CN1120867C - 一种用于金属材料表面的耐热、耐酸涂料 - Google Patents

Abstract

一种用于金属材料表面的耐热、耐酸涂料，其特征在于涂料中各成份的重量百分含量为：聚苯硫醚树脂40～60，聚四氟乙烯树脂5～15，填料余量；填料选自钛白粉、刚玉粉、硅灰石粉、铬绿、石英砂、矿黑粉、氧化锌、滑石粉之一种或几种。本发明处理后的金属材料在高温及高浓度硫酸的苛刻环境中，具有良好的耐腐蚀性。

Description

一种用于金属材料表面的耐热、耐酸涂料

本发明涉及材料表面的防护处理技术，特别提供了一种用于金属材料表面的耐热、耐酸涂料。

在工业生产中，由于燃烧了含硫的燃料，如重油、煤常引起一些设备如省煤器、空气预热器、烟道废气余热锅炉等的腐蚀破坏。

原料油中通常含有2～3％的硫，燃烧中绝大部分形成SO₂，SO₂中约有1～5％在一定条件氧化成SO₃。干燥的SO₃对设备几乎不发生作用，但它与烟气中的水蒸汽结合形成H₂SO₄蒸汽时，大幅度提高了烟气的露点，另一方面，为提高加热设备的热效率，必须尽可能地降低烟气的出口温度，以最大限度地回收热量，这样有可能使接触烟气的装置的表面温度低于露点，从而发生酸液的凝结并强烈腐蚀金属。其腐蚀的部位常为这些设备的低温端，因此目前对于150～200℃的废气，由于没有回收而浪费的热量是巨大的，例如在石油工业中约达15％，在钢铁工业中约达60～70％。

目前，针对硫酸露点腐蚀，国内外主要采用以下的方法进行防护：

1.采取高温设计，使其在高于露点状态下工作，但这种方法限制了热量回收，而且经过一段时间一到露点以下，就会产生腐蚀。

2.国外有采用Ni基超合金，但价格十分昂贵。

3.玻璃管换热交换器虽然耐蚀性较好，但有损坏及压力受限制的问题。

4.耐蚀无机非金属涂层，如陶瓷涂层提供了优异的抗酸性，但涂层易出现针孔和小缺陷，必须使用特殊方法涂覆，花费高，更换设备困难。

5.耐蚀有机涂层曾是国内外研究的热点，它们的共同优势是与H₂SO₄几乎不发生反应，耐蚀性最佳，但一般的有机涂层在高温浓硫酸的环境中耐蚀性较差，且受高温气体的烘烤，涂料易剥落，因此有机涂层在换热器上使用受限制，目前的使用温度多数在150℃以下。

本发明的目的在于提供一种金属材料的耐热、耐酸涂料，经该涂料表面处理后的金属材料在高温及高浓度硫酸的苛刻环境中，如在余热回收装置、烟道、烟筒等的硫酸露点腐蚀环境下，具有良好的耐腐蚀性。

本发明提供了一种用于金属材料表面的耐热、耐酸涂料，其特征在于涂料中各成份的重量百分含量为：

聚苯硫醚树脂       40～60

聚四氟乙烯树脂     5～15

填料               余量

填料选自钛白粉、刚玉粉、硅灰石粉、铬绿、石英砂、矿黑粉、氧化锌、滑石粉之一种或几种。

聚苯硫醚具有优良的耐高温化学介质腐蚀性，高耐磨，高电绝缘等优越的物理性能，涂层与钢铁，不锈钢等金属有极优良的粘结力，特别可用于搪玻璃设备不能用的冷热骤变的使用情况。本发明具有如下特点：

