一种岩棉拉丝用离心机的热防护涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种岩棉拉丝用离心机的热防护涂层及其制备方法，对离心机的工作部位进行表面预处理；采用超音速火焰喷涂方法在表面预处理后的工作部位制备粘结层；在粘结层上采用大气等离子喷涂方法制备自愈合热绝缘涂层；在自愈合热绝缘涂层上刷涂抗腐蚀层并烘干；本发明专利技术利用稀土钽酸盐RETaO4作为耐腐蚀热障涂层材料，在岩棉拉丝用离心机的工作部位上制备热防护涂层，使离心机工作部位具有优异的高温稳定性和热障性能，同时涂层具有自愈合功能，具有较强的抗腐蚀性和抗氧化性能，避免涂层开裂和脱落，提升离心机的使用寿命。提升离心机的使用寿命。提升离心机的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种岩棉拉丝用离心机的热防护涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于高温热防护及抗腐蚀涂层
，尤其涉及一种岩棉拉丝用离心机的热防护涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]岩棉或者矿棉是一种常见的无机材料，也是建筑中常用的表面贴服材料，目前在我国的建筑行业有着非常广泛的应用，利用岩棉设备制造岩棉或者矿棉的原料主要为玄武岩、白云石、炉渣、焦炭等，这些原料中含有氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)以及少量的氧化铁等，简称CMAS。原材料在冲天炉内熔化后被导入离心机，经过离心机拉丝成纤维，加压后进入固化炉，形成具有一定厚度和强度的连续棉板。
[0003]离心机拉丝过程中主要存在以下问题：(1)由于离心机是钢制材料，在离心过程中，转速为7000～15000转/分钟，工作环境在1200～2000℃。为了提高离心机的耐高温性、热绝缘性和耐磨性，研究者们在拉丝用离心机表面制备氧化钇稳定性化氧化锆(YSZ)涂层，然而当工作温度超过1200℃时，原材料(玄武岩、白云石、炉渣、焦炭)中熔融的氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化铝(Al2O3)、二氧化硅(SiO2)会渗透YSZ涂层的孔隙中，与涂层的成分发生反应，导致涂层脱落，进而快速腐蚀钢制离心机，降低离心机的使用寿命。(2)YSZ高温相稳定性差，在高于1200℃时，YSZ的相结构会从四方相转变为立方相，同时会有3％～5％的体积膨胀，这会增大涂层和粘结层之间的应力，在冷却过程中，立方相会进一步向单斜相转变，并伴随体积的变化，造成涂层开裂失效。(3)抗烧结性能差，在高温服役过程中，气孔收缩且元素之间的扩散，导致涂层致密度提高，热导率升高，导致涂层的隔热性能降低。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种岩棉拉丝用离心机的热防护涂层及其制备方法，旨在解决岩棉拉丝用离心机工作过程中抗CMAS腐蚀性能差，隔热效果差和高温稳定性差等问题，获得提高离心机的抗CMAS腐蚀、耐高温性和热绝缘性的热防护涂层材料。
[0005]本专利技术采用以下技术方案：一种岩棉拉丝用离心机的热防护涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0006]对离心机的工作部位进行表面预处理；
[0007]采用超音速火焰喷涂方法在表面预处理后的工作部位制备粘结层；
[0008]在粘结层上采用大气等离子喷涂方法制备自愈合热绝缘涂层；
[0009]在自愈合热绝缘涂层上刷涂抗腐蚀层并烘干；
[0010]其中，自愈合热绝缘涂层的原料为球形稀土钽酸盐RETaO4和三氧化二硼B2O3的混合物，RE为Y、La、Nd、Pm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种，球形稀土钽酸盐RETaO4与三氧化二硼的质量比例为(8～10):1。
[0011]优选的，粘结层的成分为NiCrAlY或NiCoCrAlY，粘结层的厚度为20～70μm。
[0012]优选的，超音速火焰喷涂方法的工艺参数如下：
[0013]工作部位最高温度为150～350℃，x轴喷枪枪速为50～700mm/s，y轴喷枪枪速为50～400mm/s，喷枪步距为5～10mm，喷枪枪距为0～380mm，燃烧室压力为0～150Pa，送粉速度为4～10rpm，氧气流量为500～1900scfh，载气流量为0～25scfh，进水温度为0～30℃，回水温度不高于55.5℃。
[0014]优选的，大气等离子喷涂方法的工艺参数为：
[0015]工作部位最高温度为150～350℃，x轴喷枪枪速为1000～1800mm/s，y轴喷枪枪速为200～400mm/s，喷枪步距为5～10mm，喷枪枪距为90～200mm，系统电压为200～250V，电流为300～400A，功率为70～100W，送粉速度为5～8rpm，氩气流量为100～200scfh，氢气流量为20～60scfh，氮气流量为60～210scfh，载气流量为0～40scfh。
