CN102992813A

CN102992813A - 一种高温釉面涂料、其制备方法及粘结剂和使用方法

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Publication number: CN102992813A
Application number: CN2012105468076A
Authority: CN
Inventors: 潘亚莉; 杨柯
Original assignee: SICHUAN KEDA ENENGY SAVING TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SICHUAN KEDA ENENGY SAVING TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-12-17
Filing date: 2012-12-17
Publication date: 2013-03-27
Anticipated expiration: 2032-12-17
Also published as: CN102992813B

Abstract

本发明公开了一种高温釉面涂料、其制备方法及粘结剂和使用方法，目的在于解决现有的远红外节能涂料耐高温性能差，在高温区发射率和吸收率不高，且不稳定，容易衰减的问题，该高温釉面涂料具有辐射传热效果好、表面黑度高（发射率大于0.95）等特点，在长期的使用过程中，具有发射率和吸收率稳定，不衰减，使用寿命长的优点。同时，配合本发明的粘结剂的使用，能够使涂料与基体紧密结合，增强其附着力，高温烧结后，其能够在基体上形成釉面陶瓷聚合体，具有坚硬耐磨，不脱落，使用寿命长的优点，一般涂料无法覆盖的表面，本发明的涂料也能均匀覆盖。

Description

一种高温釉面涂料、其制备方法及粘结剂和使用方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，尤其是耐高温、抗氧化、耐磨损，且具有陶瓷化、高发射率的涂料领域，具体为一种高温釉面涂料、其制备方法及粘结剂和使用方法。

背景技术

现有的工业加热炉窑大多采用耐火砖、浇注料、耐火纤维筑成。加热炉窑的内壁受高温气流的冲刷与腐蚀，致使加热炉窑的使用寿命较短。同时，构筑加热炉窑的耐火砖、浇注料、耐火纤维等材料，其发射效率低，能耗大，加热效率低。为了使被加热工件获得的热量增加，就必须加大炉内辐射传热，提高炉窑内壁的发射率。

为了改善上述问题，目前国内外开始采用远红外节能涂料，主要包括第一代（粒度大、粘度差、节能低）和第二代（微米级）。然而，现有的远红外节能涂料都属于传统黑体技术，耐高温性能差，在高温区发射率和吸收率不高，且不稳定，容易衰减。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种高温釉面涂料、其制备方法及粘结剂和使用方法，本发明提供的高温釉面涂料具有辐射传热效果好、表面黑度高（发射率大于0.95）等特点，在长期的使用过程中，具有发射率和吸收率稳定，不衰减，使用寿命长的优点。同时，配合本发明的粘结剂的使用，能够使涂料与基体紧密结合，增强其附着力，高温烧结后，其能够在基体上形成釉面陶瓷聚合体，具有坚硬耐磨，不脱落，使用寿命长的优点，一般涂料无法覆盖的表面，本发明的涂料也能均匀覆盖。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种高温釉面涂料，由如下重量份的原料制备而成：80-400份碳化硅，10-150份二氧化硅，5-50份三氧化二铁，20-200份棕刚玉，20-200份氧化铬，5-90份三氧化二锰，10-100份二氧化钛，6-55份氧化钴，6-100份氧化铈，50-300份氧化锆，200-300份硅酸锆，5-50份高岭土，4-35份滑石。

作为优选，由如下重量份的原料制备而成：215份碳化硅，80份二氧化硅，15份三氧化二铁，70份棕刚玉，100份氧化铬，55份三氧化二锰，30份二氧化钛，20份氧化钴，35份氧化铈，120份氧化锆，225份硅酸锆，20份高岭土，15份滑石。

作为优选，原料的细度如下：碳化硅、二氧化硅、三氧化二铁、棕刚玉、氧化铬、三氧化二锰的细度分别为800-1000目，二氧化钛、氧化钴、氧化铈、氧化锆、硅酸锆、高岭土、滑石的细度分别为600-800目。

