專利名稱：一種高溫節(jié)能耐腐蝕涂料及其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高溫節(jié)能耐腐蝕涂料及其制備和使用方法。
背景技術(shù)：
金屬表面的防銹問題，一直是一個(gè)世界性的難題。傳統(tǒng)的金屬表面處理技術(shù)主要以電鍍?yōu)橹?，但隨著電鍍應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，由其產(chǎn)生的高能耗、高污染等負(fù)面影響也越來越大，我國政府已明令停止辦理對新建電鍍廠的審批。加之電鍍廠投資大，技術(shù)穩(wěn)定性差，加工產(chǎn)品價(jià)格昂貴，一般投資者也只能望而卻步，開發(fā)一種先進(jìn)的金屬表面處理技術(shù)替代傳統(tǒng)電鍍工藝不僅是眾望所盼也是大勢所趨。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明需要解決的問題就在于克服現(xiàn)有金屬表面處理方法的缺陷，提供一種高溫節(jié)能耐腐蝕涂料及其制備和使用方法。
為解決上述問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明高溫節(jié)能耐腐蝕涂料，它是由填料、添加劑和粘結(jié)劑組成，它們之間的重量比為填料∶添加劑∶粘結(jié)劑等于1-5∶1∶1-10。
優(yōu)選地，本發(fā)明所述填料、添加劑和粘結(jié)劑之間的重量比為填料∶添加劑∶粘結(jié)劑等于3∶1∶6。
本發(fā)明所述填料由熟料即增黑劑和生料組成，它們之間的重量比為熟料∶生料等于1∶1-8。
優(yōu)選地，本發(fā)明所述熟料和生料的重量比為熟料∶生料等于1∶4。
本發(fā)明所述熟料的制備方法為將300目的MnO2、Fe2O3、Co2O3、CuO按重量比為1∶6∶2∶1的比例混合均勻在1250℃下進(jìn)行燒結(jié)反應(yīng)，燒結(jié)過程為先在2小時(shí)內(nèi)快速升溫到600℃，后在2小時(shí)內(nèi)緩慢升溫到1200℃，然后保溫2小時(shí)，再用SiO2石球粉碎為325目的粉末；所述生料是由300目以上的Al2O3、TiO2、Cr2O3和SiO2均勻混合組成，它們之間的比例為1∶1∶1∶1，其中SiO2量包括熟料制備過程中SiO2石球的損失量。
本發(fā)明所述添加劑由硅酸鈉粉溶于水作為分散劑、乙烯基三乙氧基硅烷作為偶聯(lián)劑、和硅膠粉作為防水劑及鄰苯二甲酸二丁脂作為增韌劑和羧甲基纖維素作為增稠反沉降劑組成，它們的重量比為5∶22.5∶20∶1∶1.5.
