一种耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料及其制备方法和应用，属于特殊涂料【技术领域】。该陶瓷涂料包括按质量百分含量计的组分：填料15~30%，粘结剂40~65%和余量的水；其中填料包括氧化锆3~5%、碳化硅3~5%、氮化硅3~5%、二氧化钛1~3%、高岭土2~4%和稀土氧化物3~8%。其制备方法是将粘结剂加水混合得粘结剂液体，然后将细化处理至粒度达50~900nm的填料加入到粘结剂液体中，再加入助剂搅拌均匀，过滤封装。该涂料可以涂覆于锅炉炉管及加热炉炉管外表面形成陶瓷涂层，制备高性能的锅炉炉管及加热炉炉管。
【专利说明】一种耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于特殊涂料【技术领域】，具体涉及一种耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料及其制 备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 电站锅炉、石油石化加热炉及中小工业锅炉等的生产运行中，煤粉锅炉（包括燃 油气加热炉炉管）沾污给锅炉的安全运行造成极大隐患，同时影响锅炉以及加热炉效率， 高温烟气作用下，粘结在水冷壁或高温过热器上以及加热炉炉管的灰渣会与管壁发生复杂 的化学反应，形成高温腐蚀。沾污、结渣一般被认为是高温腐蚀的前奏，高温腐蚀原因包括 硫酸盐腐蚀、硫化物腐蚀、氯化物腐蚀以及还原性气氛腐蚀等，其中高温硫酸盐腐蚀又包括 焦硫酸盐腐蚀、硫酸盐腐蚀等。高温换热表面沾污结渣直接导致锅炉以及加热炉换热能力 下降，炉效和出力降低，进而换热表面受热不匀导致炉管热应力不均和被加热工质受热不 匀，同时炉膛温度升高导致炉管超温运行、氮氧化物生成及排放加剧和排烟温度过高，沾污 结渣加剧换热表面腐蚀，这些问题直接影响企业的安全生产、节能减排、产品质量与产能， 降低设备使用寿命，给企业带来重大损失。
[0003] 针对沾污结渣，传统的解决方法是加强吹灰、调整燃料、投运除焦剂、机械打焦等， 这给企业带来持续性的经济损失，安全隐患仍然存在。
[0004] 陶瓷涂料作为一种新型功能材料，可起到耐高温腐蚀和提高发射率的作用，但现 有技术的陶瓷涂料无法解决高沾污和高温腐蚀特别是还原性腐蚀问题，因此不能综合实现 上述功能，且使用过程中不同程度存在涂层龟裂、脱落、粉化的情况，严重影响涂层的使用 寿命，目前这些问题仍无法有效解决。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术中存在的上述不足，本发明提供了一种耐高温抗沾污结渣陶瓷涂 料。
[0006] 本发明的另一目的是提供上述耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料的制备方法。
[0007] 本发明的又一目的是提供上述耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料的应用。
[0008] 本发明通过以下技术方案实现上述目的： 一种耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料，包括按质量百分含量计的以下组分：填料15~30%， 粘结剂40~65%和余量的水；其中填料包括氧化锆3~5%、碳化硅3~5%、氮化硅3~5%、二氧化 钛1~3%、高岭土 2~4%和稀土氧化物3~8%。
[0009] 无机涂层在高温下有良好导热性、耐磨损、耐酸碱腐蚀等特性。
[0010] 作为优选方案，上述耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料中，所述粘结剂为磷酸二氢铝和 硅溶胶，这两种成分自身熔点较高，高温下键合能较高，不易熔化，提高了粘结剂的耐热性。 采用无机粘结剂不仅耐高温，而且在高温下干燥后与基体粘结力强，还可提高强度和光洁 度，以增强抗污能力。这两种粘结剂共用产生的效果明显优于采用单一粘结剂，在高温下具 有良好的粘结性能，涂层膨胀率小，与基体间结合能力强。
[0011] 作为优选方案，上述耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料中，所述磷酸二氢铝的质量百分 含量为35~45%，硅溶胶的质量百分含量为5~20%。
[0012] 作为优选方案，上述耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料中，所述稀土氧化物为氧化钇、氧 化铈和氧化铕。通过添加稀土氧化物可以提高机械强度，特别是与高岭土以及磷酸二氢铝 共用烧结时形成稀土铝酸盐抑制晶粒长大，提高致密性，进而增加强度和抗污能力。而三种 稀土氧化物共用时，其相互促进作用，进一步改善产品性能。
[0013] 作为优选方案，上述耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料中，所述氧化钇的质量百分含量 为]-3%，氧化铺的质量百分含量为]-3%，氧化铕的质量百分含量为]-2%。
[0014] 作为优选方案，上述耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料中，还包括分散剂、润湿剂和消泡 剂中的一种以上的助剂，助剂质量百分含量不超过3%。助剂主要用来提高分散性、润湿性 和避免涂膜时产生气泡造成的局部缺陷。分散剂、消泡剂和润湿剂均可以选用本领域常 规市售商品，例如分散剂可选择CF-10, Hensic H-4200等，消泡剂可以选择DF104, Hensic H-210, Hensic H-231 等。
[0015] 较佳地，上述耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料中，包括按质量百分含量计的分散剂 0· 5~1%，润湿剂 0· 5~0· 8% 和消泡剂 0· 3~0· 5%。
