一種耐高溫耐磨防護劑及其制備方法和施工方法
【專利摘要】本發明公開了一種耐高溫耐磨防護劑及其制備方法和施工方法，這種耐高溫耐磨防護劑原始料為鋯莫來石、白剛玉、碳化硅、氧化鋁微粉、硫鋁酸鹽水泥、氮化硅，外加硅酸膠稀液和添加劑；混合攪拌后制得這種高溫耐磨防護劑，在施工現場，把這種抗沖擊耐磨防護劑噴涂施工面上，固化后，再涂抹一層合金的滲透混合物。本發明具有耐高溫、節能率高、隔熱、阻燃、防氧化、防腐、延長基體使用壽命、節能環保等優點。
【專利說明】一種耐高溫耐磨防護劑及其制備方法和施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種工業領域中涂抹在設備表面的耐高溫耐磨防護劑，尤其涉及一種主要含鋯莫來石、白剛玉、硅酸膠稀液的耐高溫耐磨防護劑及其制備方法和施工方法。
【背景技術】
[0002]目前，在一些高溫窯爐設備、火力發電廠粗、細粉分離器、排風機葉輪，一次(煤粉)風管等各種化工設備，長期處在高溫惡劣的操作環境中，溫度有時達到380攝氏度以上，有的甚至可以達到1800攝氏度以上，這些設備受到高溫、物料的腐蝕氧化、風力和物料顆粒的撞擊等等，使這些設備壽命極短，為了保證設備的長期運行，通常在這些設備上涂抹一層耐磨防腐層，但傳統的涂層抵抗不了高溫，一般使用溫度在100-200°C，當超過此溫度時，涂層會脫落、融化和變形，并且傳統的涂層會在這高溫狀態下把一部分熱量要傳導出來，從而影響這些設備使用性能，讓設備操作人員處在高溫的危險環境中，從而容易造成安全事故；并且在極度的高溫下，傳涂層的耐磨防腐性能也受到了嚴重的影響，從而會造成整個涂層失去防護作用，造成這些設備受到嚴重的侵蝕，不得不進行維護和更換，加大這些企業的生產成本，從而會影響這些企業的正常生產。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是為了解決上述技術問題存在的不足，提供一種具有耐高溫、節能率高、隔熱、阻燃、防氧化、防腐、延長基體使用壽命、節能環保的高溫耐磨防護劑及其制備方法和施工方法。
[0004]為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是，這種耐高溫耐磨防護劑原始料為鋯莫來石、白剛玉、碳化硅、氧化鋁微粉、硫鋁酸鹽水泥、氮化硅，外加硅酸膠稀液和添加劑；混合攪拌后制得這種高溫耐磨防護劑，在施工現場，把這種抗沖擊耐磨防護劑噴涂施工面上，固化后，再涂抹一層合金的滲透混合物。
[0005]這種高溫耐磨防護劑`原始料的重量份數為:鋯莫來石45-60份，白剛玉20-30份，碳化硅8-12份，氧化鋁微粉5-15份，鋁酸鹽水泥5-8份，釔基穩定鋯2-3份，氮化硅2_3份；硅酸膠稀液加入量占原始料總重量的百分比為30-45% ;添加劑加入量占原始料總重量的百分比為1_10%。
[0006]其中添加劑可為有機和無機材料，包括甲基纖維素、羧甲基纖維素、聚乙烯醇、糊精、亞硫酸紙漿廢液、聚合氧化鋁、氧氯化鋯、硫酸鋁、磷酸鋁、多聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、硅酸鈉中的一種、兩種或幾種結合使用。
[0007]其中硅酸膠稀液PH值為2.5，硅酸膠稀液中的SiO2為3.6%，Na2O為0.005%,Si02/Na20 摩爾比 7:3。
[0008]其中鋯莫來石粒度為0.6-lmm ；
[0009]其中白剛玉粒度為0.1-0.5mm ；
[0010]其中氮化硅粒度為300-400目；[0011]其中碳化娃具有不同的粒度等級，其粒度分布在0-0.044mm、0.044mm-0.074mm、
0.074-lmm、l-3mm、3-5mm中的兩個或兩個以上的粒度區間。
[0012]本發明的制備方法和施工方法為:
[0013]步驟一、按比例加入鋯莫來石、白剛玉、碳化硅、氧化鋁微粉、硫鋁酸鹽水泥、氮化硅，在溫度60-80°C下，用混合機攪拌l_2h ；
