專利名稱：一種耐高溫、耐磨損無機(jī)涂料及其粘結(jié)劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種涂施在金屬基體的特殊工業(yè)涂料，及其粘結(jié)劑的制備方法。
背景技術(shù)：
國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)主要從以下方面進(jìn)行了研究1.用有機(jī)粘結(jié)劑如環(huán)氧樹脂、有機(jī)硅等制備耐熱、耐磨的涂料，但由于粘結(jié)劑是有機(jī)物，所耐高溫一般都在300℃以下；2.用無機(jī)高聚物，水泥為粘結(jié)劑制備陶瓷涂料；3.用磷酸鹽和水玻璃的混合液為粘結(jié)劑，配得涂料需加熱固化或有些涂料使用有機(jī)溶劑，且骨料中含有金屬氧化物；但目前，國內(nèi)外均未有采用無機(jī)磷酸鹽為粘結(jié)劑，以Al2O3，SiC陶瓷材料為骨料的具有耐高溫和防腐耐磨性能且能常溫固化的金屬基無機(jī)涂料的有關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在提供一種耐高溫、耐磨損，固化容易的一種耐高溫、耐磨損無機(jī)涂料。
本發(fā)明的另一目的旨在上述耐高溫、耐磨損無機(jī)涂料中重要組份，即其粘結(jié)劑的制備方法。
本發(fā)明的目的是通過下述方式實現(xiàn)的，以下均以重量計。
本發(fā)明包括磷酸二氫鋁粘結(jié)劑30-45％；三氧化鋁15-30％、碳化硅20-30％、固化劑10-20％。
磷酸二氫鋁粘結(jié)劑即為磷酸二氫鋁溶液，磷酸二氫鋁含量為52％-60％，溶液的pH為3-4，溶液密度為1.2-1.6g/cm3。
無機(jī)固化劑有高鋁水泥，二鈣硅酸鹽等， 本發(fā)明的固化劑優(yōu)選高鋁水泥。
本發(fā)明還可加入輔助成分消泡劑、分散劑、流平劑，分別占涂料總質(zhì)量的0.2-0.6％，0.5-1％，0.1-0.3％。
消泡劑為磷酸三丁酯，乳化硅油等，優(yōu)選磷酸三丁酯。
分散劑為六偏磷酸鈉，羥乙基纖維素等，優(yōu)選六偏磷酸鈉。
流平劑為有機(jī)硅氧烷類，聚丙烯酸類，醋丁纖維素類，優(yōu)選有機(jī)硅氧烷類。
因為磷酸二氫鋁粘結(jié)劑是制備該涂料的粘結(jié)組分，其性能對在金屬表面上形成牢固的結(jié)合層，并對耐熱、耐磨陶瓷骨料的分散粘合等具有重要的作用，故其制備為該涂料的關(guān)鍵。
因而本發(fā)明的另一目的是通過下述方式的實現(xiàn)，以下均以重量計。
磷酸二氫鋁粘結(jié)劑制備過程為質(zhì)量百分比濃度為80-90％的H3PO4溶液取50-60％；Al(OH)3取15-20％，水取20-30％，將磷酸溶液與水混合稀釋后，加熱到120-140℃，然后，加入Al(OH)3至反應(yīng)完全后，調(diào)節(jié)溶液的pH至3-4，溶液密度為1.2-1.6g/cm3，冷卻后即得到所需的磷酸二氫鋁粘結(jié)劑。
H3PO4溶液的質(zhì)量百分比濃度為85％。
用氧化鉻來調(diào)節(jié)溶液的pH，其加入量為Al(OH)3含量的2-6％。
溶液的密度用水來調(diào)節(jié)。
制備出的磷酸二氫鋁粘結(jié)劑主要工藝參數(shù)為如下外觀半透明深紅色液體質(zhì)量組成磷酸二氫鋁的含量52％-60％儲存加入一定量添加劑(草酸液體)，密閉可儲存兩個月左右。如有結(jié)晶現(xiàn)象，加熱至80～100℃后，恢復(fù)澄清，仍可保持原有的粘結(jié)性能。
本發(fā)明無機(jī)涂料由以上制備的磷酸二氫鋁粘結(jié)劑、硬質(zhì)陶瓷骨料(Al2O3，SiC)、固化劑(高鋁水泥)及輔助成分(消泡劑、分散劑、流平劑等)在適當(dāng)?shù)娜萜骼飳⒐橇虾凸袒瘎┏浞謹(jǐn)嚢杌旌?，再把混合后的骨料分多次加入到粘結(jié)劑中，加入時需攪拌直至骨料和粘結(jié)劑充分均勻為止。
涂料的工藝參數(shù)混合后的陶瓷骨料具有較好的流動性和流平性，室溫下具有較好的粘性和適當(dāng)?shù)恼扯?。制備好的陶瓷涂料?yīng)密閉保存，以防失去水份而使涂施性能變差，不加固化劑可儲存15～20天。若按雙組分儲存(添加草酸液體)，則儲存期可達(dá)2～3個月左右。