本發(fā)明所述粘結(jié)劑由有機(jī)硅單體含量在20％以上的硅丙乳膠、硅溶膠和水玻璃組成，它們的重量比為5∶1∶2。
本發(fā)明同時(shí)提供了一種制備所述的高溫節(jié)能耐腐蝕涂料的方法，它將填料粉和添加劑按比例混合后在濕磨機(jī)下粉磨至600目后與粘結(jié)劑一起攪拌混合得粘稠狀液體，其PH值為9。
本發(fā)明還提供了一種所述的高溫節(jié)能耐腐蝕涂料的使用方法，它包括下述步驟A施工面的清潔清除施工的金屬面上的銹斑及油漬；B噴涂直接向施工面噴涂所述涂料；C曬干將噴涂涂料的金屬面晾曬4小時(shí)；D燒結(jié)將噴涂的金屬面加溫到200℃，保溫1小時(shí)，然后再升溫至600℃，保溫1小時(shí)，然后再升溫至1200℃，保溫1小時(shí)。
本發(fā)明使用方法中所述燒結(jié)也可以當(dāng)施工面達(dá)不到600℃以上的工作狀態(tài)時(shí)，可采用溫度為1200℃以上的烘烤供熱體對噴涂的金屬面快速升溫烘烤。
本發(fā)明涂料是金屬的高溫防護(hù)節(jié)能涂料，本發(fā)明涂料經(jīng)燒結(jié)后在金屬外面形成防護(hù)陶瓷膜，陶瓷膜具有與金屬相近的高溫?zé)崃W(xué)性能與耐腐蝕性能。通過強(qiáng)化涂層和金屬基體界面作用，使它們牢固地粘結(jié)在一起，并使燒結(jié)后的防護(hù)陶瓷膜具有耐腐蝕和高輻射率的功能。
本發(fā)明涂料抗剝落機(jī)理如下本發(fā)明涂料是由粘結(jié)劑、添加劑和填料組成。粘結(jié)劑是無機(jī)粘結(jié)劑和有機(jī)粘結(jié)劑在添加劑幫助下復(fù)合而成，粘結(jié)劑偏于弱堿性，提供羥基(-OH)，金屬基體可提供正離子，正好與羥基形成化學(xué)鍵結(jié)合。在偶聯(lián)劑幫助下，實(shí)現(xiàn)共價(jià)鍵的結(jié)合，在涂料中可提供Cr3+、Si4+、Co3+、Al3+離子，這些離子的離子半徑分別為0.064nm、0.041nm、0.063nm、0.051nm，這些金屬離子半徑與Fe基、Al基或者Cu基的金屬分子間的晶格間隙差不多，它們在涂層燒結(jié)中容易滲進(jìn)金屬基體界面，與Fe基、Al基或者Cu基固溶形成界面過度層，故而與基面產(chǎn)生“釘扎”效應(yīng)，涂層的粘結(jié)劑浸潤金屬和填料，在O-Si-O鍵的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)維系下，形成一個(gè)致密和堅(jiān)硬的整體，其綜合熱力學(xué)性質(zhì)與基體是相匹配的，因而不易從基面上剝落。
本發(fā)明涂料抗腐蝕性機(jī)理如下本發(fā)明涂料的填料是以致網(wǎng)劑SiO2和耐腐蝕燒結(jié)劑Cr2O3、Al2O3和TiO2組成，致網(wǎng)劑在粘結(jié)劑的幫助下形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，O-Si-O鍵無論在低溫還是高溫環(huán)境中始終保持宏觀無序的非晶狀態(tài)，結(jié)構(gòu)間隙在0.158nm左右，并在粘結(jié)劑的幫助下使間隙變小，腐蝕性離子O2-、Cl-、S4+的半徑依次為0.18nm、0.14nm和0.053nm，這樣O2-、Cl-、S4+等腐蝕性離子不易滲過O-Si-O網(wǎng)絡(luò)而腐蝕金屬基體，從而起到耐腐蝕的作用。再加之有機(jī)粘結(jié)劑在燒結(jié)過程中又補(bǔ)償無機(jī)粘結(jié)劑網(wǎng)絡(luò)，提高涂層的致密度，在偶聯(lián)劑幫助下，無機(jī)成分被潤濕與有機(jī)成分分散組合，燒結(jié)反應(yīng)之后，形成堅(jiān)硬致密的薄膜。
