一种耐高温防腐耐磨涂层及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种耐高温防腐耐磨涂层及其制备方法。所述涂层其由底涂和面涂组成，其中底涂浆料由硅酸钾、钛酸钾纤维、高岭土、氧化铝、云母粉、二氧化硅、氧化钇、分散剂、消泡剂以及增稠剂组成；面涂浆料由锆溶胶、硼酸铝晶须、硫酸钡、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化铈、分散剂、消泡剂以及增稠剂组成，底涂涂覆在金属上面，厚度为100～300μm，面涂涂覆在底涂上面，厚度为100～200μm。

A High Temperature Anticorrosive and Wear Resistant Coating and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温防腐耐磨涂层及其制备方法
本专利技术涉及材料领域，具体涉及一种耐高温防腐耐磨涂层及其制备方法。
技术介绍
随着工业技术的发展，金属基材工程设备及构件的腐蚀日益突出，尤其是具有粉料冲刷的高温腐蚀。为了保护金属基材免受腐蚀损耗，高温防腐涂层技术得到迅速发展。高温防腐涂料从分子组成上来说可分为三大类，有机耐高温防腐涂料、无机耐高温防腐涂料和有机-无机复合耐高温防腐涂料。有机耐高温防腐涂料品种繁多，包括杂环聚合物如聚酰亚胺类、聚酰胺酰亚胺类、杂链聚合物如聚醚砜类、聚苯硫醚类等和元素有机聚合物如有机硅类、有机氟类和有机钛类等。无机耐高温防腐涂料包括水玻璃基无机涂料、硅溶胶涂料，其中前者为碱金属硅酸盐，后者是以二氧化硅胶体的水分散液为成膜物质。目前，工作温度超过300℃的金属防腐涂料产品主要是无机类防腐涂料，其中应用最广的是硅酸盐耐高温防腐涂料，尤其是硅酸钾作为粘结剂的高温金属防腐涂料。但在实际应用过程中，单一使用硅酸钾作为防腐涂层粘结剂，尤其是高温环境下，存在许多缺陷。首先，防腐性能差，单一硅酸钾防腐涂层在高温固化后会形成网络孔道，腐蚀性介质会沿这些孔道进入到基材底部，从而腐蚀基材。其次，抗热震性能差，单一硅酸钾防腐涂层在高温环境下容易开裂。第三，耐磨性差，在高温环境下，单一硅酸钾防腐涂层的耐磨性能会有所下降，在具有粉料磨损的腐蚀环境下，很容易被磨损掉而失去防腐效果。同时，还有在高温条件下易黄变，涂层弹性容易老化的问题。针对以上这些问题，常常通过加入树脂来解决，但加入树脂之后的硅酸钾防腐涂层耐高温性能变差(树脂耐温不高)，很难在高温环境下持续使用，研究人员给出相关配方如201310585452.6，公开号为CN103602107A，配方具体为硅酸钾56～65份、硅溶胶9～16份，水9～13份，硅酸锂2～3份，偶联剂2～3份，乳液8～13份，助剂0.03～0.04份，稳定剂0.5～0.8份。最终所得涂层具有优良的耐腐蚀性、柔韧性、高硬度和耐磨性。但由于树脂的耐温性较差，因此，该涂层在高温领域难以实现其防腐功能。基于上述问题，本专利技术提供了一种新的耐高温防腐耐磨涂层。
技术实现思路
本专利技术通过在金属基材表面制备耐高温防腐耐磨涂层，一方面可以在高温环境下保护基材避免氧气、氯气、氯化氢、硫化氢以及碱金属盐的腐蚀；另一方面，本专利技术在金属基材表面形成的耐高温防腐耐磨涂层可以大幅提高金属基材耐磨损能力，延长基材使用寿命。本专利技术的第一专利技术目的是提供耐高温防腐耐磨涂层，其由底涂浆料和面涂浆料组成，其中底涂浆料由硅酸钾、钛酸钾纤维、高岭土、氧化铝、云母粉、二氧化硅、氧化钇、分散剂、消泡剂以及增稠剂组成；面涂浆料由锆溶胶、硼酸铝晶须、硫酸钡、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化铈、分散剂、消泡剂以及增稠剂组成，底涂涂覆在金属上面厚度为100～300μm，面涂涂覆在底涂上面，厚度为100～200μm。