保護塗料及其應用以及鈦錠的生產方法
2023-05-17 11:40:26
保護塗料及其應用以及鈦錠的生產方法
【專利摘要】本發明公開了一種保護塗料，所述保護塗料由一種原料混合物混合均勻後得到，所述原料混合物含有氧化保護劑、水溶性成膜劑和水；所述氧化保護劑含有Al粉和Sn粉，Al粉和Sn粉的重量比為1:0.01-0.1。還公開了如上所述的保護塗料在鈦錠生產中的應用以及鈦錠的生產方法。本發明的保護塗料，能保證鈦錠在1000℃高溫下恆溫8h表面不被氧化開裂，且能極大減少溶氧層的形成，提高鈦材的成材率和生產效率；不影響施工環境等的環保功效；製備工藝簡單；可以採用氣壓噴塗、真空噴塗、刷塗等多種塗覆方式。本發明的鈦錠的生產方法具有良好的經濟效益和社會效益，在鈦板及鈦管生產行業中具有較為廣闊的推廣應用前景。
【專利說明】保護塗料及其應用以及鈦錠的生產方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及金屬耐高溫塗料領域，具體地，涉及一種保護塗料，及該保護塗料在鈦錠生產中的應用，以及一種鈦錠的生產方法。
【背景技術】
[0002]鈦錠在生產過程中一般要經過退火處理，退火一般要在900°C左右的高溫下進行，而在高溫下，氧會進入鈦錠表面，形成堅硬的溶氧層，鈦錠在900°C加熱4h以上表面就會出現深度20mm左右的深裂紋。為保證鈦管的後續軋制和熱軋鈦板的表面質量，在軋制過程中需要對鈦錠進行切削和打磨處理，以除去裂紋和溶氧層，這樣損失較大。由於鈦錠是由海綿鈦反應製得，將加熱過程中鈦錠的開裂部分及溶氧層去掉，嚴重影響鈦材的成本及成材率，因此需要對鈦錠進行高溫保護。
[0003]對鈦錠進行高溫保護，據研究鈦表面鉬離子電鍍能保護鈦在650°C不被氧化，但遠遠不能滿足退火的高溫要求；具有優秀抗氧化性的MCrAH合金通過噴射或者蒸發鍍膜到鈦基體上，但這也存在與鈦形成共熔化合物增加和鈦生產加熱過程中相互擴散層的形成問題；傳統的抗氧化保護塗料硼矽酸鹽玻璃基塗料運用於鈦時，對氧化物的形成有一定的作用，但不能達到防止溶氧層形成的目的。目前有用鋁作為抗氧劑的鋁基氧化保護塗料，用於鈦上，對氧化物及溶氧層的形成有一定的作用，但效果仍不理想，而且由於粘性較低，使用時只能噴射，不能刷塗， 限制了其應用。
[0004]因此，需要一種能有效防止鈦錠表面溶氧層和裂紋形成，從而極大降低鈦錠生產成本的保護塗料。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了克服現有保護塗料對鈦錠的保護不夠理想的缺陷，提供一種新的保護塗料及其應用和鈦錠的生產方法。
[0006]本發明的發明人在研究中發現，含有Al粉和Sn粉作為氧化保護劑，且Al粉和Sn粉的重量比為1:0.01-0.1，含有該氧化保護劑以及水溶性成膜劑和水的原料混合物混合均勻後得到的保護塗料，能保證鈦錠在1000°c高溫下恆溫8h表面不被氧化開裂，且能極大減少溶氧層的形成，能有效降低生產成本和提高生產效益，且該保護塗料可以採用氣壓噴塗、真空噴塗、刷塗等多種塗覆方式，使用方便。
[0007]因此，為了實現上述目的，一方面，本發明提供了一種保護塗料，所述保護塗料由一種原料混合物混合均勻後得到，所述原料混合物含有氧化保護劑、水溶性成膜劑和水；所述氧化保護劑含有Al粉和Sn粉，Al粉和Sn粉的重量比為1:0.01-0.1。
[0008]優選地，Al粉和Sn粉的重量比為1:0.05-0.07。
