一种气体渗氮炉炉壁长效保护涂料及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种气体渗氮炉炉壁长效保护涂料及其制备方法，所述保护涂料包括粘合剂、二氧化硅、硼酐、氧化钙、氧化铜和钾盐，作为优选的，还包括防渗剂，本发明专利技术通过调整玻璃体涂层的熔点，使得涂层在高温下为玻璃熔融态结构，具有良好的粘滞和密封效果，在冷却至常温后又转变为固态玻璃，从而能够在温差冲击下保持结构完整，同时涂料内还包括功能性元素，如硼、硅、铜和钾，能够提升涂料层的物理化学性能，具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种气体渗氮炉炉壁长效保护涂料及其制备方法
本专利技术涉及材料科学
，尤其涉及一种气体渗氮炉炉壁长效保护涂料及其制备方法。
技术介绍
金属在高温下容易被氧化，为了克服该问题，通常会对金属材料的表面使用涂层进行保护，常规涂层结构与金属本身的结合能力较差，且经过多次的热胀冷缩后，涂层与金属层之间的附着力下降，甚至会出现裂纹或者剥落，想要克服该问题，还可以在金属的表面复合一层耐高温层。然而在金属加工领域中，渗氮炉不仅会反复经历高温，且内部充斥含氮元素的气体，因此炉胆内壁在渗氮的过程中也会反复渗覆氮元素，从而造成过度氮化，即使使用了耐高温的金属层，在过度氮化的炉胆也容易开裂报废，因此提供一种具有防渗氮且耐高温的渗氮炉炉壁长效保护涂层是目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出了一种能有有效防止渗氮炉内壁过度氮化，且结构更加稳定的气体渗氮炉炉壁长效保护涂料及其制备方法。本专利技术的技术方案是这样实现的，本专利技术提供了一种气体渗氮炉炉壁长效保护涂料，包括粘合剂、二氧化硅、硼酐、氧化钙、氧化铜和钾盐。以上技术方案中，粘合剂、二氧化硅、硼酐、氧化钙、氧化铜和钾盐在渗氮炉内经过高温处理后会反应形成玻璃态的保护层，二氧化硅和硼酐、氧化钙、氧化铜和钾盐等在高温后生成对应的硅酸盐，其中硅酸钾、硅酸钠、硅酸钙、硅酸铜、硼硅玻璃等都是玻璃的组成成分，其中含有硅酸钾的属于钾玻璃，其相对来说具有耐高温、硬度高和耐化学腐蚀的功能，应用在渗氮炉内能够有效起到支撑作用，同时面对高温腐蚀性气体时，能够隔绝气体，避免气体直接对炉壁进行腐蚀，而硼硅玻璃具有良好的耐瞬间温差功效，在接近200℃的瞬间温差的作用下依然能够保持玻璃的结构完整。金属在高温下容易氧化，尤其是复杂的化学气氛容易使金属材料的性质发生变化，影响材料的使用性能，常规技术中，对金属材料的表面防护方法是，使用各种保护涂层，但是金属保护涂层一般不耐高温，而耐高温的涂层又会因为加热炉频繁加热和冷却使涂层的粘接剂老化，且伴随着不同材料之间的膨胀系数不同，涂层与金属材料之间容易发生错位，从而使防护涂层开裂、剥落而不能长期使用，以上技术方案采用玻璃态的防护涂层，利用玻璃态物质在高温下变为熔融态所具有的粘滞性的特点，克服了热胀冷缩问题，从而使涂料长久保持完整保护状态。在以上技术方案的基础上，优选的，按重量份数为100％计算，包括粘合剂15-35％、二氧化硅30-40％、硼酐20-35％、氧化钙5-10％、氧化铜2-5％和钾盐2-4％。在以上技术方案的基础上，优选的，所述粘合剂为硅酸钠，即水玻璃，在加入水后可形成良好的粘合剂。在以上技术方案的基础上，优选的，所述钾盐为氟硼酸钾和碳酸钾中的一种或两种的组合。更进一步优选的，还包括防渗剂，所述防渗剂的用量为粘合剂、二氧化硅、硼酐、氧化钙、氧化铜和钾盐用量总和的1-3倍。在以上技术方案的基础上，优选的，所述防渗剂为氧化铝、碳化硅和锡中的一种或几种的混合物。本专利技术还提供一种气体渗氮炉炉壁长效保护涂料的制备方法，包括如下步骤：步骤一、按配比混合硅酸钠、二氧化硅、硼酐、氧化钙、氧化铜、钾盐和防渗剂，加入溶剂混合搅拌均匀后得到混合浆料；步骤二、将混合浆料喷涂或者刷涂在渗氮炉的内壁表面，刷涂完毕，干燥既得到保护涂层。在以上技术方案的基础上，优选的，所述溶剂为水。在以上技术方案的基础上，优选的，步骤二中，喷涂或刷涂的厚度为0.3-0.7mm。