[发明专利]一种耐高温腐蚀的搪瓷涂料及其制备方法

说明书

本发明提供一种耐高温腐蚀的搪瓷涂料及其制备方法，以二氧化硅和氧化铝为基体剂，添加硼砂、石英砂、纳米氧化锆等制备搪瓷熔块，进一步添加硅溶胶和改性POSS、金属包覆空心SiC微球和改性累托石制备得到上述耐高温腐蚀的搪瓷涂料，并通过对搪瓷涂料的制备方法和烧结工艺进行调整，对烧结温度、烧结时间、涂层厚度进行调整，获得了低气孔率、优异的耐高温氧化、耐热腐蚀、抗热冲击和抗热震韧性的搪瓷涂层，能够满足垃圾焚烧发电锅炉的使用，具有极大的工业应用前景。

技术领域

本发明属于耐高温防腐涂料技术领域，特别涉及一种耐高温腐蚀的搪瓷涂料及其制备方法。

背景技术

垃圾焚烧发电具有减量化、无害化、资源化等优势是公认的垃圾处理最好方式，具有占地小、场地选择易、处理时间短、减量化显著、无害化彻底、可回收垃圾焚烧余热等优点，是我国在大力推行的垃圾处理方式。然而，垃圾种类复杂，焚烧形成的烟气中含有大量的腐蚀性气体(如：SO2、SO3、Cl2等)，对焚烧锅炉内部产生严重的腐蚀，导致经常需要停机维护，造成重大的经济损失。因而，垃圾焚烧过程中严重的材料高温腐蚀问题无疑成为限制垃圾焚烧炉有效运行的关键问题。

目前，通常以施加耐高温腐蚀的涂层的方法提高焚烧锅炉内部的耐高温腐蚀性能。搪瓷涂层是涂覆与金属表面的搪瓷釉料经700-850℃高温烧结后形成的无机涂层，具有耐高温抗冲击、耐腐蚀抗氧化、耐摩擦抗划伤等诸多优异性能，一种广泛应用的耐高温腐蚀涂层。其中，由于在烧结过程中与合金基体发生反应从而形成界面的化学结合，搪瓷涂层在热循环条件下的抗界面剥落能力优于传统的陶瓷涂层，且由于优异的阻氧扩散能力，搪瓷涂层的抗高温氧化性能又优于传统的金属涂层。

搪瓷涂层主要是由硅氧四面体结构组成，通过在硅氧四面体的间隙中添加其他四价、三价等离子形成玻璃网状结构，然而，目前搪瓷涂层还存在以下问题：(1)在高温环境下，含有的大量低熔点组分易于基体中Cr发生反应，并进一步氧化生成大量的铬酸盐尖晶石类腐蚀产物，大幅度降低搪瓷涂层抗氧化性能；(2)大量低熔点组分易打断硅氧四面体中的硅氧键，加速硫以及氯离子渗透搪瓷涂层直至基体，严重影响搪瓷涂层的耐热腐蚀能力；(3)搪瓷涂层中的玻璃相不稳定，与基体的热膨胀系数不匹配，产生较大的内应力，易造成搪瓷涂层的剥落；(4)搪瓷涂层具有低的断裂韧性易发生脆性断裂，且表面高的气孔率可增加磨损时的裂纹形核率，造成腐蚀因子渗透至基体，影响搪瓷涂层的耐热腐蚀性能等。

与此同时，搪瓷涂层的生产基本延续了传统制备技术，基本过程是：基材预处理-涂搪釉浆-烘干釉浆-窑炉中烧成瓷釉。但是由于搪瓷涂层和金属基体的热膨胀系数并不完全匹配，涂层和基体的结合不是很牢固，长期使用会出现裂纹，开裂严重甚至发生瓷釉成块地从金属基体上脱落的现象。

因此，如何通过配方和制备工艺提高搪瓷涂层的抗高温氧化、耐热腐蚀、抗热冲击和抗热震韧性等性能已成为行业内的技术研究重点，各种研究成果在公开出版物上屡见报到，但是，迄今未见有与本发明的技术内容相同和相近的技术被披露。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种耐高温腐蚀的搪瓷涂料及其制备方法，所述耐高温腐蚀搪瓷涂层能够应用于垃圾焚烧发电用锅炉内壁，具有优异的耐高温氧化、耐热腐蚀、抗热冲击和抗热震韧性等性能。

为了实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的，一种耐高温腐蚀的搪瓷涂料，包括以下重量份数的原料：

搪瓷熔块100份、硅溶胶30-40份、改性POSS 5-10份、氨基改性累托石2-6份、金属包覆空心SiC微球10-15份；

所述搪瓷熔块由以下重量份的原料组成：二氧化硅42-58份、氧化铝3-6份、硼砂5-10份、纳米氧化锆0.5-1.5份，石英砂4-8份、钛白粉2-5份、硝酸钠1-3、氧化锌2-4份，氧化钙4-6份。

所述搪瓷熔块由以下方法制备而成：将全部原料置入坩埚中熔炼，熔炼温度1350-1550℃，时间为2-3h，水淬后研磨，制备粒径为50-100μm的搪瓷熔块；