[0014]步驟二、硅酸膠稀液的配置:將模數為3.5的硅酸鈉溶液用水稀釋調整至含SiO2為4%，Na2O為1.15% ;將溶液通過填裝陽離子交換樹脂的閃換柱，得到含SiO2為3.6%,Na2O為0.005%，SiO2 / Na2O摩爾比7:3，PH值2.5的硅酸膠稀液;
[0015]步驟三、按照比例加入硅酸膠稀液和添加劑，再攪拌10-15分鐘；就得到這種耐高溫耐磨防護劑；
[0016]步驟四、在施工現場，把這種耐高溫耐磨防護劑致密噴涂或者涂抹到施工面上，涂抹厚度為20-40mm ;涂抹完成之后，要立即保護涂抹面以防止迅速干化，再快速涂抹一層合金的滲透混合物，然后用噴霧器將養護劑噴灑于表面即可，每方米約需噴灑0.2-0.3L的養護劑，在施工面邊緣部位養護劑噴灑量需增加一倍，從而防止產生裂紋，施工完畢的表面養護三天后即可投入使用。
[0017]其中合金滲透混合物為:二硅化鑰MoSi2粉和硅粉的混合物，MoSi2粉40-50份，硅粉50-60份；MoSi2粉的粒度≤0.1mm。
[0018]本發明在原料中使用了特制的高溫無機硅酸鹽溶液(硅酸膠稀液)，耐溫可以達到1800°C的高溫。
[0019]本發明在原料中使用了硫鋁酸鹽水泥，這種硫鋁酸鹽水泥主要是以無水硫鋁酸鈣和硅酸二鈣為主要礦物組成的新型水泥，具有高強、高抗滲、高抗凍、耐蝕、低堿和生產能耗低等基本特點。
[0020]本發明使用了釔基穩定鋯。氧化鋯可耐高達2593°C，但在980°C時可由立方晶型轉變為四方晶型或單斜晶型并有9%體積變化，故在反復升溫降溫過程中材料強度顯著惡化，但在氧化鋯中加入10% Y2O3后，可穩定其立方晶型結構，在反復升溫降溫過程中，不再發生晶型變化，從而保持其材料強度。
[0021]本發明使用了鋯莫來石、白剛玉、氧化鋁微粉以及粒度分布不同的碳化硅，它們的作用主要是增加耐磨性能和強度、改進材料的熱震穩定性和抗侵蝕性。
[0022]因此，這種高溫耐磨防護劑，是一種利用無材料在高溫下進行增鏈、材料轉化反應制成的，一種不可逆的晶體轉化，是一種最新的無機材料高溫耐磨材料。
[0023]在步驟四最后一道工序涂抹一層合金滲透混合物，在外部高溫環境下，會形成硅和二硅化鑰蒸汽壓，使鑰硅合金滲透并填滿防護層材料內部所有的氣孔，從而形成一層致密、耐高溫、隔熱、阻燃、防氧化、防腐、延長基體使用壽命、節能環保的高溫耐磨防護層。
[0024]本發明的有益效果在于:它比傳統的耐磨材料耐溫性能高出40%，能抵抗持續500-1000°C的工作溫度；具有極佳的抗腐蝕性能，耐多種酸、鹽等化學物質。在高溫下可以抵御各種大小顆粒磨蝕物質所引致的磨損。這種高溫耐磨防護劑導熱系數只有0.03W /m ?k，能有效抑制并屏蔽紅外線的輻射熱和熱量的傳導，可以有效的提高高溫設備的隔熱保溫效果，保證了設備的安全正常運行，讓設備操作人員原理高溫危險。
[0025]這種高溫耐磨防護劑固化后的硬度為85-90肖氏D，抗壓強度為90.0-95.0Mpa，拉伸強度30-35Mpa，彎曲強度57_65Mpa。
【具體實施方式】
[0026]以下實施例詳細說明了本發明。
[0027]實施例1:
[0028]鋯莫來石45份，白剛玉30，碳化硅10份，氧化鋁微粉5份，鋁酸鹽水泥5份，釔基穩定鋯2，氮化硅3份；硅酸膠稀液加入量占原始料總重量的百分比為30%，添加劑加入量占原始料總重量的百分比為5%。
[0029]實施例2:
[0030]鋯莫來石52份，白剛玉20，碳化硅8份，氧化鋁微粉10份，鋁酸鹽水泥5份，釔基穩定鋯3，氮化硅2份；硅酸膠稀液加入量占原始料總重量的百分比為40%，添加劑加入量占原始料總重量的百分比為1%。
[0031]實施例3:
[0032]鋯莫來石55份，白剛玉20，碳化硅10份，氧化鋁微粉5份，鋁酸鹽水泥5份，釔基穩定鋯2份，氮化硅3份；硅酸膠稀液加入量占原始料總重量的百分比為45%，添加劑加入量占原始料總重量的百分比為10%。
[0033]實施例1-3的制備方法及施工方法為:
[0034]步驟、按比例加入鋯·莫來石、白剛玉、碳化硅、氧化鋁微粉、硫鋁酸鹽水泥、氮化硅，在溫度60-80°C下，用混合機攪拌l_2h ；
