水性耐高溫防粘鈦涂料及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種防止金屬間粘結(jié)的涂料，具體涉及一種水性耐高溫防粘鈦涂料及其在鈦錠制備過程中的應(yīng)用。本發(fā)明水性耐高溫防粘鈦涂料，含有以下重量份成分：水性成膜劑50～150份，Zn粉0～50份，F(xiàn)e粉30～80份，Al2O3粉400～450份，F(xiàn)e2O3粉250～350份。本發(fā)明涂層能保證鈦管在900℃軋制或穿孔過程中，不與鋼鐵設(shè)備軋輥或絞盤發(fā)生粘結(jié)反應(yīng)，提高鈦材加工的成材率和生產(chǎn)效率；工藝簡單、易操作，涂料環(huán)保無污染，制備方法簡單。
【專利說明】
水性耐高溫防粘鈦涂料及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種防止金屬間粘結(jié)的涂料，具體涉及一種水性耐高溫防粘鈦涂料及 其在鈦錠制備過程中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國內(nèi)廠家使用鈦錠圓坯生產(chǎn)鈦管過程中沒有報道使用耐高溫鈦-鋼防粘結(jié)涂 層;鈦錠圓坯900°C在加熱爐中保溫4h以上，才能推出加熱爐，進(jìn)行鈦管的乳制工作。由于鈦 及其合金在高溫900°C保溫4h后，在與鋼鐵乳制設(shè)備、輥道和乳制絞盤發(fā)生"粘鈦"現(xiàn)象，這 使鈦管表面出現(xiàn)不同深度的"缺肉"現(xiàn)象，由于在乳制鈦管時是轉(zhuǎn)動穿孔、乳制，鈦坯是在高 速轉(zhuǎn)動過程中進(jìn)行穿孔乳制的，由于鈦基鈦合金高溫特性作用，其很容易和鐵發(fā)生粘敷現(xiàn) 象，甚者可生成TiFe相。如果鈦管表面生成TiFe相會嚴(yán)重影響鈦材表面力學(xué)性能及組織，使 鈦管在后續(xù)加工及使用過程中帶來各種缺陷、損耗、不耐腐蝕等缺陷問題;另外，由于"設(shè)備 粘鈦"導(dǎo)致在后續(xù)的乳制過程中要先打磨設(shè)備才能再次乳制后續(xù)鈦坯。不能連續(xù)乳制鈦管 或鈦材產(chǎn)品，浪費(fèi)大量的時間和能耗；同時，為保證鈦管的內(nèi)、外徑尺寸精度及表面質(zhì)量，國 內(nèi)廠家都是將其進(jìn)行切削處理，這樣損失較大，由于鈦錠是由海綿鈦反應(yīng)制的，將鈦管內(nèi)、 外部分切削掉，嚴(yán)重影響鈦材的成本及成材率，故進(jìn)行耐高溫鈦-鋼防粘結(jié)涂層的保護(hù)工作 非常有必要。
[0003] 而現(xiàn)有技術(shù)都是在鈦錠進(jìn)行退火處理前，噴涂在鈦錠表面，對每一個鈦錠表面都 要進(jìn)行噴涂處理，再加上噴涂后涂料需要一定時間干燥，這樣制備工藝就變得復(fù)雜，制備時 間特別長，不能連續(xù)化高效生產(chǎn)。而在鈦管的乳制過程中，由于鈦錠的變形，在鈦錠表面噴 涂該涂料以防止鈦-鋼粘結(jié)的效果不佳。若直接將該涂料噴涂于乳制絞盤表面，由于絞盤與 鈦錠的材質(zhì)不同，成膜以及附著效果較差，無法很好的防止鈦-鋼粘結(jié)。
[0004] 因此，為了解決上述問題，需要一種工藝簡單，節(jié)能環(huán)保，可以連續(xù)化、高效制備鈦 管，有效降低缺陷損失和生產(chǎn)成本，還能防止設(shè)備損壞的耐高溫防粘結(jié)涂料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在鈦管乳制過程中，可以減少鈦管表面缺 陷，降低生產(chǎn)成本，提高鈦管表面質(zhì)量，可以連續(xù)化生產(chǎn)的水性耐高溫防鈦-鋼粘結(jié)涂料。
[0006] 本發(fā)明水性耐高溫防粘鈦涂料，含有以下重量份成分:水性成膜劑50~150份，Zn 粉0~50份，F(xiàn)e粉30~80份，AI2O3粉400~450份，F(xiàn)e2〇3粉250~350份。
[0007] 進(jìn)一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性耐高溫防粘鈦涂料，含有以下重量份 成分：水性成膜劑50~150份，Zn粉10~50份，F(xiàn)e粉50份，AI2O3粉400~450份，F(xiàn)e2〇3粉250~ 350份;優(yōu)選含有以下重量份成分:水性成膜劑100份，Zn粉50份，F(xiàn)e粉50份，Al 2〇3粉450份， Fe2〇3 粉350份。