上述高温釉面涂料的制备方法，包括如下步骤：

（a）、按配比称取各组分，将碳化硅、二氧化硅、三氧化二铁、棕刚玉、氧化铬、三氧化二锰、二氧化钛、氧化钴、氧化铈、氧化锆、硅酸锆放入球磨机中混合、研磨成粉；

（b）、将步骤a制备的粉料放入烧结炉中烧结，烧结温度为1200℃-1300℃，时间为2-3h，再冷却至室温；

（c）、将步骤b烧结后的物料放入球磨机中进行研磨，研磨至物料的粒径变为200-300nm；

（d）、将高岭土、滑石加入步骤c研磨后的物料中，搅拌均匀，搅拌时间为0.5-2h，搅拌速度为1000-1300转/分钟；

（e）、将步骤d搅拌后的物料放入研磨机中研磨10-30min，即得产品。

用于上述高温釉面涂料的粘结剂，由如下重量份的组分组成：150-350份硅溶胶，50-100份PA-80胶，100-250份水玻璃，100-130份羧甲基纤维素。

作为优选，由如下重量份的组分组成：220份硅溶胶，60份PA-80胶，125份水玻璃，120份羧甲基纤维素。

上述高温釉面涂料的使用方法，包括如下步骤：

（1）清理炉膛受热表面：去除炉膛受热表面的灰尘、污垢；

（2）喷涂处理液：清理炉膛受热表面后，用处理液对炉膛受热表面进行喷涂；

（3）喷涂涂料：将涂料与粘结剂按重量比1:3混合均匀，再涂抹于炉膛受热表面，涂层厚1-2mm，晾干；

（4）烧结固化：将炉膛内升温至100℃，保温3-5h，再升温至200℃，保温1.5-3h，继续升温至600℃，保温3-5h，再升温至1000℃，保温1.5-3h，即可。

所述步骤（2）中，处理液为水玻璃。

所述步骤（3）中，采用自然晾干，晾干的时间为16-30h。

所述步骤（4）中，将炉膛内升温至100℃，保温4h，再升温至200℃，保温2h，继续升温至600℃，保温4h，再升温至1000℃，保温2h，即可。

本发明以碳化硅、二氧化硅、三氧化二铁、棕刚玉、氧化铬、三氧化二锰、二氧化钛、氧化钴、氧化铈、氧化锆、硅酸锆、高岭土和滑石为原料，通过科学配比，从而制备出性能优越的高温釉面涂料。本发明所制得的高温釉面涂料的发射率较现有的涂料显著提高，同时使炉窖的加热效率大幅上升。

作为优选，本发明还提供高温釉面涂料的粘结剂。羧甲基纤维素可形成高粘度的胶体、溶液，有粘着、增稠、流动、乳化分散、赋形、保水、保护胶体、薄膜成型、耐酸、耐盐、悬浊等特性，PA-80胶具有耐高温、抗震动、抗剥落、耐高温气流冲刷的特点，并具有良好的红外线吸收能力和绝缘性。硅溶胶可以大大提高涂膜的耐碱性、硬度及其高温抗回粘性。水玻璃能够提高涂料的抗风化能力。与现有的单一粘结剂相比，本发明的粘结剂通过各组分之间的相互配合、优化配比，使粘结剂的整体性能得到了有效提高，通过粘结剂与涂料的有效配合，能够有效延长涂料的使用寿命。

作为优选，本发明还提供高温釉面涂料的使用方法，通过该方法能够使涂料在基体表面形成稳固的釉面，有效避免涂料的脱落，同时还能使涂料的厚度降低。

本发明的高温釉面涂料能够用于石化、机械、冶金、锅炉等行业的高温加热炉窑中，涂覆于各种工业加热炉炉膛内壁。本发明所制备的涂料粒径达到纳米级别，能够使涂料的黏度和抗热振性大幅提高，耐火度超过1700 ℃。同时，由于涂料颗粒的细化，成分均匀，在基体上的附着力强，能够使涂层的厚度降低，涂层不受基体热胀冷缩不同的影响，能够与基体牢固结合，涂层的使用寿命长达4年以上；还能大幅度降低涂层的表面能，使涂料表层不沾灰、不沾油、不易被污染及覆盖。本发明通过提高涂料的黑度、耐火度，使涂料的颗粒细化，能够显著提升涂料的发射率。本发明的涂料施工方便，能够减少加热炉的燃料消耗，节能效果显著，使用寿命长。

