一種碳質(zhì)材料的防氧化涂料及其配制和施工工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種碳質(zhì)材料的防氧化涂料，以重量百分比計(jì)，所述防氧化涂料包括高碳粉煤灰55～65％、膨潤土2～5％、耐火粉5～10％、磷酸20～35％及多聚磷酸鈉0～1％。所述防氧化涂料的配制工藝為：將55～65份高碳粉煤灰、2～5份膨潤土和5～10份耐火粉按配比加入20～35份磷酸中，再加入0～1份多聚磷酸鈉，采用高速攪拌或者球磨制漿的方式配制成粘稠狀液體即得到所述防氧化涂料。所述防氧化涂料的施工工藝為：將所述防氧化涂料手工涂刷或機(jī)械噴涂在待處理的碳質(zhì)材料的基體表面，放置晾干后進(jìn)行干燥處理。本發(fā)明可以應(yīng)用于多種碳質(zhì)材料的防氧化，降低消耗；該涂料采用二次資源作為主要原料，成本低、效果好。
【專利說明】一種碳質(zhì)材料的防氧化涂料及其配制和施工工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于防護(hù)材料【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地講，涉及一種石墨等碳質(zhì)材料的防氧化涂料及其配制和施工工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]碳質(zhì)材料如石墨電極、石墨坩堝、含碳耐火材料等在高溫氧化氣氛下很容易被氧化，采用有效的防護(hù)措施進(jìn)行保護(hù)很有必要。目前普遍采用的保護(hù)方式是浸泡浸潰液或涂刷高溫防氧化涂料。對(duì)于涂刷防氧化涂料的方法而言，目前市售的防氧化涂料成本較高，使用效果也參差不齊，企業(yè)難以選擇。
[0003]通過專利文獻(xiàn)和非專利文獻(xiàn)查閱，現(xiàn)有技術(shù)中涉及的防氧化涂料普遍采用硅鋁質(zhì)為基料，以鉀鈉水玻璃、硅溶膠、磷酸二氫鋁、鋁溶膠等作為粘結(jié)劑，通過添加其它成分用于改善防護(hù)涂料的性能。但是，以鉀鈉水玻璃、硅溶膠、磷酸二氫鋁、鋁溶膠等作為粘結(jié)劑的涂料在常溫下硬化而在熱處理過程中易膨脹和破損，容易造成氧的進(jìn)入而導(dǎo)致基質(zhì)被氧化；并且，上述現(xiàn)有技術(shù)中的 粘結(jié)劑都為水溶性粘結(jié)劑，只能在100°C以下涂刷，否則會(huì)冒泡導(dǎo)致涂層不致密。
[0004]因此，需要提供一種在高溫環(huán)境下對(duì)碳質(zhì)材料防護(hù)良好并能夠?qū)崿F(xiàn)高溫涂刷的防氧化涂料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種采用高碳粉煤灰等二次資源為主要原料，能對(duì)碳質(zhì)材料保護(hù)良好的防氧化涂料。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的一方面提供了一種碳質(zhì)材料的防氧化涂料，以重量百分比計(jì)，所述防氧化涂料包括高碳粉煤灰55~65%、膨潤土 2~5%、耐火粉5~10%、磷酸20~35%及多聚磷酸鈉O~1%。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的碳質(zhì)材料防氧化涂料的一個(gè)實(shí)施例，以重量百分比計(jì)，所述高碳粉煤灰含有C固8~20%、Si0250~65%、Al20315~25 0Z0 ;所述膨潤土為鈉基膨潤土且含有Na203~5 %、Si0250~65%、Al20315~34% ;所述耐火粉為高鋁耐火粉且其中的Al2O3 ^ 55% ;所述磷酸的質(zhì)量濃度> 90% ;所述多聚磷酸鈉為工業(yè)純級(jí)別。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的碳質(zhì)材料防氧化涂料的一個(gè)實(shí)施例，所述高碳粉煤灰、膨潤土、耐火粉的粒度為200目以下。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的碳質(zhì)材料防氧化涂料的一個(gè)實(shí)施例，所述防氧化涂料的最高使用溫度為 1200°C。