本發(fā)明涂料節(jié)能機(jī)理如下本發(fā)明涂料在涂料的填料配方中加進(jìn)一定比例的增黑劑，可以把涂層的輻射系數(shù)提高到0.9以上，這種增黑劑是由Fe2O3、MnO2、Co2O3、CuO按比例混合燒結(jié)后粉碎制成，這是因?yàn)镕e3+、Mn4+、Co3+、Cu2+離子半徑接近，高溫?zé)Y(jié)時(shí)彼此取代摻雜，因而增加了雜質(zhì)能級，提高紅外波段的輻射率。燒結(jié)產(chǎn)物為Fe3O4、CoFe2O4、CuFeMnO4等輻射率高又耐高溫氧化腐蝕也耐低溫酸堿鹽的腐蝕的燒結(jié)物，從而提高熱能利用，起到節(jié)能效果。
本發(fā)明節(jié)能10％左右，延長金屬基體壽命1倍以上。
本發(fā)明涂料的優(yōu)點(diǎn)在于1、耐溫程度高可以達(dá)到1200℃以上，基本滿足大型熱工設(shè)備，如鍋爐過熱器、省煤器、冷凝器、熱交換器和石油裂解爐的工作要求。
2、施工要求低施工時(shí)，不受空間、環(huán)境和條件的限制，如同噴刷內(nèi)外墻乳膠漆一樣簡單。
3、成本低可使生產(chǎn)推廣企業(yè)有足夠的利潤空間。
4、生產(chǎn)簡單無復(fù)雜生產(chǎn)過程，原料來源充沛，無環(huán)境污染。
本發(fā)明涂敷金屬表面后涂層技術(shù)指標(biāo)如下1、涂層在紅外波段平均輻射率大于0.9。
2、涂層工作溫度小于1200℃。
3、涂層可長期承受800℃高溫氧化腐蝕和低溫酸堿鹽氣氛腐蝕，使用壽命在1年以上。
4、涂層可承受800℃至室溫空冷、反復(fù)熱沖擊5次以上。
5、涂層可適用于各種金屬基體。
6、涂層可承受1米高自由落體下水泥地板面的機(jī)械沖擊而不脫落和裂傷7、涂層的顏色可調(diào)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 熟料的制備將300目的MnO2、Fe2O3、Co2O3、CuO按重量比為1∶6∶2∶1的比例混合均勻在1250℃下進(jìn)行燒結(jié)反應(yīng)，燒結(jié)過程為先在2小時(shí)內(nèi)快速升溫到600℃，后在2小時(shí)內(nèi)緩慢升溫到1200℃，然后保溫2小時(shí)，再用SiO2石球粉碎為325目的粉末。
實(shí)施例2 涂料的制備將填料粉和添加劑按比例混合后在濕磨機(jī)下粉磨至600目后與粘結(jié)劑一起攪拌混合得粘稠狀液體，具體原料配比如下表
實(shí)施例3 涂料的噴涂A施工面的清潔清除施工的金屬面上的銹斑及油漬；B噴涂直接向施工面噴涂所述涂料；C曬干將噴涂涂料的金屬面晾曬4小時(shí)；
D燒結(jié)將噴涂的金屬面加溫到200℃，保溫1小時(shí)，然后再升溫至600℃，保溫1小時(shí)，然后再升溫至1200℃，保溫1小時(shí)。
實(shí)施例4 涂料的噴涂當(dāng)施工面達(dá)不到600℃以上的工作狀態(tài)時(shí)，可采用溫度為1200℃以上的烘烤供熱體對噴涂的金屬面快速升溫烘烤。
權(quán)利要求
1.一種高溫節(jié)能耐腐蝕涂料，它是由填料、添加劑和粘結(jié)劑組成，它們之間的重量比為填料∶添加劑∶粘結(jié)劑等于1-5∶1∶1-10。
2.如權(quán)利要求1所述的高溫節(jié)能耐腐蝕涂料，其特征在于所述填料、添加劑和粘結(jié)劑之間的重量比為填料∶添加劑∶粘結(jié)劑等于3∶1∶6。
