水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料及其應用
【專利摘要】本發明涉及一種防止金屬間粘結的涂料，具體涉及一種水性耐高溫隔離鋼?鈦涂料及其在鈦錠制備過程中的應用。本發明水性耐高溫隔離鋼?鈦涂料，含有以下重量份成分：水性成膜劑50～150份，Sn粉30～80份，Fe粉30～80份，Al2O3粉400～450份，Fe2O3粉200～350份。本發明涂層能保證鈦管在900℃軋制或穿孔過程中，不與鋼鐵設備軋輥或絞盤發生粘結反應，提高鈦材加工的成材率和生產效率；工藝簡單、易操作，涂料環保無污染，制備方法簡單。
【專利說明】
水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料及其應用
技術領域
[0001] 本發明涉及一種防止金屬間粘結的涂料，具體涉及一種水性耐高溫隔離鋼-鈦涂 料及其在鈦錠制備過程中的應用。
【背景技術】
[0002] 目前國內廠家使用鈦錠圓坯生產鈦管過程中沒有報道使用耐高溫鈦-鋼防粘結涂 層;鈦錠圓坯900°C在加熱爐中保溫4h以上，才能推出加熱爐，進行鈦管的乳制工作。由于鈦 及其合金在高溫900°C保溫4h后，在與鋼鐵乳制設備、輥道和乳制絞盤發生"粘鈦"現象，這 使鈦管表面出現不同深度的"缺肉"現象，由于在乳制鈦管時是轉動穿孔、乳制，鈦坯是在高 速轉動過程中進行穿孔乳制的，由于鈦基鈦合金高溫特性作用，其很容易和鐵發生粘敷現 象，甚者可生成TiFe相。如果鈦管表面生成TiFe相會嚴重影響鈦材表面力學性能及組織，使 鈦管在后續加工及使用過程中帶來各種缺陷、損耗、不耐腐蝕等缺陷問題;另外，由于"設備 粘鈦"導致在后續的乳制過程中要先打磨設備才能再次乳制后續鈦坯。不能連續乳制鈦管 或鈦材產品，浪費大量的時間和能耗；同時，為保證鈦管的內、外徑尺寸精度及表面質量，國 內廠家都是將其進行切削處理，這樣損失較大，由于鈦錠是由海綿鈦反應制的，將鈦管內、 外部分切削掉，嚴重影響鈦材的成本及成材率，故進行耐高溫鈦-鋼防粘結涂層的保護工作 非常有必要。
[0003] 現有技術都是在鈦錠進行退火處理前，噴涂在鈦錠表面，對每一個鈦錠表面都要 進行噴涂處理，再加上噴涂后涂料需要一定時間干燥，這樣制備工藝就變得復雜，制備時間 特別長，不能連續化高效生產。而在鈦管的乳制過程中，由于鈦錠的變形，在鈦錠表面噴涂 該涂料以防止鈦-鋼粘結的效果不佳。若直接將該涂料噴涂于乳制絞盤表面，由于絞盤與鈦 錠的材質不同，成膜以及附著效果較差，無法很好的防止鈦-鋼粘結。
[0004] 因此，為了解決上述問題，需要一種工藝簡單，節能環保，可以連續化、高效制備鈦 管，有效降低缺陷損失和生產成本，還能防止設備損壞的耐高溫防粘結涂料。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是提供一種在鈦管乳制過程中，可以減少鈦管表面缺 陷，降低生產成本，提高鈦管表面質量，可以連續化生產的水性耐高溫防鈦-鋼粘結涂料。
[0006] 本發明水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，含有以下重量份成分:水性成膜劑50~150份， Sn 粉 30 ~80 份，Fe 粉 30 ~80 份，AI2O3 粉400 ~450份，Fe2〇3 粉200 ~350份。
[0007] 進一步的，作為更優選的技術方案，上述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，含有以下重 量份成分：水性成膜劑50~150份，Sn粉50份，Fe粉50份，AI2O3粉400~450份，Fe2〇3粉200~ 350份;更優選含有以下重量份成分:水性成膜劑100份，Sn粉50份，Fe粉50份，Al 2〇3粉450份， Fe2〇3 粉350份。
[0008] 上述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，還含有以下重量份成分：固化劑1~2份，分散劑 0 · 5~1份，水1~5份;優選為固化劑1份，分散劑0 · 5份，7K5份。
[0009] 進一步的，作為更優選的技術方案，上述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，由以下重量 份成分組成：水性成膜劑50~150份，Sn粉30~80份，Fe粉30~80份，Al 2〇3粉400~450份， Fe2〇3粉200~350份，固化劑1~2份，分散劑0.5~1份，水1~5份;更優選水性成膜劑100份， Sn粉50份，Fe粉50份，Al2〇3粉450份，Fe2〇3粉350份，固化劑1份，分散劑0.5份，水5份。
[0010] 上述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，其中所述水性成膜劑為環氧樹脂、水性聚氨酯 漆、水性丙烯酸乳膠漆、水性醇酸漆中的至少一種。
