等。所述填料與樹脂的重量比為5～50∶100。
樹脂，即使是耐熱性樹脂，置于高溫下其物理性質(zhì)也會顯著下降。
在本發(fā)明中，無機(jī)物的熱噴涂粗膜的骨架在樹脂內(nèi)部進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)。氧化鋁等氧化物的溶點較高，在接近200℃附近其物理性質(zhì)也幾乎不會降低，而保持強(qiáng)度。因此，即使在高溫下樹脂物理性質(zhì)降低，熱噴涂骨架也會維持著強(qiáng)度、支撐著涂膜強(qiáng)度，因而保持了實用的強(qiáng)度。
樹脂襯里的粘接力受溫度的影響較大，要超過樹脂處于高溫下的物理性質(zhì)降低的程度。不僅是簡單地粘接層的機(jī)械強(qiáng)度下降，由于溫度上升時熱膨脹率不一樣，而導(dǎo)致應(yīng)力進(jìn)一步變大，這也是樹脂襯里的剝離力起作用，從而使樹脂襯里的使用臨界溫度大幅降低。
本發(fā)明的熱噴涂涂膜的骨架補(bǔ)強(qiáng)了樹脂層，該熱噴涂骨架被固定在基底材料上，加大了樹脂的粘接力。進(jìn)一步地，熱噴涂骨架在本發(fā)明希望的使用溫度即200℃左右的使用范圍內(nèi)，受溫度的影響小，粘接力幾乎不下降。因此，本發(fā)明襯里涂膜在實用溫度范圍內(nèi)顯示了充分的粘接力。
本發(fā)明能夠以穩(wěn)定的性能提供經(jīng)濟(jì)性良好的的樹脂襯里，降低了發(fā)電設(shè)備的成本，使設(shè)備能夠穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，其經(jīng)濟(jì)效果非常大。
本發(fā)明所述的耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里的制作方法，包括如下步驟先將耐腐蝕性合金、耐腐蝕金屬或陶瓷的無機(jī)氧化物中的任何一種進(jìn)行熱噴涂，形成具有1～40％連續(xù)氣孔的涂膜，然后在其上涂低粘度、熱固型樹脂，經(jīng)滲透、固化后，制成耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里。
熱噴涂可以用耐腐蝕性合金、耐腐蝕金屬、陶瓷等的無機(jī)氧化物中任何一種進(jìn)行制造，在基底材料表面大體形成0.1mm～5mm厚，優(yōu)選0.5mm～3mm厚的噴涂粗膜。所述的合金包括有不銹鋼、鎳、鈦等成分。
熱噴涂溫度約為3000℃、噴槍稍離一點距離來進(jìn)行熱噴涂。
所述樹脂選自煙囪、通風(fēng)道用的熱固型的酚醛型乙烯酯樹脂、乙烯酯樹脂、酚醛樹脂、呋喃樹脂或環(huán)氧樹脂。
所述樹脂中加入固化劑，固化劑可采用過氧化物(peroxide)、環(huán)烷酸鈷或二甲基苯胺中的一種或多種的混合。固化劑與樹脂的加入量比為0.1～100∶5～100。
然后在上述固化的涂膜之上用噴霧器、毛刷、抹子等涂抹0.1mm～5mm厚度、優(yōu)選0.2mm～2mm厚度的樹脂，該樹脂添加了鱗片狀的玻璃薄膜(玻璃鱗片)、鱗片狀石墨、鱗片狀云母等，這對防止液體以及氣體滲透到涂膜內(nèi)是有效的。所述的樹脂可為乙烯基脂樹脂、環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂等。所述填料與樹脂的重量比為5～50∶100。
使用可使過氧化物固化的聚酯樹脂、乙烯酯樹脂等時，為了防止因空氣中的氧氣阻礙固化，使樹脂表面充分固化，在涂刷乙烯酯樹脂后，再用毛刷涂一次添加了含有石蠟或凡士林等固化阻礙防止劑的同樣的樹脂，這對樹脂充分固化是有用的。
這樣直到表面都固化了之后，就形成了0.5mm～2.0mm的襯里。
本發(fā)明所述的耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里通過在形成連續(xù)氣孔多孔質(zhì)的熱噴涂骨架之后，再涂上高滲透、低粘度的耐熱、耐腐蝕樹脂，使樹脂浸透到氣孔中并固化，從而獲得由熱噴涂骨架對襯里層進(jìn)行立體補(bǔ)強(qiáng)，并且將熱噴涂骨架固定在金屬基底材料上，提高了在較高溫度時樹脂的粘接力，防止因樹脂的熱膨脹以及固化收縮而產(chǎn)生的應(yīng)力集中，使樹脂襯里的使用臨界溫度提高。
具體實施例方式
以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
利用石英砂對鐵質(zhì)基底材料的表面進(jìn)行Sa21/2即噴砂處理，直到接近白色(near white)，清除掉表面的銹、附著物，進(jìn)行了凈化之后，以30cm的噴嘴距離向鐵表面熱噴涂厚度為0.8mm的100μm～140μm120μm±20μm的氧化鋁即Al2O3微粒子。氧化鋁熱噴涂膜是表面粗糙的粗膜，如果用高壓氣孔檢測儀進(jìn)行掃描，在整個表面上可以檢查出無數(shù)氣孔，氣孔率(作為氧化鋁的表現(xiàn)比重和真實比重的差進(jìn)行測定)約為30％。
在熱噴涂膜骨架上用毛刷涂刷混合有酚醛(novolak)型乙烯酯(vinylester)樹脂、(昭和高分子制H-6)過氧化物(peroxide)、環(huán)烷酸鈷、二甲基苯胺(dimethylaniline)的物質(zhì)。涂膜指觸干燥后，將在上述混合樹脂中加占樹脂總量0.2％的作為空氣干燥劑的凡士林的物質(zhì)，再從表面涂上一層，作為保護(hù)層。
可以得到所制造出的襯里涂膜沒有氣孔且表面平滑的襯里膜。襯里膜的粘接強(qiáng)度顯示出大于等于100kg/cm2的粘接力(室溫)，斷裂顯示為樹脂層斷裂。
