一种垃圾或生物燃料锅炉防腐封接涂料制备与封接方法技术

以热膨胀系数高的锌、铝金属粉末与热膨胀系数低的氧化硅、氧化铋粉末，微量的热膨胀系数调节剂氧化锑，助溶剂五氧化二磷混合成粉体料。以硅溶胶、高分子聚合物乳液为载体，偶联上述混合好的粉体料制备成锅炉钢封接涂料。将该涂料喷涂于垃圾或生物燃料锅炉易腐蚀部位，涂层干燥后可自烧结成玻璃相封接涂层。该封接涂层与锅炉钢能够紧密粘接，在锅炉启停温差区间，二者热膨胀系数接近，该封接涂层能明显提升锅炉封接部位之耐腐蚀性。升锅炉封接部位之耐腐蚀性。

【技术实现步骤摘要】
一种垃圾或生物燃料锅炉防腐封接涂料制备与封接方法


[0001]属防腐材料、锅炉防腐工程领域。

技术介绍

[0002]耐高温防腐涂料、激光或等离子合金喷涂、自烧结陶瓷涂料等是目前常用的锅炉防腐技术。其中，耐高温防腐涂料有施工便捷之优点，但开裂、脱落之缺陷明显。激光或等离子合金喷涂有不开裂、不脱落之优点，但施工困难之缺陷明显。自烧结陶瓷涂层有防腐能力上成之优点，然，锅炉启停之温差造成龟裂使防腐能力大打折扣。对于燃煤锅炉或是燃气锅炉而言，上述防腐技术基本可以胜任。但对于垃圾或生物燃料锅炉因烟气中氯、氟含量很高，上述防腐技术明显力不从心。
[0003]大温差环境中两种不同材料的密封粘接谓之封接。由于两种材料热膨胀系数不同，工作环境又存在大的温差，因此，封接才显的尤为困难。封接，不但成为一个专业术词，甚至成为一个专业领域。电子行业是最早研究和应用封接技术的领域。早期，电子管生产中，金属引线要穿过玻璃管，同时还要保持管内真空，而且能够抵抗灯丝长时间工作带来的温差。所以电子管的灯丝引线是一种很特别的合金，这就是上述封接技术应用场景的一个特例。目前，电子行业在芯片、显示屏等诸多产品都有封接技术应用。
[0004]无独有偶，在锅炉防腐领域，也同样存在类似的场景。锅炉在运行和停止的过程中温差变化更大，锅炉钢材与附着在锅炉钢材上的防腐材料也属两种完全不同的材料。防腐材料要能抵抗锅炉烟气中携带的有害成分，同时还要实现这两种材料的紧密粘接，密不透风，确保烟气不侵入钢材表面，在0～700℃的大跨度温差环境中长期稳定工作，不开裂、不空鼓，不产生裂纹。特别是垃圾或生物燃料炉，由于燃料中携带的大量的氯、氟等有害物质，一旦侵入钢材表面，锅炉会快速被腐蚀。垃圾或生物燃料锅炉的防腐材料及防腐技术，已成为一个课题。这种防腐材料能与锅炉钢形成很好封接，同时还要有优良的抗腐蚀能力。
[0005]以上
技术介绍
只是专利技术人的个人认知，并不代表本行业新技术，也不代表本行业之公知。

