水性钢-钛防粘结涂料及其应用
【专利摘要】本发明涉及一种防止金属间粘结的涂料，具体涉及一种水性钢?钛防粘结涂料及其在钛锭制备过程中的应用。本发明水性钢?钛防粘结涂料，含有以下重量份成分：水性成膜剂50～150份，Cu粉0～50份，Al2O3粉400～450份，滑石粉350～400份。本发明涂层能保证钛管在900℃轧制或穿孔过程中，不与钢铁设备轧辊或绞盘发生粘结反应，提高钛材加工的成材率和生产效率；工艺简单、易操作，涂料环保无污染，制备方法简单。
【专利说明】
水性钢-钛防粘结涂料及其应用
技术领域
[0001] 本发明涉及一种防止金属间粘结的涂料，具体涉及一种水性钢-钛防粘结涂料及 其在钛锭制备过程中的应用。
【背景技术】
[0002] 目前国内厂家使用钛锭圆坯生产钛管过程中没有报道使用耐高温钛-钢防粘结涂 层;钛锭圆坯900°C在加热炉中保温4h以上，才能推出加热炉，进行钛管的乳制工作。由于钛 及其合金在高温900°C保温4h后，在与钢铁乳制设备、辊道和乳制绞盘发生"粘钛"现象，这 使钛管表面出现不同深度的"缺肉"现象，由于在乳制钛管时是转动穿孔、乳制，钛坯是在高 速转动过程中进行穿孔乳制的，由于钛基钛合金高温特性作用，其很容易和铁发生粘敷现 象，甚者可生成TiFe相。如果钛管表面生成TiFe相会严重影响钛材表面力学性能及组织，使 钛管在后续加工及使用过程中带来各种缺陷、损耗、不耐腐蚀等缺陷问题;另外，由于"设备 粘钛"导致在后续的乳制过程中要先打磨设备才能再次乳制后续钛坯。不能连续乳制钛管 或钛材产品，浪费大量的时间和能耗；同时，为保证钛管的内、外径尺寸精度及表面质量，国 内厂家都是将其进行切削处理，这样损失较大，由于钛锭是由海绵钛反应制的，将钛管内、 外部分切削掉，严重影响钛材的成本及成材率，故进行耐高温钛-钢防粘结涂层的保护工作 非常有必要。
[0003] 现有技术都是在钛锭进行退火处理前，喷涂在钛锭表面，对每一个钛锭表面都要 进行喷涂处理，再加上喷涂后涂料需要一定时间干燥，这样制备工艺就变得复杂，制备时间 特别长，不能连续化高效生产。而在钛管的乳制过程中，由于钛锭的变形，在钛锭表面喷涂 该涂料以防止钛-钢粘结的效果不佳。若直接将该涂料喷涂于乳制绞盘表面，由于绞盘与钛 锭的材质不同，成膜以及附着效果较差，无法很好的防止钛-钢粘结。
[0004] 因此，为了解决上述问题，需要一种工艺简单，节能环保，可以连续化、高效制备钛 管，有效降低缺陷损失和生产成本，还能防止设备损坏的耐高温防粘结涂料。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种在钛管乳制过程中，可以减少钛管表面缺 陷，降低生产成本，提高钛管表面质量，可以连续化生产的水性耐高温防钛-钢粘结涂料。
[0006] 本发明水性钢-钛防粘结涂料，含有以下重量份成分:水性成膜剂50~150份，Cu粉 0~50份，Al2〇3粉400~450份，滑石粉350~400份。
[0007] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述水性钢-钛防粘结涂料，含有以下重量份 成分:水性成膜剂50~150份，Cu粉10~50份，AI2O3粉400~450份，滑石粉350~400份;更优 选含有以下重量份成分:水性成膜剂1〇〇份，Cu粉50份，Al 2〇3粉450份，滑石粉400份。
[0008] 上述水性钢-钛防粘结涂料，还含有以下重量份成分:固化剂1~2份，分散剂0.5~ 1份，7JU~5份;优选为固化剂1份，分散剂0 · 5份，7K5份。
[0009] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述水性钢-钛防粘结涂料，由以下重量份成 分组成：水性成膜剂50~150份，Cu粉10~50份，Al2〇3粉400~450份，滑石粉350~400份，固 化剂1~2份，分散剂0.5~1份，水1~5份;更优选水性成膜剂100份，Cu粉50份，Al2〇3粉450 份，滑石粉400份，固化剂1份，分散剂0.5份，水5份。