所述底涂浆料中，各成分及重量份如下：硅酸钾50～70份、钛酸钾纤维5～10份、高岭土3～10份、氧化铝3～12份、云母粉5～10份、二氧化硅5～10份、氧化钇0.5～1份、分散剂0.05～0.1份、消泡剂0.05～0.1份和增稠剂0.1～0.3份。所述面涂浆料中，各成分及重量份如下：锆溶胶50～60份、硼酸铝晶须5～10份、硫酸钡3～10份、氧化铝3～12份、碳化硅5～10份、氮化硅5～10份、氧化铈0.5～1份、分散剂0.05～0.1份、消泡剂0.05～0.1份和增稠剂0.1～0.3份。优选地，所述底涂浆料中，各成分及重量份如下：硅酸钾55～70份、钛酸钾纤维5～10份、高岭土3～10份、氧化铝3～12份、云母粉5～10份、二氧化硅5～8.5份、氧化钇0.5～1份、分散剂0.05～0.08份、消泡剂0.05～0.08份和增稠剂0.15～0.3份。进一步优选，所述底涂浆料中，各成分及重量份如下：硅酸钾60～65份、钛酸钾纤维6～10份、高岭土8～10份、氧化铝6～10份、云母粉5～7份、二氧化硅5～8份、氧化钇1份、分散剂0.06～0.08份、消泡剂0.07～0.08份和增稠剂0.15～0.2份。优选地，所述面涂浆料中，各成分及重量份如下：锆溶胶57～60份、硼酸铝晶须8～10份、硫酸钡3～9份、氧化铝3～11份、碳化硅5～9份、氮化硅5～10份、氧化铈0.5～1份、分散剂0.05～0.08份、消泡剂0.05～0.09份和增稠剂0.15～0.3份。进一步优选，所述面涂浆料中，各成分及重量份如下：锆溶胶57～58份、硼酸铝晶须8～10份、硫酸钡7～9份、氧化铝10～11份、碳化硅5～9份、氮化硅5～9份、氧化铈1份、分散剂0.06～0.08份、消泡剂0.07～0.09份和增稠剂0.15～0.2份。上述涂层浆料中：所述硅酸钾的模数为3.1～4.8(SiO2含量16～23％，固含量20～35％)；所述钛酸钾纤维的长径比为100:1～200:1；所述锆溶胶浓度为15～30％，优选粒径为10nm，浓度为20％，pH＝5；所述硼酸铝晶须的长径比为150:1～200:1；其余各填料的粒径为0.2～5μm的粉体；所述分散剂为聚羧酸钠盐、聚丙烯酸钾盐或聚丙烯酸钠盐；所述消泡剂为乳化硅油、石蜡烃油或金属硬酯酸盐；所述增稠剂为气相二氧化硅、羟乙基纤维素或羧甲基纤维素。本专利技术还提供了上述底涂浆料的制备方法，包括以下步骤：(1)首先向硅酸钾粘结剂中加入分散剂，搅拌混合，搅拌速率为100～200r/min，搅拌混合时间为5～30min；(2)然后向步骤(1)中加入高岭土、氧化铝、云母粉、二氧化硅、氧化钇粉以及钛酸钾晶须，搅拌分散，搅拌分散速率为600～1200r/min，搅拌混合时间为30～60min；(3)最后加入消泡剂和增稠剂，搅拌得到底涂浆料，搅拌速率为60～100r/min，搅拌时间为5～30min。本专利技术还提供了上述面涂浆料的制备方法，包括以下步骤：(1)首先向锆溶胶粘结剂中加入分散剂，搅拌混合，搅拌速率为100～200r/min，搅拌混合时间为5～30min；(2)然后向步骤(1)中加入硫酸钡、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化铈粉以及硼酸铝晶须，搅拌分散，搅拌分散速率为800～1200r/min，搅拌混合时间为30～60min；(3)最后加入消泡剂和增稠剂，搅拌得到底涂浆料，搅拌速率为80～120r/min，搅拌时间为5～30min。