[0008] 進(jìn)一步的，上述水性耐高溫防粘鈦涂料，還含有以下重量份成分：固化劑1~2份， 分散劑〇. 5~1份，水1~5份;優(yōu)選為固化劑1份，分散劑0.5份，水5份。
[0009] 進(jìn)一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性耐高溫防粘鈦涂料，由以下重量份成 分組成：水性成膜劑50~150份，Zn粉10~50份，F(xiàn)e粉50份，Al 2〇3粉400~450份，F(xiàn)e2〇3粉250 ~350份，固化劑1~2份，分散劑0.5~1份，水1~5份;優(yōu)選含有以下重量份成分:水性成膜 劑100份，Zn粉50份，F(xiàn)e粉50份，Al 2〇3粉450份，F(xiàn)e2〇3粉350份，固化劑1份，分散劑0.5份，水5 份。
[0010] 上述水性耐高溫防粘鈦涂料，其中所述水性成膜劑為環(huán)氧樹脂、水性聚氨酯漆、水 性丙烯酸乳膠漆、水性醇酸漆中的至少一種。
[0011] 上述水性耐高溫防粘鈦涂料，其中所述固化劑為si〇2、水玻璃、Al2(HP〇4)3中的至 少一種，優(yōu)選為Si〇2;所述分散劑為聚乙烯醇、水解馬來酸酐、硬脂酸鋇中的至少一種，優(yōu)選 為聚乙烯醇。
[0012] 進(jìn)一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性耐高溫防粘鈦涂料，其中所述水性耐 高溫防粘鈦涂料的pH值為7.5~9.5;固含量為85~90%，優(yōu)選為87 %。
[0013] 本發(fā)明還提供一種水性耐高溫防粘鈦涂料在鈦管乳制中的應(yīng)用。
[0014] 上述水性耐高溫防粘鈦涂料在鈦管乳制中的應(yīng)用，在室溫下，將水性耐高溫防粘 鈦涂料涂覆在鋼鐵設(shè)備表面、乳輥表面或絞盤表面，形成0.2~0.4mm厚的膜層；優(yōu)選為 0.3mm〇
[0015] 上述水性耐高溫防粘鈦涂料在鈦管乳制中的應(yīng)用，采用氣壓噴涂、真空噴涂或者 手工刷涂的方式進(jìn)行涂覆。
[0016]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明還具有如下有益效果：
[0017] (1)本發(fā)明涂層能保證鈦管在900°C乳制或穿孔過程中，不與鋼鐵設(shè)備乳輥或絞盤 發(fā)生粘結(jié)反應(yīng)，提高鈦材加工的成材率和生產(chǎn)效率；
[0018] (2)本發(fā)明使用生產(chǎn)工藝簡單、易操作，可以在裝有氣壓噴涂、真空噴涂和刷涂設(shè) 備的生產(chǎn)線上使用；
[0019] (3)本產(chǎn)品為水性環(huán)保耐高溫防粘結(jié)涂料，涂料中不含有RoHS質(zhì)量中限制的有害 元素，同時，本品在空氣中沒有有毒物質(zhì)揮發(fā)，不影響施工環(huán)境等的環(huán)保功效；
[0020] (4)本發(fā)明水性耐高溫防粘鈦涂料可以使用時現(xiàn)場配制，配制時間段，簡單可行； 也可以配制生產(chǎn)后，室溫下，涂料穩(wěn)定放置穩(wěn)定性可達(dá)到6個月以上。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 本發(fā)明水性耐高溫防粘鈦涂料，含有以下重量份成分:水性成膜劑50~150份，Zn 粉0~50份，F(xiàn)e粉30~80份，AI2O3粉400~450份，F(xiàn)e2〇3粉250~350份。
[0022] 進(jìn)一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性耐高溫防粘鈦涂料，含有以下重量份 成分：水性成膜劑50~150份，Zn粉10~50份，F(xiàn)e粉50份，Al 2〇3粉400~450份，F(xiàn)e2〇3粉250~ 350份;優(yōu)選含有以下重量份成分:水性成膜劑100份，Zn粉50份，F(xiàn)e粉50份，Al 2〇3粉450份， Fe2〇3 粉350份。
