一種耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料及其制備方法和應用的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料及其制備方法和應用，屬于特殊涂料【技術領域】。該陶瓷涂料包括按質量百分含量計的組分：填料15~30%，粘結劑40~65%和余量的水；其中填料包括氧化鋯3~5%、碳化硅3~5%、氮化硅3~5%、二氧化鈦1~3%、高嶺土2~4%和稀土氧化物3~8%。其制備方法是將粘結劑加水混合得粘結劑液體，然后將細化處理至粒度達50~900nm的填料加入到粘結劑液體中，再加入助劑攪拌均勻，過濾封裝。該涂料可以涂覆于鍋爐爐管及加熱爐爐管外表面形成陶瓷涂層，制備高性能的鍋爐爐管及加熱爐爐管。
【專利說明】一種耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于特殊涂料【技術領域】，具體涉及一種耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料及其制 備方法和應用。
【背景技術】
[0002] 電站鍋爐、石油石化加熱爐及中小工業鍋爐等的生產運行中，煤粉鍋爐（包括燃 油氣加熱爐爐管）沾污給鍋爐的安全運行造成極大隱患，同時影響鍋爐以及加熱爐效率， 高溫煙氣作用下，粘結在水冷壁或高溫過熱器上以及加熱爐爐管的灰渣會與管壁發生復雜 的化學反應，形成高溫腐蝕。沾污、結渣一般被認為是高溫腐蝕的前奏，高溫腐蝕原因包括 硫酸鹽腐蝕、硫化物腐蝕、氯化物腐蝕以及還原性氣氛腐蝕等，其中高溫硫酸鹽腐蝕又包括 焦硫酸鹽腐蝕、硫酸鹽腐蝕等。高溫換熱表面沾污結渣直接導致鍋爐以及加熱爐換熱能力 下降，爐效和出力降低，進而換熱表面受熱不勻導致爐管熱應力不均和被加熱工質受熱不 勻，同時爐膛溫度升高導致爐管超溫運行、氮氧化物生成及排放加劇和排煙溫度過高，沾污 結渣加劇換熱表面腐蝕，這些問題直接影響企業的安全生產、節能減排、產品質量與產能， 降低設備使用壽命，給企業帶來重大損失。
[0003] 針對沾污結渣，傳統的解決方法是加強吹灰、調整燃料、投運除焦劑、機械打焦等， 這給企業帶來持續性的經濟損失，安全隱患仍然存在。
[0004] 陶瓷涂料作為一種新型功能材料，可起到耐高溫腐蝕和提高發射率的作用，但現 有技術的陶瓷涂料無法解決高沾污和高溫腐蝕特別是還原性腐蝕問題，因此不能綜合實現 上述功能，且使用過程中不同程度存在涂層龜裂、脫落、粉化的情況，嚴重影響涂層的使用 壽命，目前這些問題仍無法有效解決。
【發明內容】
[0005] 針對現有技術中存在的上述不足，本發明提供了一種耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂 料。
[0006] 本發明的另一目的是提供上述耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料的制備方法。
[0007] 本發明的又一目的是提供上述耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料的應用。
[0008] 本發明通過以下技術方案實現上述目的： 一種耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料，包括按質量百分含量計的以下組分：填料15~30%， 粘結劑40~65%和余量的水；其中填料包括氧化鋯3~5%、碳化硅3~5%、氮化硅3~5%、二氧化 鈦1~3%、高嶺土 2~4%和稀土氧化物3~8%。
[0009] 無機涂層在高溫下有良好導熱性、耐磨損、耐酸堿腐蝕等特性。
[0010] 作為優選方案，上述耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料中，所述粘結劑為磷酸二氫鋁和 硅溶膠，這兩種成分自身熔點較高，高溫下鍵合能較高，不易熔化，提高了粘結劑的耐熱性。 采用無機粘結劑不僅耐高溫，而且在高溫下干燥后與基體粘結力強，還可提高強度和光潔 度，以增強抗污能力。這兩種粘結劑共用產生的效果明顯優于采用單一粘結劑，在高溫下具 有良好的粘結性能，涂層膨脹率小，與基體間結合能力強。
[0011] 作為優選方案，上述耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料中，所述磷酸二氫鋁的質量百分 含量為35~45%，硅溶膠的質量百分含量為5~20%。
[0012] 作為優選方案，上述耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料中，所述稀土氧化物為氧化釔、氧 化鈰和氧化銪。通過添加稀土氧化物可以提高機械強度，特別是與高嶺土以及磷酸二氫鋁 共用燒結時形成稀土鋁酸鹽抑制晶粒長大，提高致密性，進而增加強度和抗污能力。而三種 稀土氧化物共用時，其相互促進作用，進一步改善產品性能。
[0013] 作為優選方案，上述耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料中，所述氧化釔的質量百分含量 為]-3%，氧化鋪的質量百分含量為]-3%，氧化銪的質量百分含量為]-2%。
[0014] 作為優選方案，上述耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料中，還包括分散劑、潤濕劑和消泡 劑中的一種以上的助劑，助劑質量百分含量不超過3%。助劑主要用來提高分散性、潤濕性 和避免涂膜時產生氣泡造成的局部缺陷。分散劑、消泡劑和潤濕劑均可以選用本領域常 規市售商品，例如分散劑可選擇CF-10, Hensic H-4200等，消泡劑可以選擇DF104, Hensic H-210, Hensic H-231 等。
[0015] 較佳地，上述耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料中，包括按質量百分含量計的分散劑 0· 5~1%，潤濕劑 0· 5~0· 8% 和消泡劑 0· 3~0· 5%。