本专利技术还提供了上述涂料涂覆在金属表面的应用。所述金属基材可以为铸铁、不锈钢或铝合金等。涂覆时，底涂浆料和面涂浆料可以通过喷涂或者刷涂的方法涂覆；具体的，本专利技术提供的涂料涂覆方法包括以下步骤：(1)将金属基材进行表面油污清洗，并喷砂处理至Sa2.5或者Sa3级；(2)配制底涂浆料，将底涂浆料涂覆于金属基体材料表面，厚度为100～300μm，自然干燥或烘干固化，得到底涂涂层；(3)配制面涂浆料，将面涂浆料涂覆于底涂涂层表面，厚度为100～200μm，烘干固化后得到具有双层结构的耐高温防腐耐磨涂层。上述方法中：所述步骤2)中：自然干燥时间24～48h，烘干固化温度为80～150℃，烘干固化时间为2～6h。所述步骤3)中：面涂涂层烘干固化温度为600～800℃，烘干固化时间为6～12h。本专利技术的创新效果为：1、本专利技术的配方中：1)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种耐高温防腐耐磨涂层，其由底涂和面涂组成，其中底涂浆料由硅酸钾、钛酸钾纤维、高岭土、氧化铝、云母粉、二氧化硅、氧化钇、分散剂、消泡剂以及增稠剂组成；面涂浆料由锆溶胶、硼酸铝晶须、硫酸钡、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化铈、分散剂、消泡剂以及增稠剂组成，底涂涂覆在金属上面，厚度为100～300μm，面涂涂覆在底涂上面，厚度为100～200μm。

【技术特征摘要】
1.一种耐高温防腐耐磨涂层，其由底涂和面涂组成，其中底涂浆料由硅酸钾、钛酸钾纤维、高岭土、氧化铝、云母粉、二氧化硅、氧化钇、分散剂、消泡剂以及增稠剂组成；面涂浆料由锆溶胶、硼酸铝晶须、硫酸钡、氧化铝、碳化硅、氮化硅、氧化铈、分散剂、消泡剂以及增稠剂组成，底涂涂覆在金属上面，厚度为100～300μm，面涂涂覆在底涂上面，厚度为100～200μm。2.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述底涂浆料中，各成分及重量份如下：硅酸钾50～70份、钛酸钾纤维5～10份、高岭土3～10份、氧化铝3～12份、云母粉5～10份、二氧化硅5～10份、氧化钇0.5～1份、分散剂0.05～0.1份、消泡剂0.05～0.1份和增稠剂0.1～0.3份。3.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述面涂浆料中，各成分及重量份如下：锆溶胶50～60份、硼酸铝晶须5～10份、硫酸钡3～10份、氧化铝3～12份、碳化硅5～10份、氮化硅5～10份、氧化铈0.5～1份、分散剂0.05～0.1份、消泡剂0.05～0.1份和增稠剂0.1～0.3份。4.根据权利要求2所述的涂层，其特征在于，所述底涂浆料中，各成分及重量份如下：硅酸钾55～70份、钛酸钾纤维5～10份、高岭土3～10份、氧化铝3～12份、云母粉5～10份、二氧化硅5～8.5份、氧化钇0.5～1份、分散剂0.05～0.08份、消泡剂0.05～0.08份和增稠剂0.15～0.3份。5.根据权利要求4所述的涂层，其特征在于，所述底涂浆料中，各成分及重量份如下：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国平，
申请(专利权)人：长兴鸿鹄耐磨材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33