本发明所制备的高温釉面涂料的各项性能参数如下：发射率ε＞0.95；耐火度超过1700℃，低于1800℃；粘度＞17s；附着力优良；粒度＜1um，达到纳米级别；体积密度1.7-2.1g/cm³；线膨胀系数9×10⁶/℃；热膨胀系数0.8-1.0%；抗热震性（高温冷水急冷急热）﹥25次；使用温度1000-1750℃，耐高温、抗氧化、耐腐蚀性能优，节能率﹥8%，提高热效率3%-6%，使用寿命﹥4年。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

1、制备涂料

分别称取10kg碳化硅（CSi），1.5kg二氧化硅，0.8kg三氧化二铁，2.5kg棕刚玉，2.2kg氧化铬(Cr₂O₃)，1kg三氧化二锰，1.5kg二氧化钛(TiO₂)，0.8kg氧化钴(CoO)，0.8kg氧化铈(CeH₄O₄)，5kg氧化锆(ZrO₂)，22kg硅酸锆(ZrSiO₄)，0.9kg高岭土，1kg滑石。将除高岭土、滑石以外的各组分放入球磨机中混合、研磨成粉。将研磨后的粉料放入烧结炉中烧结，烧结温度为1200℃，时间为2h，冷却至室温。将烧结后的物料再次放入球磨机中进行二次研磨，研磨至物料的粒径变为200nm为止。再将高岭土、滑石加入到二次研磨后的物料中，搅拌0.6h，搅拌速度为1000转/分钟，使各组分混合均匀。最后将搅拌后的物料放入研磨机中研磨10min，即得产品。

2、涂料的使用，将本实施例的涂料应用于轧钢和锻钢加热炉

（1）清理炉膛受热表面：去除炉膛受热表面的灰尘、污垢，如是金属基体，应用手工或机械方法去除氧化皮。

（2）喷涂处理液：向清理后的炉膛受热表面喷涂处理液，处理液为水玻璃。

（3）喷涂涂料：将涂料和粘结剂按1:3的重量比混合均匀，再涂抹于炉膛受热表面，涂层厚1-2mm，自然晾干。

（4）烧结固化：将炉膛内升温至100℃，保温3h，再升温至200℃，保温2h，继续升温至600℃，保温5h，再升温至1000℃，保温1.5h，即可。

其中，粘结剂的制备方法如下：分别称取60kg硅溶胶、20kg PA-80胶、30kg羧甲基纤维素、40kg水玻璃，混合均匀即可。即：粘结剂中组分的组成为：240份硅溶胶，80份PA-80胶， 120份羧甲基纤维素、160份水玻璃。硅溶胶购自青岛海洋化工有限公司。

对比实施例1

其他与实施例1相同，其中粘结剂为硅溶胶。

实施例1与对比实施例1、2的实验结果如下：用硅溶胶作粘接剂的涂料流动性差、气泡不易消除，涂料的品质易受环境温度和湿度的影响，干燥时间较长。使用硅溶胶、羧甲基纤维素、PA-80胶及水玻璃的混合溶液做涂料粘接剂，涂料的流动性大大改善，稳定性提高，干燥时间缩短一半，提高了效率。

同时，将PA-80胶、水玻璃、甲基纤维素分别作为粘结剂，进行测试。结果表明：采用本发明的复合粘结剂时，其性能显著优于单一的粘结剂。

实施例2

1、制备涂料

分别称取35kg碳化硅，8.4kg二氧化硅，4.2kg三氧化二铁，11.2kg棕刚玉，14kg氧化铬，5.6kg三氧化二锰，7kg二氧化钛，3kg氧化钴，7kg氧化铈，12.4kg氧化锆，25.2kg硅酸锆，4.2kg高岭土，2.8kg滑石。将除高岭土、滑石以外的各组分放入球磨机中混合、研磨成粉。将研磨后的粉料放入烧结炉中烧结，烧结温度为1300℃，时间为3h，冷却至室温。将烧结后的物料再次放入球磨机中进行二次研磨，研磨至物料的粒径变为300nm为止。再将高岭土、滑石加入到二次研磨后的物料中，搅拌1.8h，搅拌速度为1200转/分钟，使各组分混合均匀。最后将搅拌后的物料放入研磨机中研磨15min，即得产品。