技术实现思路

[0006]运行于高温、高湿、高氯环境中的垃圾或生物燃料锅炉会快速腐蚀。不但使用寿命无法保证，甚至可能出现安全隐患。因此，垃圾或生物燃料锅炉需要一种耐酸、耐腐蚀，且与钢材粘接紧密的防腐涂层。为了得到一种垃圾或生物燃料锅炉的有效防腐涂层，专利技术人尝试了多种技术方案，经500℃煅烧，自然冷却后用100倍显微镜观察、拍照，再用稀盐酸涂刷，观察涂层表面颜色变化。专利技术人作了大量实验，结果却令人失望，所有实验均以失败告终。其中，有机材料经500℃煅烧后全部丧失对稀盐酸的防护能力。无机材料均有明显裂纹。稀盐酸涂刷表层，均有铁锈反出。究其原因，有弹性的有机涂层因高温分解，无弹性的无机涂层因两种材料热膨胀系数不同，因温度变化涂层产生裂纹。对前期实验深入研究后发现：技术方案中忽视了钢材与涂层存在热膨胀系数差异很大的事实。然，应用恰是在大温差范围
起伏之环境。
[0007]本技术方案主旨：借鉴电子行业的封接技术，制备锅炉用防腐封接材料和施工方法。
[0008]电子行业封接技术有两个分支，1调整两种材料的热膨胀系数，达到接近或一致。2使用弹性材料以适应温差产生的尺寸偏差。经过前期失败的尝试，显然，第2种技术路线在专利技术人所具备的条件和认知范围已经被证实，无法实现。能够选择的也只剩技术路线1，调整两种材料的热膨胀系数，达到接近或一致。容易借鉴的封接技术，就是电子管引线的封接。假设：用玻璃相材料制备一种防腐涂层，改变锅炉钢的热膨胀系数，以适应这种防腐涂层的膨胀系数，实现垃圾或生物燃料锅炉之防腐封接。技术方案看似可行，但因成本过高丧失了实用性。至此，改变防腐涂层热膨胀系数，使其尽可能与锅炉钢之热膨胀系数相似，是剩下的唯一可选择技术路径。总结了前期实验经验，选择了工艺简单易控，对氯、氟等防腐效果好，且与钢材粘接牢固的自烧结玻璃相或陶瓷相防腐涂层的技术路线。
[0009]选择了锌粉、铝粉为高热膨胀系数组份，选择了氧化硅、氧化铋为低热膨胀系数组份，选择了氧化锑为微热膨胀系数调节剂，选择了五氧化二磷为助溶剂。选择了以纯丙乳液、硅溶胶为粘接剂通过硅烷偶联剂实现偶联，制备成涂料，涂刷在实验管材上，以500℃烧结，自然冷却后用100倍显微镜观察、拍照，再用稀盐酸涂刷，观察涂层表面颜色变化。经过细致调整，得到了显微镜观察无裂纹，稀盐酸涂刷不反锈的配比。
[0010]进一步优化了配比参量：粉体料：其中高热膨胀系数组份锌粉10~35质量份、铝粉0~6质量份，助溶剂五氧化二磷0.5~1.5质量份，低热膨胀系数组份氧化硅25~35质量份、氧化铋0.25~0.75质量份，微热膨胀系数调节剂氧化锑0.025~0.05质量份，将上述原料用搅拌器充分混合均匀制备成粉体料。其中：上述锌粉、铝粉是钝化处理的金属粉末；五氧化二磷、氧化硅、氧化锑、氧化铋是精磨细粉，其中：氧化硅是二氧化硅，氧化锑是五氧化二锑，氧化铋是三氧化二铋。液体料：纯丙乳液15~25质量份、硅溶胶10~30质量份、硅烷偶联剂0.05~0.1质量份，将上述原料用搅拌器充分混合均匀，制备成液体料。其中：纯丙乳液之固含量≥40％，硅溶胶之pH在8~10之间，密度1.33～1.37g/cm3之间。硅烷偶联剂是805、850、550、173的一种或多种组合。涂料制备：上述混合均匀的液体料与上述混合均匀的粉体料共混，在搅拌器中充分混合成匀质、且适度黏稠的涂料。实验：上述涂料，喷涂于干净的钢材及焊缝表面，待其干燥后缓慢升温到500℃，自然冷却后用100倍显微镜观察、拍照，无裂纹，无空鼓。再用稀盐酸反复涂刷，再次升温、降温后观察涂层表面，无明显颜色变化。
[0011]具体实施例1粉体料制备：锌粉250g、铝粉6g、五氧化二磷5g、氧化硅350g、氧化锑0. 35g、氧化铋5g，将上述原料用搅拌机充分混合均匀制备成粉体料液体料制备：纯丙乳液150g、硅溶胶200g、硅烷偶联剂1g，将上述原料用搅拌机充分混合均匀制备成液体料涂料制备：将上述混合均匀的液体料与上述混合均匀的粉体料共混，在搅拌器中混合成匀质涂料喷涂：上述涂料，喷涂于实验钢管表面，静置48h后，用4h缓慢升温到500℃，自然冷却后用100倍显微镜观察、拍照，无裂纹，无空鼓。再用稀盐酸反复涂刷，再次2.6h升温到600℃、自然降温后观察涂层表面，无明显颜色变化。
[0012]具体实施例2粉体料制备：锌粉19kg、铝粉2kg、五氧化二磷1kg、氧化硅32kg、氧化锑50g、氧化铋550g，将上述原料用搅拌机充分混合均匀制备成粉体料液体料制备：纯丙乳液10kg、硅溶胶25kg、硅烷偶联剂75g，将上述原料用搅拌机充分混合均匀制备成液体料涂料制备：将上述混合均匀的液体料与上述混合均匀的粉体料共混，在搅拌器中混合成匀质的涂料喷涂：垃圾或生物燃料炉内喷砂处理，将上述涂料用高压喷枪喷涂于水冷壁、过热器、换热管表面。一周后启炉，4h后开始以垃圾或生物为燃料，10周后停炉，自然冷却。将水冷壁、过热器、换热管表面清理干净，用代灯光的100倍显微镜观察，表面无裂纹、无空鼓、无明显颜色变化。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种垃圾或生物燃料锅炉防腐封接涂料制备与封接方法，其特征是：由以下质量份数的锌粉10~35份、铝粉1~6份、五氧化二磷0.5~1.5份、氧化硅25~35份、氧化铋0.25~0.75份、氧化锑0.025~0.05份，混合均匀成粉体料，由以下质量份数的纯丙乳液15~25份、硅溶胶10~30份、硅烷偶联剂0.05~0.1份，混合均匀成液体料，上述粉体料与液体料共混成涂料，将上述涂料喷涂于垃圾或生物燃料锅炉内干净的钢材及焊缝表面，涂料干燥后启炉，上述涂料经自烧结，形成垃圾或生物燃料锅炉防腐封接涂层。2.根据权利要求1一种垃圾或生物燃料锅炉防腐封接涂料制备与封接方法所述粉体料锌粉、铝粉、五氧化二磷、氧化硅、氧化铋、氧化锑其特征是：锌...

【专利技术属性】
技术研发人员：龚浩然，孙荣祥，
申请(专利权)人：清大赛思迪新材料科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：