[0011 ]上述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，其中所述固化劑為s i02、水玻璃、A12 (HP〇4) 3中的 至少一種，優選為Si02;所述分散劑為聚乙烯醇、水解馬來酸酐、硬脂酸鋇中的至少一種，優 選為聚乙烯醇。
[0012] 進一步的，作為更優選的技術方案，上述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，其中所述水 性耐高溫隔離鋼-鈦涂料的pH值為7.5~9.5;固含量為85~90%，優選為87 %。
[0013] 本發明還提供一種水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料在鈦管乳制中的應用。
[0014] 上述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料在鈦管乳制中的應用，在室溫下，將水性耐高溫隔 離鋼-鈦涂料涂覆在鋼鐵設備表面、乳輥表面或絞盤表面，形成0.2~0.4mm厚的膜層;優選 為0·3mm〇
[0015] 上述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料在鈦管乳制中的應用，采用氣壓噴涂、真空噴涂或 者手工刷涂的方式進行涂覆。
[0016]相比于現有技術，本發明還具有如下有益效果：
[0017] (1)本發明涂層能保證鈦管在900°C乳制或穿孔過程中，不與鋼鐵設備乳輥或絞盤 發生粘結反應，提高鈦材加工的成材率和生產效率；
[0018] (2)本發明使用生產工藝簡單、易操作，可以在裝有氣壓噴涂、真空噴涂和刷涂設 備的生產線上使用；
[0019] (3)本產品為水性環保耐高溫防粘結涂料，涂料中不含有RoHS質量中限制的有害 元素，同時，本品在空氣中沒有有毒物質揮發，不影響施工環境等的環保功效；
[0020] (4)本發明水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料可以使用時現場配制，配制時間段，簡單可 行;也可以配制生產后，室溫下，涂料穩定放置穩定性可達到6個月以上。
【具體實施方式】
[0021] 本發明水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，含有以下重量份成分:水性成膜劑50~150份， Sn 粉 30 ~80 份，Fe 粉 30 ~80 份，Ah〇3 粉400 ~450份，Fe2〇3 粉200 ~350份。
[0022]進一步的，作為更優選的技術方案，上述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，含有以下重 量份成分：水性成膜劑50~150份，Sn粉50份，Fe粉50份，Al2〇3粉400~450份，Fe2〇 3粉200~ 350份;更優選含有以下重量份成分:水性成膜劑100份，Sn粉50份，Fe粉50份，Al2〇3粉450份， Fe2〇3 粉350份。
[0023] 上述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，還含有以下重量份成分：固化劑1~2份，分散劑 0 · 5~1份，水1~5份;優選為固化劑1份，分散劑0 · 5份，7K5份。
[0024] 進一步的，作為更優選的技術方案，上述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，由以下重量 份成分組成：水性成膜劑50~150份，Sn粉30~80份，Fe粉30~80份，Al 2〇3粉400~450份， Fe2〇3粉200~350份，固化劑1~2份，分散劑0.5~1份，水1~5份;更優選水性成膜劑100份， Sn粉50份，Fe粉50份，Al2〇3粉450份，Fe2〇3粉350份，固化劑1份，分散劑0.5份，水5份。
[0025]上述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，其中所述水性成膜劑為環氧樹脂、水性聚氨酯 漆、水性丙烯酸乳膠漆、水性醇酸漆中的至少一種。
[0026]上述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，其中所述固化劑為Si02、水玻璃、Al2(HP〇4)3中的 至少一種，優選為Si〇2;所述分散劑為聚乙烯醇、水解馬來酸酐、硬脂酸鋇中的至少一種，優 選為聚乙烯醇。
[0027] 進一步的，作為更優選的技術方案，上述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，其中所述水 性耐高溫隔離鋼-鈦涂料的pH值為7.5~9.5;固含量為85~90 %，優選為87 %，這樣能保證 乳制設備表面形成均勻的高溫防粘結保護膜層。
[0028] 本發明還提供一種水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料在鈦管乳制中的應用。
