耐热腐蚀搪瓷涂层及其制备方法技术

本发明专利技术属于搪瓷材料技术领域，具体涉及一种耐热腐蚀搪瓷涂层及其制备方法。针对现有的搪瓷涂层高温下易脱落、耐热性能不佳等问题，本发明专利技术提供一种耐热腐蚀搪瓷涂层及其制备方法。本发明专利技术制备耐热腐蚀搪瓷涂层先在金属基体表面烧制出搪瓷底釉层，再将搪瓷面釉浆料喷涂于烧制好的搪瓷涂层表面，经130～150℃干燥，900～950℃搪烧12～15min，制得耐热腐蚀搪瓷涂层。本发明专利技术的耐热腐蚀搪瓷涂层属于惰性氧化物系，具有丰满度好，极低的氧迁移速率，具有良好的热稳定性和抗氧化性，耐酸碱、耐腐蚀效果好。

Heat-resistant corrosion enamel coating and preparation method thereof

The invention belongs to the technical field of enamel materials, in particular to a heat-resistant and corrosion-resistant enamel coating and a preparation method thereof. The invention provides a heat-resistant corrosion-resistant enamel coating and a preparation method for the existing enamel coating, which is easy to fall off at high temperature and has poor heat resistance. The heat-resistant corrosion-resistant enamel coating is prepared by firing the enamel primer on the metal substrate surface, then spraying the enamel surface glaze slurry on the surface of the fired enamel coating, drying at 130-150 C, and firing at 900-950 C for 12-15 minutes, to obtain the heat-resistant corrosion-resistant enamel coating. The heat corrosion resistant enamel coating of the invention belongs to inert oxide system, has good plumpness, very low oxygen transfer rate, good thermal stability and oxidation resistance, good acid-base resistance and corrosion resistance.