1.经本发明处理后的金属材料，可在10～90％硫酸中(室温至沸点)的环境下使用，还可在气体中室温至250℃(短时300℃)的环境下使用。

2.涂层具有良好的粘附性，在高温气体环境中不易剥落。

3.涂层具有良好的韧性，在温度骤变的情况下不易开裂脱落。

4.经涂装后的金属材料表面的光洁度提高，此外由于涂料中混入PTFE，增加了涂层的不粘性，涂层厚度较薄，且加入导热填料，不降低换热器的传热效率。

下面通过实施例详述本发明。

实施例1

涂料成分：

聚苯硫醚树脂  50  聚四氟乙烯树脂  10    铬绿   20

氧化锌     14     碳黑        0.5    石英砂   5.5

实施例2

涂料成分：

聚苯硫醚树脂  50  聚四氟乙烯树脂  10    钛白    20

滑石粉    14      碳黑    0.5        刚玉粉    5.5

实施例3

涂料成分：

聚苯硫醚树脂  50  聚四氟乙烯树脂  10    硅灰石 20

石英砂     14     石黑      0.5     刚玉粉    5.5

比较例1碳素钢试样

比较例2在与实例相同的钢板表面上涂覆500μ的有机硅涂料，在250℃下烘烤1小时。

比较例3在与实例相同的钢板表面上涂覆酚醛·环氧熔融结合粉末涂料，预热温度为280℃，在220℃下烘烤1.5小时。

试验1

在尺寸为100×100mm的钢板表面涂覆耐高温硅油(＞400℃)，预热至350～380℃，将涂料喷涂到预热的钢板表面，形成厚度约为1mm的涂层，在300～340℃下烘烤2小时。待塑化完毕后，将涂层从金属基材上撕下，用丙酮除去硅油，制成尺寸为20×20mm的自由膜试样，在160℃85％H₂SO₄溶液中连续浸泡24小时，取出后测试样增重率(％)，结果如表1所示。

     表1

	实    例			比  较  例
								1	2	3	碳钢	有机硅	酚醛·环氧
外观	完好	完好	完好	锈蚀	涂层龟裂，脱落	涂层全部脱落
							增重(ΔG％)	2.24	2.62	1.36	-48.5	-9.7

试验2

按下述步骤对金属基材进行涂装：

将尺寸为20×10×3mm的试样(碳素钢)去油，喷砂，除污除锈，预热至350～380℃。将试样的所有外表涂覆厚度约为500μ的聚苯硫醚涂层，在300～340℃下烘烤2小时。将上述涂装好的试样，用电火花检测仪测漏，将没有漏点的试样放在硫酸露点腐蚀加速实验(即硫酸-活性炭实验)装置中进行试验。试样浸入80％硫酸和活性炭的糊状混合物中，其比例为3.3毫升配1克活性炭。气体流量为1000毫升/分，其中SO₂为3％，其余为水分和空气。试验温度为110℃。实验结果和实际锅炉金属表面温度为70～110℃燃烧4008小时的结果相当。实验结果如表2所示。

      表2

	实    例			比  较  例
								1	2	3	碳钢	有机硅	酚醛·环氧
外观	完好	完好	完好	锈蚀	涂层龟裂，脱落	涂层全部脱落
							增重(ΔG％)	0.12	0.14	0.10	-4.6	-5.0

试验3

按试验2所述方法对尺寸为30×10×3mm的碳素钢试样进行涂装。将涂装好的试样放于某炼油厂空气预热器装置中，进行现场挂片试验。八个月现场挂片试验结果如表3所示。

     表3

	实    例			比   较   例
							1	2	3	碳钢	有机硅
外观	完好	完好	完好	锈蚀	涂层龟裂，脱落
						增重(ΔG％)	0.07	0.05	0.07	-0.5	-1.8

试验结果表明，经本方法处理的钢材在高温浓硫酸环境下具有很好的耐蚀性能，且具有至少一年以上的耐久性，表明该方法明显改善了金属基材在硫酸露点腐蚀环境下的耐蚀性能。

Claims (1)

1.一种用于金属材料表面的耐热、耐酸涂料，其特征在于涂料中各成份的重量百分含量为：

聚苯硫醚树脂      40～60

聚四氟乙烯树脂    5～15

填料              余量

填料选自钛白粉、刚玉粉、硅灰石粉、铬绿、石英砂、矿黑粉、氧化锌、滑石粉之一种或几种。