[0029] 上述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料在鈦管乳制中的應用，在室溫下，將水性耐高溫隔 離鋼-鈦涂料涂覆在鋼鐵設備表面、乳輥表面或絞盤表面，形成0.2~0.4mm厚的膜層;優選 為0 · 3mm。當膜層附著量不到0 · 20mm時，在乳制或穿孔過程中，鈦錠旋轉、粘貼造成涂層附著 量厚度逐漸降低，所以要保證有足夠的涂層厚度，防止被鈦管全部粘掉，得不到充分的耐高 溫氧化保護。若膜層附著量超過0.40mm時，成本升高。
[0030] 上述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料在鈦管乳制中的應用，采用氣壓噴涂、真空噴涂或 者手工刷涂的方式進行涂覆在鋼鐵設備表面、乳輥表面或者絞盤表面后，形成的膜層在室 溫下，5~lOmin內快速固化；由于固體份高，不會出現膜層流淌、流掛等現象，涂層附著性非 常好，無論是在濕膜下還是干膜時，涂層附著性都能滿足鈦錠輥道振動機摩擦的需要，不會 出現涂層掉皮或掉粉現象;對于涂敷方法、干燥方法等沒有特別限定，涂覆方式可以根據現 場實際情況需要進行相應施工方式。
[0031] 本發明水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料的制備方法無特殊要求，可以采用本領域常用 的各種方法，只要將各組分混合均勻即可，可現用現配。但本發明的發明人在研究中發現， 優選采用如下方法制備水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，能夠使各組分混合得更均勻。具體方法 為:先將水性水性成膜劑與水混合進行稀釋，然后在攪拌下，緩慢加入錫粉、Fe 203粉、鐵粉和 三氧化二鋁粉，然后再加入固化劑，攪拌均勻，再加入分散劑，攪拌至呈均勻穩定相即可。
[0032] 固化過程中，僅需除去附著在鍍層表面的水分，因而不需要再添加任何促進劑，主 要固化方式是自然固化，為了節約固化時間，也可以使用熱風干燥或感應加熱等方法，涂層 固化后，涂層不會出現掉粉和龜裂現象。
[0033]本發明制備的涂料耐高溫原理為：當溫度達到900°C時，有機涂層開始緩慢被燃燒 掉，但是Fe開始慢慢熔化變軟，此時能把涂層中的Al2〇3粉固定在乳輥或絞盤表面，起到隔熱 的作用；涂層中的A1與Ti發生合金化反應，形成TiAl 3合金層，該層物質非常致密，能隔絕機 體鈦和外界(鋼鐵)鐵元素等物質發生粘結反應，達到防治發生鈦-鋼粘結的作用。
[0034] 耐高溫防鈦-鋼粘結涂料使用的溫度沒有特別限制，但由于本發明的處理劑的溶 劑是水，保證水不結冰及汽化的溫度條件即可，在常溫下使用。
[0035] 本發明一種耐高溫防鈦-鋼粘結涂料，在線直接噴涂在乳制絞盤表面，能迅速固 化，形成自干型涂層，該涂層能保證鈦管在900°C高溫下，表面不與鋼鐵表面發生粘結生成 TiFe相，能有效降低生產成本和提高生產效益，更主要的提高產品精度尺寸和表面質量;本 發明提供的相應涂裝工藝技術具有良好的經濟效益、社會效益和廣闊的推廣應用前景。
[0036]下面結合實施例對本發明的【具體實施方式】做進一步的描述，并不因此將本發明限 制在所述的實施例范圍之中。
[0037] 實施例1
[0038] 按照表1中各原料及其重量配比制備水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料：
[0039] 表1水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料的原料及其配比
[0042] 其中，K1~K4為實驗組，D1~D3為對照組，另設置一個空白對照組D4(即不涂涂料 直接乳制），且其中水性成膜劑為環氧樹脂（固含量為50%);固化劑為Si02,分散劑為聚乙 烯醇。本發明制備的水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料pH值為7.5~9.5;固含量為85~90%。
[0043] 其制備方法為:在常溫常壓下，將水性成膜劑、Sn粉、Fe粉、Fe2〇3粉、AI2O3粉，加入 到容器中，加入過程中不斷攪拌，攪拌均勻后加入固化劑、分散劑和水，攪拌均勻，待溶液呈 均勻穩定相，即得水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料。
[0044] 將上述各組制備的水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料采用氣壓噴涂、真空噴涂或者手工 刷涂的方式進行涂覆在鋼鐵設備表面、乳輥表面或者絞盤表面后，在室溫下自然干燥、固化 10~15min，得到厚度為0.2~0.4mm的膜層。在900 °C下進行鈦管乳制。乳制后得到的鈦管表 面質量良好，鈦管與乳輥、絞盤等不黏連，具體對比情況如下：
[0045] 表2水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料及對照組測試性能