應(yīng)用領(lǐng)域該無機(jī)涂料系一種以磷酸鹽為粘結(jié)劑，添加適量耐磨陶瓷骨料以及少量助劑的可用于涂施在金屬基體上的特殊工業(yè)涂料。該涂料被施于處理過的金屬基體上時，可在常溫下固化成具有一定硬度，厚0.3～0.5mm的覆蓋層，高溫使用過程中可形成耐高溫、耐磨損的涂層，且涂施工藝及制備工藝簡單，固化容易。因此，可廣泛應(yīng)用于電力、冶金、化工等工業(yè)部門的金屬管道，設(shè)備及零部件表面的涂施工藝中，從而提高金屬的耐高溫、耐磨損能力，延長其使用壽命。
技術(shù)特點1.該涂料主要由無機(jī)粘結(jié)劑和陶瓷骨料組成。由于不含有機(jī)高分子材料，且加入了耐磨陶瓷骨料，因而具有優(yōu)良的耐高溫(600～900℃)、耐磨損特性；2.該涂料與金屬基體在常溫下可形成具有一定結(jié)合強(qiáng)度的牢固結(jié)合層，因而固化容易，可常溫固化，無須加熱；3.該涂料添加適量助劑后，可保持1～2個月的時間，便于存放；
4.該涂料的制造工藝簡單，但粘結(jié)劑是專門配制的，其工藝性較強(qiáng)。
5.粘結(jié)劑密度由水調(diào)節(jié)，具有經(jīng)濟(jì)性。
試驗例1本發(fā)明在巴陵石化公司動力廠進(jìn)行工業(yè)試驗，在鍋爐過熱器水冷壁管道外壁上涂刷本發(fā)明涂料。鍋爐內(nèi)煙氣溫度高于1000℃。涂刷面積為3平方米，經(jīng)過為期一年的試驗，涂層基本完好。用戶表明該涂層在高溫、有磨蝕的環(huán)境中對過熱器水冷管確實具有良好的保護(hù)作用。
試驗例2申請人委托上海市化工產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢測中心，作了編號為W(涂)200102033的檢驗報告，其檢驗結(jié)果表明1、附著力(拉開法)MPa為0.8；2、耐磨性(750g/500r)g為0.01；3、耐熱性(800℃)1h無碳化、開裂、剝落等現(xiàn)象；4、硬度(擺桿)為0.8。
以上試驗例充分說明本發(fā)明具有良好的耐高溫、耐磨損，固化容易的特性。


附圖為本發(fā)明的磷酸二氫鋁粘結(jié)劑工藝流程圖。
具體實施例方式
實施例185％的質(zhì)量百分比濃度H3PO4溶液取55克；Al(OH)3取18克，水取27克，將的磷酸溶液與水混合稀釋后，加熱到130℃，然后，加入Al(OH)3至反應(yīng)完全后，加入氧化鉻0.4克，調(diào)節(jié)溶液的pH至3.6，加水調(diào)節(jié)溶液密度為1.25g/cm3，冷卻后即得到所需的磷酸二氫鋁粘結(jié)劑。磷酸二氫鋁含量為54％分別取磷酸二氫鋁粘結(jié)劑40克、三氧化二鋁18克、碳化硅27克、固化劑(高鋁水泥)15克。先將三氧化二鋁、碳化硅和固化劑混合均勻，然后再加入磷酸二氫鋁粘結(jié)劑，混合均勻即可。
本發(fā)明涂料實施例1的性能如下本涂料涂施于金屬基體上，其物理性能測試室溫固化時間20h；附著力一級；莫氏硬度0.8；800℃至室溫下急冷急熱循環(huán)40次無脫落現(xiàn)象。
實施例280％的質(zhì)量百分比濃度H3PO4溶液取50克；Al(OH)3取20克，水取30克，將磷酸溶液與水混合稀釋后，加熱到140℃，然后，加入Al(OH)3至反應(yīng)完全后，加入氧化鉻0.8克調(diào)節(jié)溶液的pH至3.6，加水調(diào)節(jié)溶液密度為1.4g/cm3，冷卻后即得到所需的磷酸二氫鋁粘結(jié)劑。磷酸二氫鋁含量為58％。
分別取磷酸二氫鋁粘結(jié)劑30克、三氧化二鋁20克、碳化硅30克、固化劑(高鋁水泥)20克。先將三氧化二鋁、碳化硅和固化劑混合均勻，然后再加入磷酸二氫鋁粘結(jié)劑，混合均勻即可。
實施例390％的質(zhì)量百分比濃度H3PO4溶液取60克；Al(OH)3取20克，水取20克，將的磷酸溶液與水混合稀釋后，加熱到120℃，然后，加入Al(OH)3至反應(yīng)完全后，加入氧化鉻0.8克？調(diào)節(jié)溶液的pH至3.2？，加水調(diào)節(jié)溶液密度為1.62g/cm3，冷卻后即得到所需的磷酸二氫鋁粘結(jié)劑。磷酸二氫鋁含量為58.4％。