[0023] 進(jìn)一步的，上述水性耐高溫防粘鈦涂料，還含有以下重量份成分：固化劑1~2份， 分散劑〇. 5~1份，水1~5份;優(yōu)選為固化劑1份，分散劑0.5份，水5份。
[0024] 進(jìn)一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性耐高溫防粘鈦涂料，由以下重量份成 分組成：水性成膜劑50~150份，Zn粉10~50份，F(xiàn)e粉50份，Al 2〇3粉400~450份，F(xiàn)e2〇3粉250 ~350份，固化劑1~2份，分散劑0.5~1份，水1~5份;優(yōu)選含有以下重量份成分:水性成膜 劑100份，Zn粉50份，F(xiàn)e粉50份，Al2〇3粉450份，F(xiàn)e2〇3粉350份，固化劑1份，分散劑0.5份，水5 份。
[0025]上述水性耐高溫防粘鈦涂料，其中所述水性成膜劑為環(huán)氧樹脂、水性聚氨酯漆、水 性丙烯酸乳膠漆、水性醇酸漆中的至少一種。
[0026]上述水性耐高溫防粘鈦涂料，其中所述固化劑為Si02、水玻璃、Al2(HP〇4)3中的至 少一種，優(yōu)選為Si〇2;所述分散劑為聚乙烯醇、水解馬來酸酐、硬脂酸鋇中的至少一種，優(yōu)選 為聚乙烯醇。
[0027] 進(jìn)一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性耐高溫防粘鈦涂料，其中所述水性耐 高溫防粘鈦涂料的pH值為7.5~9.5;固含量為85~90 %，優(yōu)選為87 %，這樣能保證乳制設(shè)備 表面形成均勻的高溫防粘結(jié)保護(hù)膜層。
[0028] 本發(fā)明還提供一種水性耐高溫防粘鈦涂料在鈦管乳制中的應(yīng)用。
[0029]上述水性耐高溫防粘鈦涂料在鈦管乳制中的應(yīng)用，在室溫下，將水性耐高溫防粘 鈦涂料涂覆在鋼鐵設(shè)備表面、乳輥表面或絞盤表面，形成0.2~0.4mm厚的膜層；優(yōu)選為 〇 · 3mm。當(dāng)膜層附著量不到0 · 20mm時，在乳制或穿孔過程中，鈦錠旋轉(zhuǎn)、粘貼造成涂層附著量 厚度逐漸降低，所以要保證有足夠的涂層厚度，防止被鈦管全部粘掉，得不到充分的耐高溫 氧化保護(hù)。若膜層附著量超過〇. 40mm時，成本升高。
[0030] 上述水性耐高溫防粘鈦涂料在鈦管乳制中的應(yīng)用，采用氣壓噴涂、真空噴涂或者 手工刷涂的方式進(jìn)行涂覆在鋼鐵設(shè)備表面、乳輥表面或者絞盤表面后，形成的膜層在室溫 下，5~lOmin內(nèi)快速固化；由于固體份高，不會出現(xiàn)膜層流淌、流掛等現(xiàn)象，涂層附著性非常 好，無論是在濕膜下還是干膜時，涂層附著性都能滿足鈦錠輥道振動機(jī)摩擦的需要，不會出 現(xiàn)涂層掉皮或掉粉現(xiàn)象;對于涂敷方法、干燥方法等沒有特別限定，涂覆方式可以根據(jù)現(xiàn)場 實(shí)際情況需要進(jìn)行相應(yīng)施工方式。
[0031] 本發(fā)明水性耐高溫防粘鈦涂料的制備方法無特殊要求，可以采用本領(lǐng)域常用的各 種方法，只要將各組分混合均勻即可，可現(xiàn)用現(xiàn)配。但本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選 采用如下方法制備水性耐高溫防粘鈦涂料，能夠使各組分混合得更均勻。具體方法為:先將 水性水性成膜劑與水混合進(jìn)行稀釋，然后在攪拌下，緩慢加入鋅粉、鐵粉、三氧化二鐵粉和 三氧化二鋁粉，然后再加入固化劑，攪拌均勻，再加入分散劑，攪拌至呈均勻穩(wěn)定相即可。
[0032] 固化過程中，僅需除去附著在鍍層表面的水分，因而不需要再添加任何促進(jìn)劑，主 要固化方式是自然固化，為了節(jié)約固化時間，也可以使用熱風(fēng)干燥或感應(yīng)加熱等方法，涂層 固化后，涂層不會出現(xiàn)掉粉和龜裂現(xiàn)象。
[0033]本發(fā)明制備的涂料耐高溫原理為：當(dāng)溫度達(dá)到900°C時，有機(jī)涂層開始緩慢被燃燒 掉，但是Fe開始慢慢熔化變軟，此時能把涂層中的Al2〇3粉固定在乳輥或絞盤表面，起到隔熱 的作用；涂層中的A1與Ti發(fā)生合金化反應(yīng)，形成TiAl 3合金層，該層物質(zhì)非常致密，能隔絕機(jī) 體鈦和外界(鋼鐵)鐵元素等物質(zhì)發(fā)生粘結(jié)反應(yīng)，達(dá)到防治發(fā)生鈦-鋼粘結(jié)的作用。