3.如權(quán)利要求2所述的高溫節(jié)能耐腐蝕涂料，其特征在于所述填料由熟料即增黑劑和生料組成，它們之間的重量比為熟料∶生料等于1∶1-8。
4.如權(quán)利要求3所述的高溫節(jié)能耐腐蝕涂料，其特征在于所述熟料和生料的重量比為熟料∶生料等于1∶4。
5.如權(quán)利要求4所述的高溫節(jié)能耐腐蝕涂料，其特征在于所述熟料的制備方法為將300目的MnO2、Fe2O3、Co2O3、CuO按重量比為1∶6∶2∶1的比例混合均勻在1250℃下進(jìn)行燒結(jié)反應(yīng)，燒結(jié)過程為先在2小時(shí)內(nèi)快速升溫到600℃，后在2小時(shí)內(nèi)緩慢升溫到1200℃，然后保溫2小時(shí)，再用SiO2石球粉碎為325目的粉末；所述生料是由300目以上的Al2O3、TiO2、Cr2O3和SiO2均勻混合組成，它們之間的比例為1∶1∶1∶1，其中SiO2量包括熟料制備過程中SiO2石球的損失量。
6.如權(quán)利要求5所述的高溫節(jié)能耐腐蝕涂料，其特征在于所述添加劑由硅酸鈉粉溶于水作為分散劑、乙烯基三乙氧基硅烷作為偶聯(lián)劑、和硅膠粉作為防水劑及鄰苯二甲酸二丁脂作為增韌劑和羧甲基纖維素作為增稠反沉降劑組成，它們的重量比為5∶22.5∶20∶1∶1.5。
7.如權(quán)利要求6所述的高溫節(jié)能耐腐蝕涂料，其特征在于所述粘結(jié)劑由有機(jī)硅單體含量在20％以上的硅丙乳膠、硅溶膠和水玻璃組成，它們的重量比為5∶1∶2。
8.一種制備如權(quán)利要求1-7之任一所述的高溫節(jié)能耐腐蝕涂料的方法，其特征在于它將填料粉和添加劑按比例混合后在濕磨機(jī)下粉磨至600目后與粘結(jié)劑一起攪拌混合得粘稠狀液體，其PH值為9。
9.一種如權(quán)利要求1-7之任一所述的高溫節(jié)能耐腐蝕涂料的使用方法，其特征在于它包括下述步驟A施工面的清潔清除施工的金屬面上的銹斑及油漬；B噴涂直接向施工面噴涂所述涂料；C曬干將噴涂涂料的金屬面晾曬4小時(shí)；D燒結(jié)將噴涂的金屬面加溫到200℃，保溫1小時(shí)，然后再升溫至600℃，保溫1小時(shí)，然后再升溫至1200℃，保溫1小時(shí)。
10.如權(quán)利要求9所述的使用方法，其特征在于所述燒結(jié)為采用溫度為1200℃以上的烘烤供熱體對噴涂的金屬面快速升溫烘烤。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高溫節(jié)能耐腐蝕涂料，它是由填料、添加劑和粘結(jié)劑組成，它們之間的重量比為填料添加劑∶粘結(jié)劑等于1－5∶1∶1－10。本發(fā)明還公開了一種制備所述的高溫節(jié)能耐腐蝕涂料的方法，它將填料粉和添加劑按比例混合后在濕磨機(jī)下粉磨至600目后與粘結(jié)劑一起攪拌混合得粘稠狀液體，其pH值為9。本發(fā)明涂料的施工方法包括施工面的清潔、噴涂、曬干和燒結(jié)步驟。本發(fā)明涂料是金屬的高溫防護(hù)節(jié)能涂料，本發(fā)明涂料經(jīng)燒結(jié)后在金屬外面形成防護(hù)陶瓷膜，陶瓷膜具有與金屬相近的高溫?zé)崃W(xué)性能與耐腐蝕性能。通過強(qiáng)化涂層和金屬基體界面作用，使它們牢固地粘結(jié)在一起，并使燒結(jié)后的防護(hù)陶瓷膜具有耐腐蝕和高輻射率的功能。
文檔編號C09D5/08GK1730570SQ200510088840
公開日2006年2月8日 申請日期2005年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月2日
發(fā)明者陳國軍 申請人:陳國軍