[0016] 作為優選方案，上述耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料中，所述填料中還包括質量百分 含量不超過5%的銅鉻黑以提高耐高溫和耐腐蝕能力、不超過3%的氮化硼以提高硬度和降 低表面自由能減少粘污，同時可與稀土相結合降低燒結溫度，提高材料韌性以提高抗龜裂 和粉化性能，和不超過3%的膨潤土以提高附著力，可以含有上述材料中的一種或幾種的混 合物。
[0017] 作為優選方案，上述耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料中，包括按質量百分含量計的以 下組分：填料23. 5~28. 5%，粘結劑53~59%和余量的水；其中填料包括氧化鋯3. 5~4%、碳化 硅2~2. 5%、氮化硅3~4%、二氧化鈦2~2. 5%、高嶺土 3~4%和稀土氧化物4~5. 5%，銅鉻黑3~4%， 氮化硼1~2%，膨潤土 2~2. 5%。
[0018] 本發明提供的上述耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料的制備方法，是將粘結劑加水混合 得粘結劑液體，然后將細化處理至粒度達50~900nm的填料加入到粘結劑液體中，再加入助 劑攪拌均勻，過濾封裝。
[0019] 本發明還提供上述耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料在制備鍋爐爐管和/或加熱爐爐 管中的應用，陶瓷涂料涂覆于鍋爐爐管和/或加熱爐爐管外表面形成陶瓷涂層。
[0020] 與現有技術相比，本發明具有以下有益效果： 本發明的耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料可耐1050°C高溫，且高溫下仍保持0. 94以上的 高發射率，強化換熱；表面能低，抗沾污結渣；涂層集化學惰性和鈍化保護于一身，具有自 清潔作用，有效防止沾污結渣，保護基體，特別是金屬材質的基體，提高鍋爐的換熱效率，使 受熱面更加均勻；耐高溫腐蝕，使用壽命長，施用簡便，實際應用效果明顯，廣泛適用于石油 石化加熱爐及電站鍋爐爐管等。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合具體實施例對本發明作進一步說明，以助于理解本發明的內容。
[0022] 將粘結劑加水混合得粘結劑液體，然后將細化處理至粒度達50~900nm的填料加 入到粘結劑液體中，再根據需要加入助劑攪拌均勻，過濾封裝，即得本發明的陶瓷涂料，涂 料各原料及其用量如下表1所示。
[0023] 表1不同組分制備的陶瓷涂料
【權利要求】
1. 一種耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料，其特征在于，包括按質量百分含量計的以下組分： 填料15~30%，粘結劑40~65%和余量的水；其中填料包括氧化鋯3~5%、碳化硅3~5%、氮化硅 3~5%、二氧化鈦1~3%、高嶺土 2~4%和稀土氧化物3~8%。
2. 根據權利要求1所述的耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料，其特征在于，所述粘結劑為磷 酸二氫鋁和娃溶膠。
3. 根據權利要求2所述的耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料，其特征在于，所述磷酸二氫鋁 的質量百分含量為35~45%，娃溶膠的質量百分含量為5~20%。
4. 根據權利要求1所述的耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料，其特征在于，所述稀土氧化物 為氧化紀、氧化鋪和氧化銪。
5. 根據權利要求4所述的耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料，其特征在于，所述氧化釔的質 量百分含量為1~3%，氧化鋪的質量百分含量為1~3%，氧化銪的質量百分含量為]-2%。
6. 根據權利要求1所述的耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料，其特征在于，還包括分散劑、潤 濕劑和消泡劑中的一種以上的助劑，助劑質量百分含量不超過3%。
7. 根據權利要求1所述的耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料，其特征在于，所述填料中還包 括質量百分含量不超過5%的銅鉻黑、不超過3%的氮化硼和不超過3%的膨潤土中的一種或 幾種。
8. 根據權利要求1所述的耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料，其特征在于，包括按質量百分 含量計的以下組分：填料23. 5~28. 5%，粘結劑53~59%和余量的水；其中填料包括氧化鋯 3. 5~4%、碳化硅2~2. 5%、氮化硅3~4%、二氧化鈦2~2. 5%、高嶺土 3~4%和稀土氧化物4~5. 5%， 銅鉻黑3~4%，氮化硼1~2%，膨潤土 2~2. 5%。
9. 權利要求1~7任一所述的耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料的制備方法，其特征在于，將 粘結劑加水混合得粘結劑液體，然后將細化處理至粒度達50~900nm的填料加入到粘結劑 液體中，再加入助劑攪拌均勻，過濾封裝。
10. 權利要求1~7任一所述的耐高溫抗沾污結渣陶瓷涂料在制備鍋爐爐管和/或加熱 爐爐管中的應用，陶瓷涂料涂覆于鍋爐爐管和/或加熱爐爐管外表面形成陶瓷涂層。
【文檔編號】C04B28/34GK104446325SQ201410687121
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月26日 優先權日:2014年11月26日
【發明者】吳建亞, 孫榮祥, 趙凱 申請人:清大賽思迪新材料科技（北京）有限公司