[发明专利]一种用于1Cr18Ni9Ti不锈钢表面的搪瓷材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于1Cr18Ni9Ti不锈钢表面的搪瓷材料及其制备方法。

背景技术

化工行业中的工业制造技术一般包括原料纯化、反应制备以及反应物的分离和提纯等工艺。其中，化工反应的过程复杂，一般需要在高温下进行，且反应物料相态多样，反应环境相对苛刻。作为工业制造技术的核心设备和反应场所——化工反应器长期处于复杂苛刻以及高温的环境中，使得化工反应器材料需要有较高的耐化学介质稳定性和耐高温稳定性。

不锈钢具有高强度、高硬度以及良好的机械加工性，是化工反应器中普遍使用的基体材料。但是，不锈钢在高温介质环境中存在氧化腐蚀的问题，腐蚀不但使反应器结构强度迅速降低，使用寿命大大减少，而且生成的腐蚀产物还会影响反应器内化工反应过程和产品的纯度。因此，减缓不锈钢材质的化工反应器的高温氧化腐蚀，是保证化工行业安全生产的重要技术方法。

搪瓷材料具有耐高温、耐有机介质腐蚀、耐磨蚀、光滑降阻性好、自修复和热膨胀系数可设计等优异性能，是目前应用较为广泛的高温防护涂层材料。在不锈钢化工反应器内表面涂覆耐高温氧化的搪瓷涂层，可以有效隔绝反应介质与反应器内壁的直接接触，从而减缓介质对反应器材料的腐蚀，延长反应器的使用寿命。但是，目前市售通用搪瓷材料耐温性仍然较低（一般在400℃以下），耐酸碱腐蚀性相对较差，且高温下搪瓷材料易从基体材料上脱落。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于1Cr18Ni9Ti不锈钢表面的搪瓷材料及其制备方法，该搪瓷材料具有较高的耐温性和耐酸碱腐蚀性能，用于1Cr18Ni9Ti不锈钢化工反应器时，能够解决其在高温反应介质中氧化腐蚀的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一方面，本发明提供了一种用于1Cr18Ni9Ti不锈钢表面的搪瓷材料，该搪瓷材料是通过将包含以下组分的原料烧结而成的：

二氧化硅      39～42重量份，

三氧化二铝    12～14重量份，

二氧化钛      6～9重量份，

氧化镁        0.5～1重量份，

氧化锌        5～7重量份，

氧化钙        3～5重量份，

氧化镍        0.5～3.5重量份，

三氧化二硼    5～7重量份，和

氧化钠        18～20重量份。

不希望受理论约束，本发明提供的搪瓷材料中，二氧化硅（SiO₂）和三氧化二铝（Al₂O₃）为网络主骨架。其中，二氧化硅和三氧化二铝相互作用，复合构成耐高温的网络骨架，能够赋予搪瓷材料耐高温性能和优良的耐介质性能。

其中，二氧化钛（TiO₂）、氧化镁（MgO）、氧化锌（ZnO）、氧化钙（CaO）和氧化镍（NiO）为助剂。这些助剂能够进一步提高搪瓷材料的热稳定性和机械强度，增加瓷釉的烧成温度幅度。同时，这些助剂还可以防止搪瓷材料中龟裂纹的扩散，提高搪瓷层的表面质量，增加瓷釉与金属的密着强度。

此外，氧化镁还可以防止一些氧化物的还原，氧化钙可以有效改善搪瓷材料的化学稳定性，提高材料的使用寿命。

其中，氧化镍为密着剂，能够提高瓷釉与基体金属的结合力。

其中，三氧化二硼（B₂O₃）和氧化钠（Na₂O）为助熔剂，能够加速高温下各氧化物间的化学反应，并降低搪瓷材料的烧成温度与烧成后的粘度。此外，三氧化二硼（B₂O₃）还能够有效降低各氧化物原料的熔融温度。

根据本发明提供的搪瓷材料，其中，可以以硼砂（Na₂B₄O₇·10H₂O）代替三氧化二硼。在一些实施方案中，以硼砂代替全部或部分的三氧化二硼。例如，以13.57～19.00重量份硼砂代替全部的三氧化二硼。此时，可以根据通过硼砂引入钠元素的量，相应地减少氧化钠的用量。

根据本发明提供的搪瓷材料，其中，可以以碳酸钠代替氧化钠。在一些实施方案中，以碳酸钠代替全部或部分的氧化钠。例如，以30.77～34.20重量份碳酸钠代替全部的氧化钠。