[0009]第二方面，本發明提供了如上所述的保護塗料在鈦錠生產中的應用。
[0010]第三方面，本發明提供了一種鈦錠的生產方法，所述方法包括在鈦錠進行退火處理前，在鈦錠的表面塗覆保護塗料，所述保護塗料為如上所述的保護塗料。[0011]本發明的保護塗料，能保證鈦錠在1000°C高溫下恆溫8h表面不被氧化開裂，且能極大減少溶氧層的形成，能有效降低生產成本，提高鈦材的成材率和生產效率。例如，以攀鋼為例，軋制鈦材產品，設計年產I萬噸產能，以每個鈦錠(坯子)7.5噸計算，每年要生產1300個左右的鈦坯錠，每個鈦錠尺寸為:厚度0.28m,長度7.5m,寬度1.25m ;每個鈦錠全面積約為25m2，每年大約生產32500m2，本發明的保護塗料的塗層厚度為0.2-0.4mm ;每平米大約使用200-400g，累計全年使用塗料約6.5噸-13噸。以每個鈦錠出現氧化層開裂20mm深度計算，每個鈦錠要切削掉100-200公斤，以鈦錠80000元/噸計算，每個鈦錠因氧化切削部分損失在8000-16000元之間，同時，還要花費大量的人力、物力進行切削，額外增加生產成本和生產時間，而採用本發明的保護塗料，塗料的價格按200元/Kg計算，每年將節省生產成本約1365萬元。
[0012]本發明的保護塗料，塗料中不含有RoHS質量中限制的有害元素，同時，該保護塗料在空氣中沒有有毒物質揮發，不影響施工環境等的環保功效。
[0013]本發明的保護塗料製備工藝簡單，可以使用時現場配製，配製時間短，簡單可行；也可以配製生產後，在室溫下儲存，塗料穩定放置穩定性可達到6個月以上，會出現沉澱、分層現象，但是，使用時搖勻或重新進行攪拌即可使用。
[0014]本發明的保護塗料，可以採用氣壓噴塗、真空噴塗、刷塗等多種塗覆方式，使用方便。
[0015]本發明的鈦錠的生產方法具有良好的經濟效益和社會效益，在鈦板及鈦管生產行業中具有較為廣闊的推廣應用前景。
[0016]本發明的其他特徵和優點將在隨後的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為實施例1軋制後鈦錠表面的照片。
[0018]圖2為對比例I軋制後鈦錠表面的照片。
[0019]圖3為對比例2乳制後欽徒表面的照片。
[0020]圖4為各實施例和對比例軋制後鈦錠表面的硬度分布。
【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
[0022]一方面，本發明提供了一種保護塗料，該保護塗料由一種原料混合物混合均勻後得到，原料混合物含有氧化保護劑、水溶性成膜劑和水；氧化保護劑含有Al粉和Sn粉，Al粉和Sn粉的重量比為1:0.01-0.1。
[0023]根據本發明，儘管該保護塗料由一種原料混合物混合均勻後得到，原料混合物含有氧化保護劑、水 溶性成膜劑和水；氧化保護劑含有Al粉和Sn粉，Al粉和Sn粉的重量比為1:0.01-0.1，即可實現本發明的目的，即能保證鈦錠在1000°C高溫下恆溫8h表面不被氧化開裂，極大減少溶氧層的形成，且該保護塗料可以採用氣壓噴塗、真空噴塗、刷塗等多種塗覆方式，使用方便。但優選情況下，Al粉和Sn粉的重量比為1:0.05-0.07，能夠進一步減少溶氧層的形成。因此，優選地，Al粉和Sn粉的重量比為1:0.05-0.07。[0024]本發明中，相對於I重量份的氧化保護劑，以固體計，水溶性成膜劑的用量優選為