[0016] 作为优选方案，上述耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料中，所述填料中还包括质量百分 含量不超过5%的铜铬黑以提高耐高温和耐腐蚀能力、不超过3%的氮化硼以提高硬度和降 低表面自由能减少粘污，同时可与稀土相结合降低烧结温度，提高材料韧性以提高抗龟裂 和粉化性能，和不超过3%的膨润土以提高附着力，可以含有上述材料中的一种或几种的混 合物。
[0017] 作为优选方案，上述耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料中，包括按质量百分含量计的以 下组分：填料23. 5~28. 5%，粘结剂53~59%和余量的水；其中填料包括氧化锆3. 5~4%、碳化 硅2~2. 5%、氮化硅3~4%、二氧化钛2~2. 5%、高岭土 3~4%和稀土氧化物4~5. 5%，铜铬黑3~4%， 氮化硼1~2%，膨润土 2~2. 5%。
[0018] 本发明提供的上述耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料的制备方法，是将粘结剂加水混合 得粘结剂液体，然后将细化处理至粒度达50~900nm的填料加入到粘结剂液体中，再加入助 剂搅拌均匀，过滤封装。
[0019] 本发明还提供上述耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料在制备锅炉炉管和/或加热炉炉 管中的应用，陶瓷涂料涂覆于锅炉炉管和/或加热炉炉管外表面形成陶瓷涂层。
[0020] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果： 本发明的耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料可耐1050°C高温，且高温下仍保持0. 94以上的 高发射率，强化换热；表面能低，抗沾污结渣；涂层集化学惰性和钝化保护于一身，具有自 清洁作用，有效防止沾污结渣，保护基体，特别是金属材质的基体，提高锅炉的换热效率，使 受热面更加均匀；耐高温腐蚀，使用寿命长，施用简便，实际应用效果明显，广泛适用于石油 石化加热炉及电站锅炉炉管等。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以助于理解本发明的内容。
[0022] 将粘结剂加水混合得粘结剂液体，然后将细化处理至粒度达50~900nm的填料加 入到粘结剂液体中，再根据需要加入助剂搅拌均匀，过滤封装，即得本发明的陶瓷涂料，涂 料各原料及其用量如下表1所示。
[0023] 表1不同组分制备的陶瓷涂料
【权利要求】
1. 一种耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料，其特征在于，包括按质量百分含量计的以下组分： 填料15~30%，粘结剂40~65%和余量的水；其中填料包括氧化锆3~5%、碳化硅3~5%、氮化硅 3~5%、二氧化钛1~3%、高岭土 2~4%和稀土氧化物3~8%。
2. 根据权利要求1所述的耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料，其特征在于，所述粘结剂为磷 酸二氢铝和娃溶胶。
3. 根据权利要求2所述的耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料，其特征在于，所述磷酸二氢铝 的质量百分含量为35~45%，娃溶胶的质量百分含量为5~20%。
4. 根据权利要求1所述的耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料，其特征在于，所述稀土氧化物 为氧化纪、氧化铺和氧化铕。
5. 根据权利要求4所述的耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料，其特征在于，所述氧化钇的质 量百分含量为1~3%，氧化铺的质量百分含量为1~3%，氧化铕的质量百分含量为]-2%。
6. 根据权利要求1所述的耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料，其特征在于，还包括分散剂、润 湿剂和消泡剂中的一种以上的助剂，助剂质量百分含量不超过3%。
7. 根据权利要求1所述的耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料，其特征在于，所述填料中还包 括质量百分含量不超过5%的铜铬黑、不超过3%的氮化硼和不超过3%的膨润土中的一种或 几种。
8. 根据权利要求1所述的耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料，其特征在于，包括按质量百分 含量计的以下组分：填料23. 5~28. 5%，粘结剂53~59%和余量的水；其中填料包括氧化锆 3. 5~4%、碳化硅2~2. 5%、氮化硅3~4%、二氧化钛2~2. 5%、高岭土 3~4%和稀土氧化物4~5. 5%， 铜铬黑3~4%，氮化硼1~2%，膨润土 2~2. 5%。
9. 权利要求1~7任一所述的耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料的制备方法，其特征在于，将 粘结剂加水混合得粘结剂液体，然后将细化处理至粒度达50~900nm的填料加入到粘结剂 液体中，再加入助剂搅拌均匀，过滤封装。
10. 权利要求1~7任一所述的耐高温抗沾污结渣陶瓷涂料在制备锅炉炉管和/或加热 炉炉管中的应用，陶瓷涂料涂覆于锅炉炉管和/或加热炉炉管外表面形成陶瓷涂层。
【文档编号】C04B28/34GK104446325SQ201410687121
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月26日 优先权日:2014年11月26日
【发明者】吴建亚, 孙荣祥, 赵凯 申请人:清大赛思迪新材料科技（北京）有限公司