【技术实现步骤摘要】
耐热腐蚀搪瓷涂层及其制备方法
本专利技术属于搪瓷材料
，具体涉及一种耐热腐蚀搪瓷涂层及其制备方法。
技术介绍
涡轮机、蒸汽轮机、燃气轮机和火力发电厂锅炉等燃煤、燃油装置中热部件的热端组件一般工作在恶劣环境中。这些恶劣环境可以引起冲蚀、高温氧化、热腐蚀等破坏。高温金属零部件在600℃～1200℃工作环境中时，通常由于燃料中含有的杂质，如硫、钾、钠等，在燃烧时形成SO2、SO3、H2S等气体与空气中的氧、NaCl等反应而加速材料的腐蚀，有时甚至造成灾难性的事故。发生热腐蚀时，金属表面会沉积一层盐膜，盐膜形成后，发生热腐蚀的程度就与该熔融盐(NaCl、Na2SO4)对金属表面的粘附性、浸润性有关。沉积在表面上的许多硫酸盐或混合盐膜在高温下都呈液态，因此加速了金属材料的腐蚀。目前，防止金属表面盐腐蚀的方法主要是涂覆耐热腐蚀的涂层。传统防护涂层主要有热扩散涂层和TiAlCr等合金涂层。TiAlCr涂层虽然可以显著提高抗氧化性能，但长期服役期间，涂层/基体互扩散会引起涂层中的Al流失，进而不能维持表面Al2O3的生长，TiAlCr涂层在热腐蚀环境中表现不佳。而热扩散涂层利用渗铬与渗铝，然后经预氧化使合金表面形成氧化铬与氧化铝虽然起到保护膜的作用，但同样在NaCl、Na2SO4的热熔融盐环境中，高温下硫酸盐或混合的盐膜呈液态，粘附在热扩散涂层表面与氧化铝发生热腐蚀生成AlCl3或Al2(SO4)3腐蚀物。近年来，搪瓷涂层因其优异的抗高温氧化和热腐蚀性能引起了人们的极大兴趣，搪瓷涂层属于惰性氧化物涂层，具有极低的氧迁移速率，不仅可显著提高抗氧化性能，也能显著提高耐热腐蚀性能。搪瓷涂层是涂烧在金属底坯表面上的无机瓷釉层。搪瓷涂层不需要昂贵的热喷涂和电子束物理气相沉积等设备，具有良好的经济性。搪瓷涂层的通用制备方法是先将原料烧制成搪瓷釉块，然后磨碎成细粉，喷涂到零件表面，最后进行高温搪烧，在零件表面形成涂层，具有防止金属腐蚀、耐磨、耐热、无毒等性能。搪瓷具有高度的耐酸腐蚀性能，表面光洁、不易沾灰、硬度高、耐磨损，同时具有不错的传热系数与热容。传统的搪瓷工艺主要是基于低碳钢研究的：专利CN201310419123.4提供了一种表面合金耐热涂层复合材料，由具有面心立方结构的金属合金粉末和搪瓷粉构成，其成分配比为10～70wt％金属合金粉末以增强相氧化铝、石英、ZrO2、Cr2O3、AlN、Si3N4与金属合金粉末NiCrAlX、NiCrX和NiCoCrAlX混合稀土两种或两种以上稀土元素同时使用，或稀土元素与Na、K、Ca、Sr、Ba之一种或多种组合使用，再与搪瓷和氧化铝颗粒混合均匀形成三元复合涂层，将混合好的粉体浆料喷涂于高温材料零件表面，对喷涂好的零件进行高温处理。形成硬质表面合金涂层复合材料的热防护涂层。该专利中的搪瓷釉料添加有AlN与金属合金粉末NiCrAlX，在热腐蚀环境中Al与Cl–热熔盐离子高温反应产生Cl2，Cl2会沿着涂层表面微裂纹和溅射涂层的柱状晶扩散通道渗入涂层中，并与涂层中的Al、Fe等金属原子反应，生成在高温下具有挥发性的AlCl3或FeCl3。尤其是搪瓷涂层直接混合金属铝或铝合金，在高温热腐蚀环境下Cl–更容易与Al基体发生过度界面反应，造成合金基体的持续溶解，以及传统搪瓷涂层低熔点组元含量过高，对热腐蚀介质的阻扩散渗入能力和抗热循环剥落综合性能差等现象。专利CN200610047216.9将金属粉与搪瓷粉混合均匀，混合粉末喷涂于试样表面，在高温烧结金属粉弥散分布在搪瓷基体上形成金属合金-搪瓷涂层、金属合金-搪瓷-硬质增强相涂层或金属合金-搪瓷涂层与金属合金-搪瓷-硬质增强涂层的制备成热防腐涂层。该专利形成的金属粉与搪瓷的混合涂层烧制温度600～900℃只属于搪瓷涂层的搪烧过程，金属粉只是简单的混合于软化的搪瓷涂层中，并没有真正的形成到搪瓷涂层的网状氧化物结构中，当在热腐蚀环境中金属粉具有较高的热膨胀系数，在多次反复受热膨胀后与搪瓷釉层中的网状结构发生分离，出现微小裂纹，从而失去对釉层的热腐保护作用。专利CN201410653315.6提供了一种复合搪瓷涂层由搪瓷基体和陶瓷颗粒组成，其中陶瓷颗粒为粒径小于5μm的刚玉，其添加量为占复合搪瓷涂层重量的15～30wt％。以无水乙醇为分散剂，经磁力搅拌以及超声波振荡15～30min得到分散均匀的复合搪瓷悬浮液。用空气压缩机将复合搪瓷悬浮液均匀喷涂于高温合金零部件，经200～300℃烘干，得到复合搪瓷涂层的原始胚件经950～1050℃高温烧结冷却得到复合搪瓷涂层。搪瓷基体成分配比为：二氧化硅58～62wt％、二氧化锆10～13wt％、三氧化二铝5～8wt％、氧化钙5～7wt％、三氧化二硼4～6wt％、氧化锶2～4wt％、二氧化钛2～4wt％、氧化钠和/或氧化钾2～6wt％、氧化镍0～2wt％。该专利密着剂Co的氧化物，在高温热腐蚀650～750℃时，热腐蚀的速度较快，腐蚀过程中Co的氧化物发生瞬时硫化，进而形成了CoSO4-Na2SO4液态共晶盐，延迟了保护性的Cr2O3氧化膜的形成，会加快热腐蚀的速度，随着热腐蚀的深度进行，复合搪瓷涂层会直接脱落使金属基体直接发生灾难性的腐蚀。因此，现有的搪瓷涂层一般都存在高温下易脱落，耐热性能不佳的缺陷。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是现有的搪瓷涂层高温下易脱落、耐热性能不佳等问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案为：提供一种耐热腐蚀搪瓷涂层及其制备方法。本专利技术要解决的第一个技术问题为提供一种搪瓷底釉料，该搪瓷底釉料的组成包括：按重量份数计，SiO230～33份、NaB4O7.4H2O44～48份、NaNO316～18份、Na2CO313～15份、Li2CO31.5～3.5份、萤石8～11份、Na2SiF61～3份、Na3AlF66～8份、Na4P2O7.10H2O3～5份、Co(NO3)26～8份和Ni(NO3)22～4份。本专利技术要解决的第二个技术问题为提供一种上述搪瓷底釉料的制备方法，包括以下步骤：按重量份称取原料混匀后，加热至1300～1350℃下熔融2～3h，转入冷水中淬碎，于100～130℃干燥20～30min，制得搪瓷底釉料。其中，上述搪瓷底釉料的制备方法中，所述的加热采用电炉。本专利技术要解决的第三个技术问题为提供一种搪瓷底釉料料浆，由上述搪瓷底釉料100份，粘土15～19份，膨润土2～3份，硫酸镁1～2份混合后，粉碎至粒度-200目≥98％，加水20～22份混合均匀而成。本专利技术要解决的第四个技术问题为提供一种搪瓷面釉料，其组成包括：按重量份数计，SiO235～42份、NaB4O7.4H2O26～28份、Na2CO38.5～10份、Li2CO33～5份、NiO0.5～1份、Na3AlF65～7份、Na2CrO43.5～4份、NaSbO31～2份、SrSO41～2份和Na2MO30.5～1份。本专利技术要解决的第五个技术问题为提供一种上述搪瓷面釉料的制备方法，包括以下步骤：按重量份称取原料混匀后，加热至1200～1250℃下熔融2～3h，转入冷水中淬碎，于100～130℃干燥20～30min，制得搪瓷面釉料。本专利技术要解决的第六个技术问题为提供一种搪瓷面釉料料浆，由搪瓷面釉料100份，粘土11～1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.搪瓷底釉料，其特征在于，组成包括：按重量份数计，SiO2 30～33份、NaB4O7.4H2O 44～48份、NaNO316～18份、Na2CO313～15份、Li2CO31.5～3.5份、萤石8～11份、Na2SiF6 1～3份、Na3AlF6 6～8份、Na4P2O7.10H2O 3～5份、Co(NO3)2 6～8份和Ni(NO3)2 2～4份。