[0010]本發(fā)明的另一方面提供了上述碳質(zhì)材料的防氧化涂料的配制工藝，將55~65份高碳粉煤灰、2~5份膨潤土和5~10份耐火粉按配比加入20~35份磷酸中，再加入O~I份多聚磷酸鈉，采用高速攪拌或者球磨制漿的方式配制成粘稠狀液體即得到所述防氧化涂料。[0011]本發(fā)明的又一方面提供了上述碳質(zhì)材料的防氧化涂料的施工工藝，將所述防氧化涂料手工涂刷或機(jī)械噴涂在待處理的碳質(zhì)材料的基體表面，放置晾干后進(jìn)行干燥處理。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的碳質(zhì)材料的防氧化涂料的施工工藝的一個(gè)實(shí)施例，在手工涂刷或機(jī)械噴涂所述防氧化涂料之前，對(duì)待處理的碳質(zhì)材料的基體表面進(jìn)行清灰處理。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的碳質(zhì)材料的防氧化涂料的施工工藝的一個(gè)實(shí)施例，在待處理的碳質(zhì)材料的基體表面至少涂刷或噴涂兩遍所述防氧化涂料，保證涂層厚度在0.5mm以上。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的碳質(zhì)材料的防氧化涂料的施工工藝的一個(gè)實(shí)施例，所述干燥處理的溫度為100~300°C。
[0015]本發(fā)明主要針對(duì)碳質(zhì)材料高溫氧化的特點(diǎn)，采用高碳粉煤灰等二次資源為主要原料及磷酸為粘結(jié)劑，獲得的防氧化涂料具有在碳質(zhì)材料表面粘附牢固、在高溫下硬化并能燒結(jié)成陶瓷狀、不產(chǎn)生裂紋和剝落等特點(diǎn)，對(duì)碳質(zhì)材料的高溫保護(hù)作用良好。本發(fā)明可以推廣應(yīng)用在使用溫度在1200°C以下的鎂碳磚、鋁碳磚、電解鋁石墨陽極、石墨坩堝等的防氧化，應(yīng)用領(lǐng)域較廣。
【具體實(shí)施方式】
[0016]在下文中，將結(jié)合示例性實(shí)施例具體描述本發(fā)明的碳質(zhì)材料的防氧化涂料及其配制和施工工藝。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的碳質(zhì)材料的防氧化涂料主要有基料、粘結(jié)劑、添加劑三部分構(gòu)成，其中，基料包括高碳粉煤灰、膨潤土和耐火粉，粘結(jié)劑采用磷酸，添加劑采用多聚磷酸鈉。具體地，磷酸作為高溫粘結(jié)劑使用，既能在低溫下使涂料硬化形成陶瓷層，同時(shí)又能使涂料對(duì)碳質(zhì)材料表面的潤濕性好，便于涂刷施工，粘附性良好。高碳粉煤灰主要作為填料使用，其為硅鋁質(zhì)且內(nèi)部有不定型玻璃體，便于燒結(jié)成瓷；高碳粉煤灰中的碳含量較高，可以起到防氧化的作用；并且，高碳粉煤灰作為二次資源被用作本發(fā)明的防氧化涂料的主要原料，有利于二次資源的回收利用，具有較好的 環(huán)境效益和社會(huì)效益。膨潤土主要用于改善涂料的粘附、涂刷性能，同時(shí)可以作為燒結(jié)劑改善涂層的燒結(jié)性，優(yōu)選地使用鈉基膨潤土。