本专利技术的气体渗氮炉炉壁长效保护涂料及其制备方法相对于现有技术具有以下有益效果：(1)本专利技术采用多种氧化物以及无机盐作为涂层的原料，涂覆在渗氮炉的内壁上，涂层在高温条件下会转化为玻璃态物质，从而对渗氮炉的内壁进行隔绝，避免含氮气体进入炉壁内，同时还通过在玻璃态物质中渗入包裹防渗材料，从而在含氮气氛下保护金属材料不被氮渗覆，玻璃是混合物，不具备结晶态，因此其没有固定的熔点，在温度升高的过程中会慢慢变软，本专利技术利用该特性，配制出具有特定软化温度范围的玻璃，有效保证了渗氮炉在加热渗覆的过程中，防护层不会开裂剥落，又能够保持表面平整的状态，同时还能够隔绝含氮气体；(2)同时涂层内含有硼酐和钾盐，钾元素能够提高玻璃态涂层的耐高温性能和化学稳定性，硼酐的加入则让玻璃态涂层的耐温差性能大幅度提高，使涂层在温差冲击下具有更好的稳定性，不会轻易开裂；(3)本专利技术涂层在高温下形成玻璃态物质，其自身具有粘滞性，在与渗氮炉炉壁接触的位置即使因为热胀冷缩发生相对位置的偏移也不会开裂，因此结构稳定性更强，在经过多次渗氮处理后炉壁也不会出现过度氮化的情况，因此可以保证渗氮炉的长期连续使用。具体实施方式下面将结合本专利技术实施方式，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。实施例1分别称取15kg硅酸钠、36kg二氧化硅、35kg硼酐、10kg氧化钙、2kg氧化铜、1kg氟硼酸钾和1kg碳酸钾，混合后加入100kg水，混合搅拌得到混合浆料，将混合浆料喷涂在渗氮炉的内壁表面，喷涂的平均厚度为0.3mm，干燥后得到保护涂层。实施例2分别称取35kg硅酸钠、31kg二氧化硅、20kg硼酐、5kg氧化钙、5kg氧化铜、2kg氟硼酸钾、2kg碳酸钾和150kg碳化硅，混合后加入250kg水，混合搅拌得到混合浆料，将混合浆料喷涂在渗氮炉的内壁表面，喷涂的平均厚度为0.4mm，干燥后得到保护涂层。实施例3分别称取28kg硅酸钠、30kg二氧化硅、30kg硼酐、6kg氧化钙、4kg氧化铜、2kg氟硼酸钾、100kg氧化铝、50kg碳化硅和50kg锡粉，混合后加入300kg水，混合搅拌得到混合浆料，将混合浆料喷涂在渗氮炉的内壁表面，喷涂的平均厚度为0.5mm，干燥后得到保护涂层。实施例4分别称取21kg硅酸钠、40kg二氧化硅、25kg硼酐、7kg氧化钙、5kg氧化铜、2kg碳酸钾、150kg氧化铝、50kg碳化硅和50kg锡粉，混合后加入350kg水，混合搅拌得到混合浆料，将混合浆料喷涂在渗氮炉的内壁表面，喷涂的平均厚度为0.6mm，干燥后得到保护涂层。实施例5分别称取30kg硅酸钠、33kg二氧化硅、23kg硼酐、8kg氧化钙、3kg氧化铜、2kg氟硼酸钾、1kg碳酸钾、150kg氧化铝、100kg碳化硅和50kg锡粉，混合后加入400kg水，混合搅拌得到混合浆料，将混合浆料喷涂在渗氮炉的内壁表面，喷涂的平均厚度为0.3mm，干燥后得到保护涂层。对比例使用常规渗氮炉作为对比。分别将实施例1-5以及对比例的渗氮炉在700℃条件下通入含氨气，单次工作时间3h，进行连续工作性能测试，计算初次出现裂纹的次数，结果如下：上述数据可以看本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体渗氮炉炉壁长效保护涂料，其特征在于，包括粘合剂、二氧化硅、硼酐、氧化钙、氧化铜和钾盐。/n

【技术特征摘要】
1.一种气体渗氮炉炉壁长效保护涂料，其特征在于，包括粘合剂、二氧化硅、硼酐、氧化钙、氧化铜和钾盐。


2.如权利要求1所述的气体渗氮炉炉壁长效保护涂料，其特征在于，按重量份数为100％计算，包括粘合剂15-35％、二氧化硅30-40％、硼酐20-35％、氧化钙5-10％、氧化铜2-5％和钾盐2-4％。


3.如权利要求1所述的气体渗氮炉炉壁长效保护涂料，其特征在于，所述粘合剂为硅酸钠。


4.如权利要求1所述的气体渗氮炉炉壁长效保护涂料，其特征在于，所述钾盐为氟硼酸钾和碳酸钾中的一种或两种的组合。


5.如权利要求1所述的气体渗氮炉炉壁长效保护涂料，其特征在于，还包括防渗...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔琛，张炼，
申请(专利权)人：武汉力盾新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42