【技术特征摘要】
1.搪瓷底釉料，其特征在于，组成包括：按重量份数计，SiO230～33份、NaB4O7.4H2O44～48份、NaNO316～18份、Na2CO313～15份、Li2CO31.5～3.5份、萤石8～11份、Na2SiF61～3份、Na3AlF66～8份、Na4P2O7.10H2O3～5份、Co(NO3)26～8份和Ni(NO3)22～4份。2.权利要求1所述的搪瓷底釉料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按重量份称取原料混匀后，加热至1300～1350℃下熔融2～3h，转入冷水中淬碎，于100～130℃干燥20～30min，制得搪瓷底釉料。3.搪瓷底釉料料浆，其特征在于：由权利要求1所述的底釉料100份，粘土15～19份，膨润土2～3份，硫酸镁1～2份混合后，粉碎至粒度-200目≥98％，加水20～22份混合均匀而成。4.搪瓷面釉料，其特征在于，组成包括：按重量份数计，SiO235～42份、NaB4O7.4H2O26～28份、Na2CO38.5～10份、Li2CO33～5份、NiO0.5～1份、Na3AlF65～7份、Na2CrO43.5～4份、NaSbO31～2份、SrSO41～2份和Na2MO30.5～1份。5.权利要求4所述的搪瓷面釉料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按重量份称取原料混匀后，加热至1200～...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒明勇，尹海英，
申请(专利权)人：攀枝花学院，
类型：发明
国别省市：四川,51