2、涂料的使用，将本实施例的涂料应用于电站锅炉及高温锅炉

（2）喷涂处理液：向清理后的炉膛受热表面喷涂水玻璃。

（4）烧结固化：将炉膛内升温至100℃，保温4.5h，再升温至200℃，保温3h，继续升温至600℃，保温5h，再升温至1000℃，保温3h，即可。

其中，粘结剂的制备方法如下：分别称取150kg硅溶胶， 35kgPA-80胶， 100kg水玻璃，80kg羧甲基纤维素，混合均匀即可。

实施例3

1、制备涂料

分别称取21.5kg碳化硅，8kg二氧化硅，1.5kg三氧化二铁，7kg棕刚玉，10kg氧化铬，5.5kg三氧化二锰，3kg二氧化钛，2kg氧化钴，3.5kg氧化铈，12kg氧化锆，22.5kg硅酸锆，2kg高岭土，1.5kg滑石。各组分原料的细度如下：碳化硅、二氧化硅、三氧化二铁、棕刚玉、氧化铬、三氧化二锰的细度分别为800-1000目，二氧化钛、氧化钴、氧化铈、氧化锆、硅酸锆、高岭土、滑石的细度分别为600-800目。

将除高岭土、滑石以外的各组分放入球磨机中混合、研磨成粉。将研磨后的粉料放入烧结炉中烧结，烧结温度为1250℃，时间为3h，冷却至室温。将烧结后的物料再次放入球磨机中进行二次研磨，研磨至物料的粒径变为200nm为止。再将高岭土、滑石加入到二次研磨后的物料中，搅拌2h，搅拌速度为1200转/分钟，使各组分混合均匀。最后将搅拌后的物料放入研磨机中研磨30min，即得产品。

2、涂料的使用

（2）喷涂处理液：向清理后的炉膛受热表面喷涂水玻璃。

（4）烧结固化：将炉膛内升温至100℃，保温4h，再升温至200℃，保温2h，继续升温至600℃，保温4h，再升温至1000℃，保温2h，即可。

其中，粘结剂的制备方法如下：分别称取110kg硅溶胶，20kgPA-80胶，60kg水玻璃，50kg羧甲基纤维素，混合均匀即可。

本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。

Claims

1.一种高温釉面涂料，其特征在于，由如下重量份的原料制备而成：80-400份碳化硅，10-150份二氧化硅，5-50份三氧化二铁，20-200份棕刚玉，20-200份氧化铬，5-90份三氧化二锰，10-100份二氧化钛，6-55份氧化钴，6-100份氧化铈，50-300份氧化锆，200-300份硅酸锆，5-50份高岭土，4-35份滑石。

2.根据权利要求1所述的高温釉面涂料，其特征在于，由如下重量份的原料制备而成：215份碳化硅，80份二氧化硅，15份三氧化二铁，70份棕刚玉，100份氧化铬，55份三氧化二锰，30份二氧化钛，20份氧化钴，35份氧化铈，120份氧化锆，225份硅酸锆，20份高岭土，15份滑石。

3.根据权利要求1所述的高温釉面涂料，其特征在于，原料的细度如下：碳化硅、二氧化硅、三氧化二铁、棕刚玉、氧化铬、三氧化二锰的细度分别为800-1000目，二氧化钛、氧化钴、氧化铈、氧化锆、硅酸锆、高岭土、滑石的细度分别为600-800目。

4.根据权利要求1-3任一所述高温釉面涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.根据权利要求1-3任一所述高温釉面涂料的粘结剂，其特征在于，由如下重量份的组分组成：150-350份硅溶胶，50-100份PA-80胶，100-250份水玻璃，100-130份羧甲基纤维素。

6.根据权利要求5所述高温釉面涂料的粘结剂，其特征在于，由如下重量份的组分组成：220份硅溶胶，60份PA-80胶，125份水玻璃，120份羧甲基纤维素。

7.根据权利要求1-3任一所述高温釉面涂料的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）清理炉膛受热表面：去除炉膛受热表面的灰尘、污垢；

8.根据权利要求7所述高温釉面涂料的使用方法，其特征在于，所述步骤（2）中，处理液为水玻璃。

9.根据权利要求7所述高温釉面涂料的使用方法，其特征在于，所述步骤（3）中，采用自然晾干，晾干的时间为16-30h。

10.根据权利要求7所述高温釉面涂料的使用方法，其特征在于，所述步骤（4）中，将炉膛内升温至100℃，保温4h，再升温至200℃，保温2h，继续升温至600℃，保温4h，再升温至1000℃，保温2h，即可。