[0010] 上述水性钢-钛防粘结涂料，其中所述水性成膜剂为环氧树脂、水性聚氨酯漆、水 性丙烯酸乳胶漆、水性醇酸漆中的至少一种。
[0011] 上述水性钢-钛防粘结涂料，其中所述固化剂为Si〇2、水玻璃、Al2 (HP〇4)3中的至少 一种，优选为Si〇2;所述分散剂为聚乙烯醇、水解马来酸酐、硬脂酸钡中的至少一种，优选为 聚乙烯醇。
[0012] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述水性钢-钛防粘结涂料，其中所述水性钢-钛防粘结涂料的pH值为7.5~9.5;固含量为85~90%，优选为87 %。
[0013] 本发明还提供一种水性钢-钛防粘结涂料在钛管乳制中的应用。
[0014]上述水性钢-钛防粘结涂料在钛管乳制中的应用，在室温下，将水性钢-钛防粘结 涂料涂覆在钢铁设备表面、乳辑表面或绞盘表面，形成〇. 2~0.4mm厚的膜层;优选为0.3mm。 [0015]上述水性钢-钛防粘结涂料在钛管乳制中的应用，采用气压喷涂、真空喷涂或者手 工刷涂的方式进行涂覆。
[0016]相比于现有技术，本发明还具有如下有益效果：
[0017] (1)本发明涂层能保证钛管在900°C乳制或穿孔过程中，不与钢铁设备乳辊或绞盘 发生粘结反应，提高钛材加工的成材率和生产效率；
[0018] (2)本发明使用生产工艺简单、易操作，可以在装有气压喷涂、真空喷涂和刷涂设 备的生产线上使用；
[0019] (3)本产品为水性环保耐高温防粘结涂料，涂料中不含有RoHS质量中限制的有害 元素，同时，本品在空气中没有有毒物质挥发，不影响施工环境等的环保功效；
[0020] (4)本发明水性钢-钛防粘结涂料可以使用时现场配制，配制时间段，简单可行;也 可以配制生产后，室温下，涂料稳定放置稳定性可达到6个月以上。
【具体实施方式】
[0021] 本发明水性钢-钛防粘结涂料，含有以下重量份成分:水性成膜剂50~150份，Cu粉 0~50份，Ah〇3粉400~450份，滑石粉350~400份。
[0022] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述水性钢-钛防粘结涂料，含有以下重量份 成分:水性成膜剂50~150份，Cu粉10~50份，Al 2〇3粉400~450份，滑石粉350~400份;更优 选含有以下重量份成分:水性成膜剂1〇〇份，Cu粉50份，Al 2〇3粉450份，滑石粉400份。
[0023] 上述水性钢-钛防粘结涂料，还含有以下重量份成分:固化剂1~2份，分散剂0.5~ 1份，7JU~5份;优选为固化剂1份，分散剂0 · 5份，7K5份。
[0024] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述水性钢-钛防粘结涂料，由以下重量份成 分组成：水性成膜剂50~150份，Cu粉10~50份，Al 2〇3粉400~450份，滑石粉350~400份，固 化剂1~2份，分散剂0.5~1份，水1~5份;更优选水性成膜剂100份，Cu粉50份，Al 2〇3粉450 份，滑石粉400份，固化剂1份，分散剂0.5份，水5份。
[0025] 上述水性钢-钛防粘结涂料，其中所述水性成膜剂为环氧树脂、水性聚氨酯漆、水 性丙烯酸乳胶漆、水性醇酸漆中的至少一种。
[0026] 上述水性钢-钛防粘结涂料，其中所述固化剂为Si02、水玻璃、Al2 (HP〇4)3中的至少 一种，优选为Si〇2;所述分散剂为聚乙烯醇、水解马来酸酐、硬脂酸钡中的至少一种，优选为 聚乙烯醇。
[0027] 进一步的，作为更优选的技术方案，上述水性钢-钛防粘结涂料，其中所述水性钢-钛防粘结涂料的pH值为7.5~9.5;固含量为85~90%，优选为87 %，这样能保证乳制设备表 面形成均匀的高温防粘结保护膜层。
[0028] 本发明还提供一种水性钢-钛防粘结涂料在钛管乳制中的应用。