分別取磷酸二氫鋁粘結(jié)劑30克、三氧化二鋁30克、碳化硅30克、固化劑(高鋁水泥)10克。先將三氧化二鋁、碳化硅和固化劑混合均勻，然后再加入磷酸二氫鋁粘結(jié)劑，另外，還可加入消泡劑磷酸三丁酯0.4克；分散劑六偏磷酸鈉0.8克；流平劑有機(jī)硅氧烷類0.2克?；旌暇鶆蚣纯?。
權(quán)利要求
1.一種耐高溫、耐磨損無機(jī)涂料其特征在在于包括磷酸二氫鋁粘結(jié)劑30-45％；三氧化鋁15-30％、碳化硅20-30％、固化劑10-20％，以重量計。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫、耐磨損無機(jī)涂料及其粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于所述的磷酸二氫鋁粘結(jié)劑即為磷酸二氫鋁溶液，磷酸二氫鋁含量為52％-60％，溶液的pH為3-4，溶液密度為1.2-1.6g/cm3，以重量計。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫、耐磨損無機(jī)涂料，其特征在于固化劑為高鋁水泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫、耐磨損無機(jī)涂料，其特征在于還可加入輔助成分消泡劑、分散劑、流平劑，分別占涂料總質(zhì)量的0.2-0.6％，0.5-1％，0.1-0.3％，以重量計。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫、耐磨損無機(jī)涂料，其特征在于消泡劑為磷酸三丁酯或乳化硅油；分散劑為六偏磷酸鈉或羥乙基纖維素；流平劑為有機(jī)硅氧烷類或聚丙烯酸類或醋丁纖維素類。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高溫、耐磨損無機(jī)涂料，其特征在于消泡劑為磷酸三丁酯；分散劑為六偏磷酸鈉；流平劑為有機(jī)硅氧烷類。
7.制備權(quán)利要求1或2所述的耐高溫、耐磨損無機(jī)涂料中的磷酸二氫鋁粘結(jié)劑的制備方法為80-90％的質(zhì)量百分比濃度H3PO4溶液取50-60％；Al(OH)3取15-20％，水取20-30％，將磷酸溶液與水混合稀釋后，加熱到120-140℃，然后，加入Al2O3至反應(yīng)完全后，調(diào)節(jié)溶液的pH至3-4，溶液密度為1.2-1.6g/cm3，冷卻后即得到所需的磷酸二氫鋁粘結(jié)劑，以重量計。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的耐高溫、耐磨損無機(jī)涂料中的磷酸二氫鋁粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于H3PO4溶液的質(zhì)量百分比濃度為85％。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的耐高溫、耐磨損無機(jī)涂料中的磷酸二氫鋁粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于調(diào)節(jié)溶液的pH用的氧化鉻來調(diào)節(jié)，其加入量為Al(OH)3含量的2-6％，以重量計。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的耐高溫、耐磨損無機(jī)涂料中的磷酸二氫鋁粘結(jié)劑的制備方法，其特征在于溶液的密度用水來調(diào)節(jié)。
全文摘要
一種耐高溫、耐磨損無機(jī)涂料及其粘結(jié)劑的制備方法，包括磷酸二氫鋁粘結(jié)劑30－45％；三氧化鋁15－30％、碳化硅20－30％、固化劑10－20％。因不含有機(jī)高分子材料，因而耐高溫，耐磨損；該涂料與金屬基體在常溫下可形成具有一定結(jié)合強(qiáng)度的牢固結(jié)合層，因而固化容易，可常溫固化，無須加熱；便于存放；該涂料的制造工藝簡單，其工藝性較強(qiáng)。
文檔編號C09D1/00GK1618887SQ200410046839
公開日2005年5月25日 申請日期2004年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者何莉萍, 唐紹裘, 周武藝, 劉文超 申請人:湖南大學(xué)