[0016]优选的，抗腐蚀层的成分为碳钛化铝、矾钛化铝、铬钛化铝、钛氮化铝、钼碳化铝、铌碳化铝，碳化钛中的一种或多种；
[0017]刷涂抗腐蚀层之前将原料与乙醇按质量比(1～2)：(1～2)混合制成浆料。
[0018]优选的，抗腐蚀层的厚度为10～500μm。
[0019]本专利技术的另一种技术方案：一种岩棉拉丝用离心机的热防护涂层，采用上述的制备方法制得。
[0020]优选的，防护涂层厚度为160～770μm。
[0021]本专利技术的有益效果是：本专利技术利用稀土钽酸盐RETaO4作为耐腐蚀热障涂层材料，在岩棉拉丝用离心机的工作部位上制备热防护涂层，使离心机工作部位具有优异的高温稳定性和热障性能，同时涂层具有自愈合功能，具有较强的抗腐蚀性和抗氧化性能，避免涂层开裂和脱落，提升离心机的使用寿命。
附图说明
[0022]图1本专利技术实施例1中YbTaO4在1400℃进行CMAS试验2h后的扫描电镜图；
[0023]图2本专利技术对比例1中SmTaO4在1400℃进行CMAS试验2h后的扫描电镜图；
[0024]图3本专利技术对比例2中YbTaO4+SmTaO4在1400℃进行CMAS试验2h后的扫描电镜图；
[0025]图4本专利技术对比例3中YSZ在1400℃进行CMAS试验2h后的扫描电镜图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。
[0027]本专利技术公开了一种岩棉拉丝用离心机的热防护涂层的制备方法，包括以下步骤：对离心机的工作部位进行表面预处理；采用超音速火焰喷涂方法(HVOF)在表面预处理后的工作部位制备粘结层；在粘结层上采用大气等离子喷涂方法(APS)制备自愈合热绝缘涂层；在自愈合热绝缘涂层上刷涂抗腐蚀层并烘干；其中，自愈合热绝缘涂层的原料为球形稀土钽酸盐RETaO4和低熔点氧化物三氧化二硼B2O3的混合物，RE为Y、La、Nd、Pm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种，球形稀土钽酸盐RETaO4与三氧化二硼的质量比例为(8～10):1。
[0028]本专利技术利用稀土钽酸盐RETaO4作为耐腐蚀热障涂层材料，在岩棉拉丝用离心机的工作部位上制备热防护涂层，使离心机工作部位具有优异的高温稳定性和热障性能，同时涂层具有自愈合功能，具有较强的抗腐蚀性和抗氧化性能，避免涂层开裂和脱落，提升离心
机的使用寿命。
[0029]本专利技术旨在解决岩棉拉丝用离心机工作过程中抗CMAS腐蚀性能差，隔热效果差和高温稳定性差等问题，获得提高离心机的抗CMAS腐蚀、耐高温性和热绝缘性的热防护涂层材料。稀土钽酸盐RETaO4作为一种用于热障涂层的新材料，主要优点有：具有较低的热导率(1.4
‑
1.9W
·
m
‑1·
K
‑1，900℃)，明显低于7
‑
8YSZ(2.3
‑
3.5W
·
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种岩棉拉丝用离心机的热防护涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：对离心机的工作部位进行表面预处理；采用超音速火焰喷涂方法在表面预处理后的工作部位制备粘结层；在所述粘结层上采用大气等离子喷涂方法制备自愈合热绝缘涂层；在所述自愈合热绝缘涂层上刷涂抗腐蚀层并烘干；其中，所述自愈合热绝缘涂层的原料为球形稀土钽酸盐RETaO4和三氧化二硼B2O3的混合物，RE为Y、La、Nd、Pm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种，球形稀土钽酸盐RETaO4与三氧化二硼的质量比例为(8～10):1。2.如权利要求1所述的一种岩棉拉丝用离心机的热防护涂层的制备方法，其特征在于，所述粘结层的成分为NiCrAlY或NiCoCrAlY，所述粘结层的厚度为20～70μm。3.如权利要求2所述的一种岩棉拉丝用离心机的热防护涂层的制备方法，其特征在于，所述超音速火焰喷涂方法的工艺参数如下：所述工作部位最高温度为150～350℃，x轴喷枪枪速为50～700mm/s，y轴喷枪枪速为50～400mm/s，喷枪步距为5～10mm，喷枪枪距为0～380mm，燃烧室压力为0～150Pa，送粉速度为4～10rpm，氧气流量为500～1900scfh，载气流量为0～25scfh，进水温度为0～30℃，回水温度不高于55.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯晶，汪俊，潘洪江，利建雨，张宇轩，宋建博，苏涛，张陆洋，李振军，张艳宝，王峰，
申请(专利权)人：陕西天璇涂层科技有限公司，
类型：发明
国别省市：