[0047] 從表2中可以看出，采用實施例K1~K4的涂料涂覆設備，乳制后得到的鈦管表面質 量良好，鈦管與乳輥、絞盤等幾乎不粘結。不涂覆任何涂料（即空白對照組D4)的乳輥或絞 盤，乳制后得到的鈦管，鈦管表面缺陷嚴重，設備也會有一定程度的粘鈦，需要打磨后才能 繼續使用。采用D1、D2和D3的涂料涂覆設備，乳制后的鈦管表面缺陷率依舊較高，不能很好 的防止鈦鋼粘結。
[0048] 設計年產1萬噸產能，以每個鈦錠(坯子）1.5噸計算，每年要生產6300個左右的鈦 坯錠，以每個鈦錠出現鈦鋼粘結5mm~20mm深度計算，每個鈦錠要切削掉100~200公斤，以 鈦錠80000元/噸計算，每個鈦錠因粘鈦切削部分損失在8000~16000元之間，同時，還要花 費大量的人力、物力進行切削，額外增加生產成本和生產時間，而采用本技術，將為鈦管及 其他鈦合金產品的生產節約大量的生產成本，以每個鈦錠乳制過程中使用涂料2~5kg計 算，每涂料價格按20萬/噸計算，本技術的新增效益見下式所示：
[0049] W-每年鈦錠的生產量:以1萬噸計算，約每年生產6300個鈦錠；
[0050] A-每個鈦錠因粘鈦-鋼層問題切削的量:按50Kg計算/鈦錠；
[0051] P1-鈦錠的成本:80元/Kg;
[0052] W1-噴涂耐高溫防粘結涂層的消耗量，3Kg/錠；
[0053] P2-每噸耐高溫防粘結涂層價格:按200元/Kg計算；
[0054] Y-每年采用本技術產生的新增效益：
[0055] 貝 1J:
[0056] Y=(P1XA-W1XP2)XW
[0057] =(4000-600) X6300
[0058] =2142(萬元）
[0059] 可見，本發明提供的涂料具有良好的經濟效益、社會效益和廣闊的推廣應用前景。
【主權項】
1. 水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，其特征在于:含有以下重量份成分:水性成膜劑50~150 份，Sn粉30~80份，Fe粉30~80份，Ah〇3粉400~450份，Fe 2〇3粉200~350份。2. 根據權利要求1所述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，其特征在于:含有以下重量份成分： 水性成膜劑50~150份，Sn粉50份，Fe粉50份，Al 2〇3粉400~450份，Fe2〇3粉200~350份;優選 含有以下重量份成分：水性成膜劑100份，Sn粉50份，Fe粉50份，Al 2〇3粉450份，Fe2〇3粉350 份。3. 根據權利要求1或2所述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，其特征在于:還含有以下重量份 成分:固化劑1~2份，分散劑0.5~1份，水1~5份;優選為固化劑1份，分散劑0.5份，7K5份。4. 根據權利要求1~3任一項所述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，其特征在于：由以下重量 份成分組成：水性成膜劑50~150份，Sn粉30~80份，Fe粉30~80份，Al 2〇3粉400~450份， Fe2〇3粉200~350份，固化劑1~2份，分散劑0.5~1份，水1~5份;優選水性成膜劑100份，Sn 粉50份，Fe粉50份，Al2〇3粉450份，Fe2〇3粉350份，固化劑1份，分散劑0.5份，水5份。5. 根據權利要求1~4任一項所述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，其特征在于:所述水性成 膜劑為環氧樹脂、水性聚氨酯漆、水性丙烯酸乳膠漆、水性醇酸漆中的至少一種。6. 根據權利要求1~4任一項所述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，其特征在于:所述固化劑 為Si02、水玻璃、Al 2(HP〇4)3中的至少一種，優選為Si02;所述分散劑為聚乙烯醇、水解馬來酸 酐、硬脂酸鋇中的至少一種，優選為聚乙烯醇。7. 根據權利要求1~4任一項所述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料，其特征在于:所述水性耐 高溫隔離鋼-鈦涂料的pH值為7.5~9.5;固含量為85~90%，優選為87 %。8. 權利要求1~7任一項所述水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料在鈦管乳制中的應用。9. 根據權利要求8所述應用，其特征在于:在室溫下，將水性耐高溫隔離鋼-鈦涂料涂覆 在鋼鐵設備表面、乳輯表面或絞盤表面，形成〇. 2~0.4mm厚的膜層;優選為0.3mm。10. 根據權利要求8所述應用，其特征在于:采用氣壓噴涂、真空噴涂或者手工刷涂的方 式進行涂覆。
【文檔編號】C09D7/12GK105969091SQ201610600363
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年7月27日
【發明人】鄭昊青, 許哲峰, 徐權, 肖聰, 李軍
【申請人】攀鋼集團研究院有限公司