[0034] 耐高溫防鈦-鋼粘結(jié)涂料使用的溫度沒有特別限制，但由于本發(fā)明的處理劑的溶 劑是水，保證水不結(jié)冰及汽化的溫度條件即可，在常溫下使用。
[0035] 本發(fā)明一種耐高溫防鈦-鋼粘結(jié)涂料，在線直接噴涂在乳制絞盤表面，能迅速固 化，形成自干型涂層，該涂層能保證鈦管在900°C高溫下，表面不與鋼鐵表面發(fā)生粘結(jié)生成 TiFe相，能有效降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效益，更主要的提高產(chǎn)品精度尺寸和表面質(zhì)量;本 發(fā)明提供的相應(yīng)涂裝工藝技術(shù)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和廣闊的推廣應(yīng)用前景。
[0036]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的描述，并不因此將本發(fā)明限 制在所述的實(shí)施例范圍之中。
[0037] 實(shí)施例1
[0038] 按照表1中各原料及其重量配比制備水性耐高溫防粘鈦涂料：
[0039] 表1水性耐高溫防粘鈦涂料的原料及其配比
[0040]
[0042] 其中，K1~K5為實(shí)驗(yàn)組，D1~D2為對照組，另設(shè)置一個空白對照組D3(即不涂涂料 直接乳制），且其中水性成膜劑為環(huán)氧樹脂（固含量為50%);固化劑為Si02,分散劑為聚乙 烯醇。本發(fā)明制備的水性耐高溫防粘鈦涂料pH值為7.5~9.5;固含量為85~90%。
[0043]其制備方法為：在常溫常壓下，將水性成膜劑、Zn粉、Fe粉、AI2O3粉，F(xiàn)e2〇3粉，加入 到容器中，加入過程中不斷攪拌，攪拌均勻后加入固化劑、分散劑和水，攪拌均勻，待溶液呈 均勻穩(wěn)定相，即得水性耐高溫防粘鈦涂料。
[0044] 將上述各組制備的水性耐高溫防粘鈦涂料采用氣壓噴涂、真空噴涂或者手工刷涂 的方式進(jìn)行涂覆在鋼鐵設(shè)備表面、乳輥表面或者絞盤表面后，在室溫下自然干燥、固化10~ 15min，得到厚度為0.2~0.4mm的膜層。在900°C下進(jìn)行鈦管乳制。乳制后得到的鈦管表面質(zhì) 量良好，鈦管與乳輥、絞盤等不黏連，具體對比情況如下：
[0045] 表2水性耐高溫防粘鈦涂料及對照組測試性能
[0046]
[0047] 從表2中可以看出，采用實(shí)施例K1~K5的涂料涂覆設(shè)備，乳制后得到的鈦管表面質(zhì) 量良好，鈦管與乳輥、絞盤等幾乎不粘結(jié)。不涂覆任何涂料（即空白對照組D3)的乳輥或絞 盤，乳制后得到的鈦管，鈦管表面缺陷嚴(yán)重，設(shè)備也會有一定程度的粘鈦，需要打磨后才能 繼續(xù)使用。采用D1、D2的涂料涂覆設(shè)備，乳制后的鈦管表面缺陷率依舊較高，不能很好的防 止欽鋼粘結(jié)。
[0048]設(shè)計年產(chǎn)1萬噸產(chǎn)能，以每個鈦錠(坯子）1.5噸計算，每年要生產(chǎn)6300個左右的鈦 坯錠，以每個鈦錠出現(xiàn)鈦鋼粘結(jié)5mm~20mm深度計算，每個鈦錠要切削掉100~200公斤，以 鈦錠80000元/噸計算，每個鈦錠因粘鈦切削部分損失在8000~16000元之間，同時，還要花 費(fèi)大量的人力、物力進(jìn)行切削，額外增加生產(chǎn)成本和生產(chǎn)時間，而采用本技術(shù)，將為鈦管及 其他鈦合金產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)約大量的生產(chǎn)成本，以每個鈦錠乳制過程中使用涂料2~5kg計 算，每涂料價格按20萬/噸計算，本技術(shù)的新增效益見下式所示：
[0049] W-每年鈦錠的生產(chǎn)量:以1萬噸計算，約每年生產(chǎn)6300個鈦錠；
[0050] A-每個鈦錠因粘鈦-鋼層問題切削的量:按50Kg計算/鈦錠；
[0051] P1-鈦錠的成本:80元/Kg;
[0052] W1-噴涂耐高溫防粘結(jié)涂層的消耗量，3Kg/錠；
[0053] P2-每噸耐高溫防粘結(jié)涂層價格:按200元/Kg計算；