耐火粉，主要是起耐火骨架作用，防止高溫時(shí)涂層熔融流淌，耐火度在1600°C上的耐火粉均可，優(yōu)選地采用聞?wù)心突鸱邸?br> [0018]具體地，以重量百分比計(jì)，上述防氧化涂料包括高碳粉煤灰55~65%、膨潤土 2~5%、耐火粉5~10%、磷酸20~35%及多聚磷酸鈉O~1%。其中，高碳粉煤灰為二次資源，其成本低，因此作為主要填料,配比較高。膨潤土主要起到改善涂料的粘性和燒結(jié)性作用，如果其加入量大，成本較高且涂料的燒結(jié)溫度顯著下降，不利于涂料的高溫保護(hù)。耐火粉主要起耐火骨架作用，其加入量小將不利于涂料的高溫保護(hù)，其加入量大則影響涂料的燒結(jié)成瓷和致密化。磷酸作為粘結(jié)劑，其主要與填料配比形成符合涂刷施工要求的具備一定粘度的涂料，其加入量小，則涂料粘度大，不利于涂刷；其加入量大，則涂料的有效成分少，涂料粘度較低，不利于涂刷和保護(hù)。并且，磷酸的加入量與其濃度有關(guān)，濃度低則加入量低，濃度高則加入量大。優(yōu)選地采用濃磷酸作為粘結(jié)劑，以濃磷酸作為粘結(jié)劑時(shí)，涂料所形成的涂層在500°C以上才會(huì)燒結(jié)，在室溫至500°C的過程中隨著粘結(jié)劑的脫水等反應(yīng)，涂層會(huì)產(chǎn)生收縮作用使得涂層與基質(zhì)粘附牢固，使氧不易進(jìn)入；并且，采用濃磷酸作為粘結(jié)劑，其水分含量少，還可以實(shí)現(xiàn)高溫涂刷施工。[0019]其中，對(duì)于原料的具體要求包括:
[0020]I)高碳粉煤灰、膨潤土、耐火粉的粒度為200目以下。基于傳統(tǒng)的涂料配制經(jīng)驗(yàn)，200目以下的基料便于涂料的攪拌和分散且涂料不易沉降，同時(shí)基料的粒度越細(xì)，所形成的涂層越致密，則防護(hù)性越好。
[0021]2)高碳粉煤灰含有C固8~20%、Si0250~65%、Al20315~25% ;膨潤土為鈉基膨潤土且含有Na203~5%、Si0250~65%、Al20315~34% ;耐火粉為高鋁耐火粉且其中的Al2O3 ^ 55% ;磷酸的質(zhì)量濃度≥90% ;多聚磷酸鈉為工業(yè)純級(jí)別。
[0022]并且，本發(fā)明的防氧化涂料的最高使用溫度為1200°C。因此，該防氧化涂料可以應(yīng)用于使用溫度在1200°C以下的鎂碳磚、鋁碳磚、電解鋁石墨陽極、石墨坩堝等的防氧化。并且，該防氧化涂料的生產(chǎn)成本較低，在碳質(zhì)材料的表面粘附牢固，在高溫下硬化并燒結(jié)成陶瓷狀，不會(huì)產(chǎn)生裂紋和剝落，對(duì)碳質(zhì)材料的保護(hù)良好。
[0023]本發(fā)明的防氧化涂料的配制工藝為:將55~65份高碳粉煤灰、2~5份膨潤土和5~10份耐火粉按配比加入20~35份磷酸中，再加入O~I份多聚磷酸鈉，采用高速攪拌或者球磨制漿的方式配制成粘稠狀液體即可。其中，可以將高碳粉煤灰、膨潤土和耐火粉按配比先混合成基料，再將基料加入磷酸中。優(yōu)選地，基料的粒度小于200目。
[0024]本發(fā)明的防氧化涂料的施工工藝:將配制好的防氧化涂料手工涂刷或機(jī)械噴涂在待處理的碳質(zhì)材料的基體表面，放置晾干后進(jìn)行干燥處理，干燥處理的溫度以100~300°C為宜，然后正常使用。為了保證涂刷或噴涂效果，最好在手工涂刷或機(jī)械噴涂防氧化涂料之前，對(duì)待處理的碳質(zhì)材料的基體表面進(jìn)行清灰處理。涂刷或噴涂防氧化涂料時(shí)，最好在待處理的碳質(zhì)材料的基體表面至少涂刷或噴涂兩遍，并保證涂層厚度在0.5mm以上以確保涂料的防氧化效果。
[0025]下面通過具體示例對(duì)本發(fā)明的碳質(zhì)材料的防氧化涂料進(jìn)行進(jìn)一步的說明。
