[发明专利]陶瓷涂料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷涂料，该陶瓷涂料的制备方法，以及该陶瓷涂料在形成加热炉内壁涂层中的应用。

背景技术

全球气候变化深刻影响着人类生存和发展，低碳技术日益成为国际的热点和潮流。低碳化将从两个方面带动实体经济，一是加速太阳能、风能等新能源产业发展，二是对传统产业的低碳化升级改造，二者都离不开相关新材料产业的支撑。

中国石油化工行业占工业经济总量的20％，对国民经济非常重要。石油化工行业包括石油石化和化工两个大部分。各种加热炉和反应炉是石油化工企业主要生产和耗能设备，这些炉子在生产过程中耗费大量能源、排放大量的二氧化碳、氮氧化物等有害气体，严重破坏和影响生态环境，给我国节源减排、环境保护增加了巨大压力。

近年来，耐高温强化吸收纳米金属陶瓷涂料在加热炉和反应炉的应用得到了广泛的认可，但在实际使用过程中，由于涂层材料与基体材料的粘结强度较低，涂层材料的耐磨性和耐腐蚀性较差，使得在使用过程中容易引起涂层龟裂脱落或者腐蚀破坏，从而影响了使用效果和使用寿命。另一方面，受热面管道材料和耐火材料的物理和化学特性，直接影响石油化工行业各种炉运行的安全、节能、生产能力和环保性能。受热面沾污结渣会使表面发射率(黑度)下降、导热热阻增大，造成炉热效率下降、负荷能力不足、炉膛温度水平过高、受热面局部超温、氮氧化物(NOx，主要是热力氮)排放增加等一系列安全、节能、产能和环保等方面的问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服由现有的纳米金属陶瓷涂料形成的涂层存在耐磨性、耐腐蚀性以及抗沾污结渣性能较差的缺陷，提供一种新的陶瓷涂料及其制备方法和应用。

本发明提供了一种陶瓷涂料，其中，该陶瓷涂料含有陶瓷粉、氮化钛、氮化锆、稀土金属氧化物和粘合剂，相对于100重量份的所述陶瓷粉，氮化钛的含量为10-80重量份，氮化锆的含量为10-80重量份，所述稀土金属氧化物的含量为5-50重量份，所述粘合剂的含量为5-80重量份，其中，所述陶瓷粉为磷酸氢钙和碳酸钙的复合物，所述稀土金属氧化物为氧化钇、氧化镧和氧化铈的组合。

本发明还提供了上述陶瓷涂料的制备方法，该方法包括：(1)将所述陶瓷粉与所述稀土金属氧化物混合并进行研磨，得到第一混合粉料；(2)将所述第一混合粉料与氮化钛、氮化锆以及选择性加入的所述钛合金和所述过渡金属氧化物混合并进行研磨，得到第二混合粉料；(3)将所述第二混合粉料与所述粘合剂混合。

本发明还提供了上述陶瓷涂料在形成加热炉内壁涂层中的应用。

在本发明提供的所述陶瓷涂料中，通过将特定的陶瓷粉、特定的稀土金属氧化物、氮化钛和氮化锆以预定的比例配合，使得由所述陶瓷涂料形成的涂层具有明显改善的耐磨性、耐腐蚀性以及抗沾污结渣性能。

而且，由所述陶瓷涂料形成的涂层具有较高的热辐射率，使得由本发明的陶瓷涂料在加热炉内壁形成的涂层在加热炉使用过程中具有较高的热利用率。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供了一种陶瓷涂料，其中，该陶瓷涂料含有陶瓷粉、氮化钛、氮化锆、稀土金属氧化物和粘合剂，相对于100重量份的所述陶瓷粉，氮化钛的含量为10-80重量份，氮化锆的含量为10-80重量份，所述稀土金属氧化物的含量为5-50重量份，所述粘合剂的含量为5-80重量份，其中，所述陶瓷粉为磷酸氢钙和碳酸钙的复合物，所述稀土金属氧化物为氧化钇、氧化镧和氧化铈的组合。

在优选情况下，为使所述陶瓷涂料具有进一步改善的耐磨性、耐腐蚀性以及抗沾污结渣性能，在所述陶瓷涂料中，相对于100重量份的所述陶瓷粉，氮化钛的含量为20-50重量份，氮化锆的含量为20-50重量份，所述稀土金属氧化物的含量为10-40重量份，所述粘合剂的含量为10-40重量份。

在本发明的所述陶瓷涂料中，氮化钛可以为二氮化二钛(Ti₂N₂)和/或四氮化三钛(Ti₃N₄)。优选地，氮化钛为二氮化二钛。