上述襯里層在未涂保護(hù)層時，用抹子進(jìn)行1mm厚的ASTIC的薄片襯里(flake lining)材料(填充玻璃鱗片，與樹脂的重量比為50∶100)，抹子施工型襯里材料)涂抹施工。薄片襯里層指觸干燥后，涂裝上述保護(hù)層，制成襯里層。
在安裝于煤炭火力發(fā)電廠的排煙脫硫裝置的氣體-氣體熱交換機(jī)即GGH上、用與上述相同方法進(jìn)行襯里施工?？梢缘玫揭r里層均勻、且表面無氣孔的平滑的襯里。
在煤炭火力發(fā)電廠的鍋爐排氣(未處理過的氣體)煙道通風(fēng)管的一部分上，用與上述相同的方法進(jìn)行了約1mm厚的襯里施工。3個月后的臨時檢修時發(fā)現(xiàn)襯里的表面變成了黑色，但襯里膜沒有任何異常，確認(rèn)了本發(fā)明的有用性。
在產(chǎn)業(yè)上利用的可能性針對在發(fā)電廠的鍋爐燃燒的氣體通過的煙道、通風(fēng)管、煙囪等高溫區(qū)域溫度下降產(chǎn)生而露點腐蝕的地方，例如，排煙脫硫裝置的后流區(qū)域(脫硫處理氣體與原氣體相互接觸的區(qū)域)、或者氣體-氣體加熱器(GGH)等低溫氣體與高溫氣體交互使用的區(qū)域，穩(wěn)定的耐腐蝕襯里材料的開發(fā)，使機(jī)器可以穩(wěn)定地長期使用，對設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行大有幫助。
權(quán)利要求
1.一種耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里，其特征在于，采用熱噴涂耐腐蝕性合金、耐腐蝕金屬或陶瓷的無機(jī)氧化物中的任何一種，形成具有1～40％連續(xù)氣孔的涂膜，并在其上涂低粘度、熱固型樹脂，使所述樹脂填充到連續(xù)的氣孔內(nèi)并固化，從而熱噴涂材料與樹脂成為一體。
2.如權(quán)利要求1所述的耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里，其特征在于，所述樹脂選自煙囪、通風(fēng)道用熱固型的酚醛型乙烯酯樹脂、乙烯酯樹脂、酚醛樹脂、呋喃樹脂或環(huán)氧樹脂。
3.如權(quán)利要求1或2所述的耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里，其特征在于，所述樹脂中加入固化劑，所述固化劑采用過氧化物、環(huán)烷酸鈷或二甲基苯胺中的一種或多種的混合；固化劑與樹脂的加入量比為0.1～100∶5～100。
4.如權(quán)利要求1所述的耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里，其特征在于，所述熱噴涂采用氧化鋁陶瓷材料。
5.如權(quán)利要求4所述的耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里，其特征在于，所述氧化鋁的粒子直徑為0.1mm～0.5mm。
6.如權(quán)利要求1所述的耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里，其特征在于，所述涂膜的厚度為0.1mm～5mm。
7.如權(quán)利要求1所述的耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里，其特征在于，在填充樹脂的涂膜之上再涂抹0.1mm～5mm厚度的添加鱗片狀的玻璃薄膜、鱗片狀石墨或鱗片狀云母填料的樹脂，所述的樹脂為乙烯基脂樹脂、環(huán)氧樹脂或聚酯樹脂，所述填料與樹脂的重量比為5～50∶100。
8.一種耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里的制作方法，其特征在于，包括如下步驟先將耐腐蝕性合金、耐腐蝕金屬或陶瓷的無機(jī)氧化物中的任何一種進(jìn)行熱噴涂，形成具有1～40％連續(xù)氣孔的涂膜，然后在其上涂低粘度、熱固型樹脂，經(jīng)滲透、固化后，制成耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里。
9.如權(quán)利要求8所述的耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里的制作方法，其特征在于，在涂低粘度、熱固型樹脂后，還涂抹0.1mm～5mm厚度的添加鱗片狀的玻璃薄膜、鱗片狀石墨或鱗片狀云母填料的樹脂。
10.如權(quán)利要求9所述的耐熱、耐腐蝕性復(fù)合襯里的制作方法，其特征在于，還涂一層添加含有固化阻礙防止劑的樹脂；固化阻礙防止劑與樹脂的重量比為0.1～3∶100。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種耐高溫、耐腐蝕襯里及其制作方法，采用熱噴涂耐蝕金屬、合金或陶瓷粉末，在基底材料表面形成具有連續(xù)氣孔的熱噴涂粗膜，將其作為補(bǔ)強(qiáng)骨架，耐熱樹脂滲透在其連續(xù)氣孔內(nèi)，樹脂固化，形成不滲透性的襯里層。本發(fā)明所用樹脂利用熱噴涂骨架進(jìn)行立體補(bǔ)強(qiáng)，即使在高溫時也保持穩(wěn)定的防腐蝕性能。
文檔編號C23C4/04GK1854340SQ20061007620
公開日2006年11月1日 申請日期2006年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月19日
發(fā)明者平松武 申請人:日本阿斯泰克有限公司