[0026]示例I至4的原料配比見表1所示，按照表1中的四個(gè)示例方案配制出四組防氧化涂料，分別涂刷在電解鋁用的石墨陽極試樣表面，將處理后的試樣分別在110°c的溫度下干燥24h并再在1000°C的溫度下熱處理IOh以檢驗(yàn)防氧化涂料對(duì)碳質(zhì)材料的防護(hù)效果。示例I至示例4的四組防氧化涂料的試驗(yàn)結(jié)果也如表1所示。
[0027]由表1中的試驗(yàn)結(jié)果可知，采用本發(fā)明的防氧化涂料處理碳質(zhì)材料之后，石墨電極材料在氧化氣氛下的氧化損失率降低明顯，防護(hù)效果良好。
[0028]
示配比％碳質(zhì)材料損失率
例I高碳粉煤I鈉基膨潤I高鋁耐火I磷酸(濃度)|多聚磷酸I %
[0029]
【權(quán)利要求】
1.一種碳質(zhì)材料的防氧化涂料，其特征在于，以重量百分比計(jì)，所述防氧化涂料包括高碳粉煤灰55~65%、膨潤土 2~5%、耐火粉5~10%、磷酸20~35%及多聚磷酸鈉O~1%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳質(zhì)材料防氧化涂料，其特征在于，以重量百分比計(jì)，所述高碳粉煤灰含有C固8~20%、Si0250~65%、Al20315~25% ;所述膨潤土為鈉基膨潤土且含有Na203~5%、Si0250~65%、Al20315~34% ;所述耐火粉為高鋁耐火粉且其中的Al2O3 ^ 55% ;所述磷酸的質(zhì)量濃度> 90% ;所述多聚磷酸鈉為工業(yè)純級(jí)別。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳質(zhì)材料防氧化涂料，其特征在于，所述高碳粉煤灰、膨潤土、耐火粉的粒度為200目以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳質(zhì)材料防氧化涂料，其特征在于，所述防氧化涂料的最高使用溫度為1200°C。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的碳質(zhì)材料的防氧化涂料的配制工藝，其特征在于，將55~65份高碳粉煤灰、2~5份膨潤土和5~10份耐火粉按配比加入20~35份磷酸中，再加入O~I份多聚磷酸鈉，采用高速攪拌或者球磨制漿的方式配制成粘稠狀液體即得到所述防氧化涂料。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的碳質(zhì)材料的防氧化涂料的施工工藝,其特征在于，將所述防氧化涂料手工涂刷或機(jī)械噴涂在待處理的碳質(zhì)材料的基體表面，放置晾干后進(jìn)行干燥處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的碳質(zhì)材料的防氧化涂料的施工工藝，其特征在于，在手工涂刷或機(jī)械噴涂所述防氧化涂料之前，對(duì)待處理的碳質(zhì)材料的基體表面進(jìn)行清灰處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求.6所述的碳質(zhì)材料的防氧化涂料的施工工藝，其特征在于，在待處理的碳質(zhì)材料的基體表面至少涂刷或噴涂兩遍所述防氧化涂料，保證涂層厚度在0.5mm以上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的碳質(zhì)材料的防氧化涂料的施工工藝，其特征在于，所述干燥處理的溫度為100~300°C。
【文檔編號(hào)】C09D1/00GK103467139SQ201310377132
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】郝建璋, 張金陽, 黎建明, 文永才, 文盛艷 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司