[0029] 上述水性钢-钛防粘结涂料在钛管乳制中的应用，在室温下，将水性钢-钛防粘结 涂料涂覆在钢铁设备表面、乳辑表面或绞盘表面，形成〇. 2~0.4mm厚的膜层;优选为0.3mm。 当膜层附着量不到0.20mm时，在乳制或穿孔过程中，钛锭旋转、粘贴造成涂层附着量厚度逐 渐降低，所以要保证有足够的涂层厚度，防止被钛管全部粘掉，得不到充分的耐高温氧化保 护。若膜层附着量超过〇. 40mm时，成本升高。
[0030] 上述水性钢-钛防粘结涂料在钛管乳制中的应用，采用气压喷涂、真空喷涂或者手 工刷涂的方式进行涂覆在钢铁设备表面、乳辊表面或者绞盘表面后，形成的膜层在室温下， 5~lOmin内快速固化；由于固体份高，不会出现膜层流淌、流挂等现象，涂层附着性非常好， 无论是在湿膜下还是干膜时，涂层附着性都能满足钛锭辊道振动机摩擦的需要，不会出现 涂层掉皮或掉粉现象;对于涂敷方法、干燥方法等没有特别限定，涂覆方式可以根据现场实 际情况需要进行相应施工方式。
[0031] 本发明水性钢-钛防粘结涂料的制备方法无特殊要求，可以采用本领域常用的各 种方法，只要将各组分混合均匀即可，可现用现配。但本发明的发明人在研究中发现，优选 采用如下方法制备水性钢-钛防粘结涂料，能够使各组分混合得更均匀。具体方法为:先将 水性水性成膜剂与水混合进行稀释，然后在搅拌下，缓慢加入铜粉、滑石粉和三氧化二铝 粉，然后再加入固化剂，搅拌均匀，再加入分散剂，搅拌至呈均匀稳定相即可。
[0032] 固化过程中，仅需除去附着在镀层表面的水分，因而不需要再添加任何促进剂，主 要固化方式是自然固化，为了节约固化时间，也可以使用热风干燥或感应加热等方法，涂层 固化后，涂层不会出现掉粉和龟裂现象。
[0033]本发明制备的涂料耐高温原理为：当温度达到900°C时，有机涂层开始缓慢被燃烧 掉，但是Fe开始慢慢熔化变软，此时能把涂层中的Al2〇3粉固定在乳辊或绞盘表面，起到隔热 的作用；涂层中的A1与Ti发生合金化反应，形成TiAl 3合金层，该层物质非常致密，能隔绝机 体钛和外界(钢铁)铁元素等物质发生粘结反应，达到防治发生钛-钢粘结的作用。
[0034] 耐高温防钛-钢粘结涂料使用的温度没有特别限制，但由于本发明的处理剂的溶 剂是水，保证水不结冰及汽化的温度条件即可，在常温下使用。
[0035] 本发明一种耐高温防钛-钢粘结涂料，在线直接喷涂在乳制绞盘表面，能迅速固 化，形成自干型涂层，该涂层能保证钛管在900°C高温下，表面不与钢铁表面发生粘结生成 TiFe相，能有效降低生产成本和提高生产效益，更主要的提高产品精度尺寸和表面质量;本 发明提供的相应涂装工艺技术具有良好的经济效益、社会效益和广阔的推广应用前景。
[0036] 下面结合实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步的描述，并不因此将本发明限 制在所述的实施例范围之中。
[0037] 实施例1
[0038] 按照表1中各原料及其重量配比制备水性钢-钛防粘结涂料：
[0039] 表1水性钢-钛防粘结涂料的原料及其配比
[0041 ] 其中，K1~K4为实验组，D1~D2为对照组，另设置一个空白对照组D3(即不涂涂料 直接乳制），且其中水性成膜剂为环氧树脂（固含量为50%);固化剂为Si02,分散剂为聚乙 烯醇。本发明制备的水性钢-钛防粘结涂料pH值为7.5~9.5;固含量为85~90%。
[0042]其制备方法为:在常温常压下，将水性成膜剂、Cu粉、滑石粉、Al2〇3粉，加入到容器 中，加入过程中不断搅拌，搅拌均匀后加入固化剂、分散剂和水，搅拌均匀，待溶液呈均匀稳 定相，即得水性钢-钛防粘结涂料。
[0043]将上述各组制备的水性钢-钛防粘结涂料采用气压喷涂、真空喷涂或者手工刷涂 的方式进行涂覆在钢铁设备表面、乳辊表面或者绞盘表面后，在室温下自然干燥、固化10~ 15min，得到厚度为0.2~0.4mm的膜层。在900°C下进行钛管乳制。乳制后得到的钛管表面质 量良好，钛管与乳辊、绞盘等不黏连，具体对比情况如下：
[0044]表2水性钢-钛防粘结涂料及对照组测试性能
