[发明专利]提高车削后含碳耐火材料施釉性能的内层涂料及其涂覆方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高车削后含碳耐火材料施釉性能的内层涂料及其涂覆方法，属于防氧化涂层技术。

背景技术

含碳耐火材料以其优良的抗渣性，高导热性以及高热震稳定性而广泛应用于钢铁冶金领域，如镁碳砖炉衬，连铸用三大件等。但其中所含树脂炭以及石墨等在高温情况下极易被空气氧化，造成产品表层脱碳等情况，严重影响产品使用寿命。目前，除了在产品中添加抗氧化剂外，使用表面釉层以隔绝空气的方法被广泛应用于防止含碳耐火材料氧化。 

该抗氧化涂层的制备方法也在多项专利中进行了论述。 

ZL201010274330.1，公开了一种无铝抗氧化涂料，主要组成是40~80wt％的硼玻璃、5~20wt％的SiC、20~35wt％的熔融石英、1~5wt％的MgO、5~10wt％的CaO和0.1~0.3wt％的羧甲基纤维素混合，外加上述混合20~40wt％的硅溶胶或40~80wt％的液体水玻璃，再外加上述混合料50~80wt％的水，混磨20~40分钟，制成抗氧化涂料。

ZL02110690.8，公开了一种含碳耐火材料抗氧化涂料，采用长石粉，蜡石粉，玻璃和金属氧化物为填料，以改性硅酸为结合剂。

ZL200510018443.4，公开了一种防氧化涂料，包括填料，硅微粉，黄糊精和水，其中填料主要包括长石粉和硼酸等。

ZL201010156945.4，用于氧化铝-碳化硅-碳砖表面的抗氧化涂料。公开了一种抗氧化涂料，其中包括组分A和组分B，组分A是釉料粉50~70，a-Al2O3微粉2~5，膨润土粉1~7，SiO2微粉1~3和碳化硅粉26~35形成的粉状物，其中釉料粉由硼砂40~80，石英12~18，碳酸钠8~15，方解石12~15和钠长石8~12混合的细粉。

ZL200910116102.9，公开了一种防氧化涂层的制备方法，其中原料物质为钾长石10~50，钠长石10~40，球粘土5~30，玻璃熔块10~40和硅粉3~7，碳化硼1~10，该氧化涂层再400~1300度范围内呈现熔融状态。

以上专利均以在高温状态下得到熔融玻璃相作为外层保护材料为目标，进而达到隔绝空气的目的。为得到低温熔融的玻璃相熔融涂层，扩大防护温度范围，该类防氧化涂层组分中均含有大量硼，钠，钾等元素的化合物, 以期促进釉面熔融，但均未涉及材料表面状况对其釉面烧成性能的影响。

作为功能材料的含碳耐火材料产品，为了达到其特殊使用要求必须对产品尺寸进行控制，因此后期的车削工艺已成为该种材料制造技术中不可缺少的重要环节。

然而，与一般材料不同，含碳耐火材料基质中的树脂炭和石墨的硬度比氧化物或者非氧化物耐火材料颗粒小，且基质中其他陶瓷相对氧化物颗粒的包覆强度也相对较小，导致在车削过程中陶瓷颗粒容易剥落。如果材料中陶瓷颗粒较大，将在材料表面形成明显凹坑，导致车削处理后的含碳耐火材料表面粗糙，不易施釉。在施釉过程中极易由于表面润湿不均出现釉面厚度偏差和出现釉面针孔等情况，并在釉面熔融过程中进一步导致熔融釉面应力分布不均，进而出现熔融釉的表面迁移并导致表面针孔扩大等情况，最终造成内部基底含碳材料氧化。

由于上述原因，目前的防氧化涂料和技术手段很难对车削后的耐火材料起到良好防护作用。如无其他辅助手段，将无法避免施釉后的表面针孔和烧成后的基底氧化。

此前，部分炭/炭复合材料防氧化涂层也曾经通过使用过渡内层的方法提高施釉性能。ZL200610145667，公开了一种炭/炭复合材料防氧化涂层，该涂层由底层和外层构成，底层是将0.5~2g的Al(OH)₃和5~15g 的Zn₃(PO₄)₂·4H₂O分别溶入H₃PO₄中得到透明溶液后再加入水，再将该溶液涂刷在炭/炭复合材料表面，在氮气气氛或真空保护下500℃~900℃进行热处理，再继续涂刷外层涂层；同样的，ZL02139410.5也同样公开了一种防氧化涂料。

但现有的用于炭/炭复合材料的预浸液，均需高温热处理（>500℃）后再进行外层抗氧化涂料的涂覆。一般认为，在高温处理预浸液时，预浸液中的化学成分会与内层炭/炭复合材料进行化学反应，为化学涂覆。涂覆后需等待化学反应完全后进行后续抗氧化层的处理等，工艺复杂繁琐。