[0035]步驟二、硅酸膠稀液的配置:將模數為3.5的硅酸鈉溶液用水稀釋調整至含Si024 %, Na2Ol.15% ;將溶液通過填裝陽離子交換樹脂的閃換柱，得到含Si023.6 %，Na2O0.005%, SiO2 / Na2O摩爾比7:3，PH值2.5的硅酸膠稀液。
[0036]步驟三、按照比例加入硅酸膠稀液和添加劑，再攪拌10-15分鐘；就得到這種耐高溫耐磨防護劑；
[0037]步驟四、在施工現場，把這種耐高溫耐磨防護劑致密噴涂或者涂抹到施工面上，涂抹厚度為20-40mm。涂抹完成之后，要立即保護涂抹面以防止迅速干化，再快速涂抹一層合金的滲透混合物，然后用噴霧器將養護劑噴灑于表面即可，每方米約需噴灑0.2~0.3L的養護劑，在施工面邊緣部位養護劑噴灑量需增加一倍，從而防止產生裂紋，施工完畢的表面養護三天后即可投入使用。
【權利要求】
1.一種耐高溫耐磨防護劑，其特征在于:原始料的重量份數為:鋯莫來石45-60份，白剛玉20-30份，碳化硅8-12份，氧化鋁微粉5-15份，鋁酸鹽水泥5_8份，釔基穩定鋯2_3份，氮化硅2-3份；硅酸膠稀液加入量占原始料總重量的百分比為30-45%;添加劑加入量占原始料總重量的百分比為1_10%。
2.根據權利要求1所述的耐高溫耐磨防護劑，其特征在于:添加劑可為有機和無機材料，包括甲基纖維素、羧甲基纖維素、聚乙烯醇、糊精、亞硫酸紙漿廢液、聚合氧化鋁、氧氯化鋯、硫酸鋁、磷酸鋁、多聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、硅酸鈉中的一種、兩種或幾種結合使用。
3.根據權利要求1所述的耐高溫耐磨防護劑，其特征在于:硅酸膠稀液PH值為2.5，硅酸膠稀液中的 SiO2S 3.6%,Na2O 為 0.005%,SiO2 / Na2O 摩爾比 7:3。
4.根據權利要求1所述的耐高溫耐磨防護劑，其特征在于:鋯莫來石粒度為0.6-lmm ；白剛玉粒度為0.1-0.5mm ;氮化硅粒度為300-400目。
5.根據權利要求1所述的耐高溫耐磨防護劑，其特征在于:碳化硅具有不同的粒度等級，其粒度分布在 0-0.044mm、0.044mm-Q.074mm、0.074_lmm、l-3mm、3-5mm 中的兩個或兩個以上的粒度區間。
6.根據權利要求1所述的耐高溫耐磨防護劑的制備方法和施工方法，其特征在于:步驟一、按比例加入鋯莫來石、白剛玉、碳化硅、氧化鋁微粉、硫鋁酸鹽水泥、氮化硅，在溫度60-80°C下，用混合機攪拌l_2h ； 步驟二、硅酸膠稀液的配置:將模數為3.5的硅酸鈉溶液用水稀釋調整至含SiO2為4%, Na2O為1.15% ;將溶液通過填裝陽離子交換樹脂的閃換柱，得到含SiO2為3.6%, Na2O為0.005%，SiO2 / Na2O摩爾比7:3，PH值為2.5的硅酸膠稀液； 步驟三、按照比例加入硅酸膠稀液和添加劑，再攪拌10-15分鐘；就得到這種耐高溫耐磨防護劑； 步驟四、在施工現場，把這種耐高溫耐磨防護劑噴涂或者涂抹到施工面上，涂抹厚度為20-40mm;涂抹完成之后，再快速涂抹一層合金滲透混合物，然后用噴霧器將養護劑噴灑于表面，每方米約需噴灑0.2-0.3L的養護劑，在施工面邊緣部位養護劑噴灑量需增加一倍，施工完畢的表面養護三天后即可投入使用。
7.根據權利要求6所述的耐高溫耐磨防護劑的制備方法和施工方法，其特征在于:合金滲透混合物為:二硅化鑰MoSi2粉和硅粉的混合物，MoSi2粉40-50份，硅粉50-60份；MoSi2粉的粒度< 0.1_。
【文檔編號】C22C1/10GK103626466SQ201310659246
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月25日 優先權日:2013年11月25日
【發明者】杜玉村, 岳建民, 賈幸福, 何曉琳, 張志強, 李國飛, 王澗楠, 郭凱來, 高國兵, 劉愛強, 溫飛躍 申請人:杜玉村