[0046]从表2中可以看出，采用实施例K1~K4的涂料涂覆设备，乳制后得到的钛管表面质 量良好，钛管与乳辊、绞盘等几乎不粘结。不涂覆任何涂料（即空白对照组D3)的乳辊或绞 盘，乳制后得到的钛管，钛管表面缺陷严重，设备也会有一定程度的粘钛，需要打磨后才能 继续使用。采用D1和D2的涂料涂覆设备，乳制后的钛管表面缺陷率依旧较高，不能很好的防 止钦钢粘结。
[0047]设计年产1万吨产能，以每个钛锭(坯子）1.5吨计算，每年要生产6300个左右的钛 坯锭，以每个钛锭出现钛钢粘结5mm~20mm深度计算，每个钛锭要切削掉100~200公斤，以 钛锭80000元/吨计算，每个钛锭因粘钛切削部分损失在8000~16000元之间，同时，还要花 费大量的人力、物力进行切削，额外增加生产成本和生产时间，而采用本技术，将为钛管及 其他钛合金产品的生产节约大量的生产成本，以每个钛锭乳制过程中使用涂料2~5kg计 算，每涂料价格按20万/吨计算，本技术的新增效益见下式所示：
[0048] W-每年钛锭的生产量:以1万吨计算，约每年生产6300个钛锭；
[0049] A-每个钛锭因粘钛-钢层问题切削的量:按50Kg计算/钛锭；
[0050] P1-钛锭的成本:80元/Kg;
[0051 ] W1-喷涂耐高温防粘结涂层的消耗量，3Kg/锭；
[0052] P2-每吨耐高温防粘结涂层价格:按200元/Kg计算；
[0053] Y-每年采用本技术产生的新增效益：
[0054] 贝1J:
[0055] Y=(P1XA-W1XP2)XW
[0056] =(4000-600)X 6300
[0057] =2142(万元）
[0058] 可见，本发明提供的涂料具有良好的经济效益、社会效益和广阔的推广应用前景。
【主权项】
1. 水性钢-钛防粘结涂料，其特征在于:含有以下重量份成分:水性成膜剂50~150份， Cu粉0~50份，Ah〇3粉400~450份，滑石粉350~400份。2. 根据权利要求1所述水性钢-钛防粘结涂料，其特征在于:含有以下重量份成分:水性 成膜剂50~150份，Cu粉10~50份，Al 2〇3粉400~450份，滑石粉350~400份;优选含有以下重 量份成分:水性成膜剂1 〇〇份，Cu粉50份，Al2〇3粉450份，滑石粉400份。3. 根据权利要求1或2所述水性钢-钛防粘结涂料，其特征在于：还含有以下重量份成 分:固化剂1~2份，分散剂0.5~1份，水1~5份;优选为固化剂1份，分散剂0.5份，7K5份。4. 根据权利要求1~3任一项所述水性钢-钛防粘结涂料，其特征在于：由以下重量份成 分组成：水性成膜剂50~150份，Cu粉10~50份，Al 2〇3粉400~450份，滑石粉350~400份，固 化剂1~2份，分散剂0.5~1份，水1~5份;优选水性成膜剂100份，Cu粉50份，Al 2〇3粉450份， 滑石粉400份，固化剂1份，分散剂0.5份，水5份。5. 根据权利要求1~4任一项所述水性钢-钛防粘结涂料，其特征在于:所述水性成膜剂 为环氧树脂、水性聚氨酯漆、水性丙烯酸乳胶漆、水性醇酸漆中的至少一种。6. 根据权利要求1~4任一项所述水性钢-钛防粘结涂料，其特征在于：所述固化剂为 Si02、水玻璃、Al2(HP〇4)3中的至少一种，优选为Si02;所述分散剂为聚乙烯醇、水解马来酸 酐、硬脂酸钡中的至少一种，优选为聚乙烯醇。7. 根据权利要求1~4任一项所述水性钢-钛防粘结涂料，其特征在于:所述水性钢-钛 防粘结涂料的pH值为7.5~9.5;固含量为85~90%，优选为87 %。8. 权利要求1~7任一项所述水性钢-钛防粘结涂料在钛管乳制中的应用。9. 根据权利要求8所述应用，其特征在于:在室温下，将水性钢-钛防粘结涂料涂覆在钢 铁设备表面、乳辑表面或绞盘表面，形成〇. 2~0.4mm厚的膜层;优选为0.3mm。10. 根据权利要求8所述应用，其特征在于:采用气压喷涂、真空喷涂或者手工刷涂的方 式进行涂覆。
【文档编号】C09D175/04GK105969076SQ201610597091
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月27日
【发明人】许哲峰, 郑昊青, 徐权, 肖聪, 李军
【申请人】攀钢集团研究院有限公司