[0054] Y-每年采用本技術(shù)產(chǎn)生的新增效益：
[0055] 貝 1J:
[0056] Y=(P1XA-W1XP2)XW
[0057] =(4000-600)X 6300
[0058] =2142(萬元）
[0059] 可見，本發(fā)明提供的涂料具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和廣闊的推廣應(yīng)用前景。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 水性耐高溫防粘鈦涂料，其特征在于:含有以下重量份成分:水性成膜劑50~150份， Zn粉0~50份，F(xiàn)e粉30~80份，Ah〇3粉400~450份，F(xiàn)e2〇3粉250~350份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述水性耐高溫防粘鈦涂料，其特征在于:含有以下重量份成分:水 性成膜劑50~150份，Zn粉10~50份，F(xiàn)e粉50份，Al 2〇3粉400~450份，F(xiàn)e2〇3粉250~350份;優(yōu) 選含有以下重量份成分:水性成膜劑1〇〇份，Zn粉50份，F(xiàn)e粉50份，Al 2〇3粉450份，F(xiàn)e2〇3粉350 份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述水性耐高溫防粘鈦涂料，其特征在于:還含有以下重量份成 分:固化劑1~2份，分散劑0.5~1份，水1~5份;優(yōu)選為固化劑1份，分散劑0.5份，7K5份。4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述水性耐高溫防粘鈦涂料，其特征在于：由以下重量份 成分組成：水性成膜劑50~150份，Zn粉10~50份，F(xiàn)e粉50份，Al 2〇3粉400~450份，F(xiàn)e2〇3粉 250~350份，固化劑1~2份，分散劑0.5~1份，水1~5份;優(yōu)選含有以下重量份成分:水性成 膜劑100份，Zn粉50份，F(xiàn)e粉50份，Al 2〇3粉450份，F(xiàn)e2〇3粉350份，固化劑1份，分散劑0.5份，水 5份。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述水性耐高溫防粘鈦涂料，其特征在于:所述水性成膜 劑為環(huán)氧樹脂、水性聚氨酯漆、水性丙烯酸乳膠漆、水性醇酸漆中的至少一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述水性耐高溫防粘鈦涂料，其特征在于:所述固化劑為 Si02、水玻璃、Al2(HP〇4)3中的至少一種，優(yōu)選為Si02;所述分散劑為聚乙烯醇、水解馬來酸 酐、硬脂酸鋇中的至少一種，優(yōu)選為聚乙烯醇。7. 根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述水性耐高溫防粘鈦涂料，其特征在于:所述水性耐高 溫防粘鈦涂料的pH值為7.5~9.5;固含量為85~90%，優(yōu)選為87 %。8. 權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述水性耐高溫防粘鈦涂料在鈦管乳制中的應(yīng)用。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述應(yīng)用，其特征在于:在室溫下，將水性耐高溫防粘鈦涂料涂覆在 鋼鐵設(shè)備表面、乳輯表面或絞盤表面，形成〇. 2~0.4mm厚的膜層;優(yōu)選為0.3mm。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述應(yīng)用，其特征在于:采用氣壓噴涂、真空噴涂或者手工刷涂的方 式進(jìn)行涂覆。
【文檔編號】C09D7/12GK106010132SQ201610600295
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月27日
【發(fā)明人】許哲峰, 鄭昊青, 徐權(quán), 肖聰, 李軍
【申請人】攀鋼集團(tuán)研究院有限公司