0.025-0.1重量份，水的用量優選為1-1.5重量份。在該優選情況下，可使本發明的保護塗料的PH值為7.5-9.5，固含量為85-90重量％，在線直接塗覆在鈦錠表面，能迅速固化，形成自幹型塗層，且由於固含量高，不會出現膜層流淌現象，塗層附著性非常好，無論在溼膜還是幹膜時，塗層附著性都能滿足鈦錠輥道振動機摩擦的需要，不會出現塗層掉皮或掉粉現象。
[0025]本發明中，對於水溶性成膜劑無特殊要求，可以採用本領域常用的各種水溶性成膜劑，例如，水溶性成膜劑可以選自苯丙乳液、水溶性聚酯成膜樹脂、水溶性苯丙成膜樹脂、水溶性環氧成膜樹脂、水溶性聚氨酯成膜樹脂、水溶性矽丙成膜樹脂、水溶性聚丁二烯成膜樹脂、水溶性丙烯酸成膜樹脂和水溶性氟碳成膜樹脂中的至少一種。但本發明的發明人在研究中發現，當水溶性成膜劑優選為苯丙乳液時，能夠進一步減少溶氧層的形成。因此，水溶性成膜劑優選為苯丙乳液，對於苯丙乳液的固含量無特殊要求，可以採用本領域常用的苯丙乳液，苯丙乳液的固含量優選為40-60重量％。
[0026]為了進一步提高本發明的保護塗料在鈦錠表面的附著性，本發明的原料混合物優選還含有固化劑、分散劑和增稠劑中的一種或多種，更優選含有固化劑、分散劑和增稠劑，相對於I重量份的氧化保護劑，固化劑的用量優選為0.001-0.003重量份，分散劑的用量優選為0.0005-0.001重量份，增稠劑的用量優選為0.001-0.006重量份。
[0027]本發明中，對於固化劑、分散劑、增稠劑各自的具體物質無特殊要求，可以採用本領域常用的各種固化劑、分散劑、增稠劑。例如，固化劑可以為Si02，分散劑可以為聚乙烯醇、水溶性聚乙烯蠟、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氧化乙烯等，增稠劑可以為甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素等。
[0028]對於本發明的保護塗料的製備方法無特殊要求，可以採用本領域常用的各種方法，只要將各組分混合均勻即可。但本發明的發明人在研究中發現，採用如下方法製備保護塗料，能夠使各組分混合得更均勻。具體方法為:在攪拌下，將氧化保護劑緩慢加入水溶性成膜劑中，當氧化保護劑的量加入一半時，開始緩慢加入3-5%的水，並且使氧化保護劑與3-5 %的水一起加完，然後再加入固化劑，攪拌均勻，再加入分散劑，攪拌，待液體呈均勻穩定相，再加入增稠劑，攪拌均勻後加入剩餘的水即可。
[0029]第二方面，本發明提供了如上所述的保護塗料在鈦錠生產中的應用。
[0030]第三方面，本發明提供了一種鈦錠的生產方法，該方法包括在鈦錠進行退火處理前，在鈦錠的表面塗覆保護塗料，保護塗料為如上所述的保護塗料。
[0031]本發明中，對於退火處理無特殊要求，可以採用本領域常規的退火處理工藝，例如，退火溫度為800-1000°C，退火時間為4-8h。
[0032]本發明中，對於塗覆的方式無特殊限定，例如可以包括氣壓噴塗、真空噴塗、刷塗
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[0033]本發明中，保護塗料塗覆的量優選使得保護塗料固化後形成的幹膜層的厚度為
0.2-0.4_。當幹膜層的厚度小於0.2mm時，鈦錠得不到充分的高溫保護，當幹膜層的厚度超過0.4mm時,成本升高。
[0034]本領域技術人員應該理解的是，鈦錠進行退火處理後要進行軋制處理，對於軋制處理的條件無特殊要求，可以採用本領域的常規條件，例如，軋制的條件包括:退火後進行10個道次的軋制，每個道次壓下率大約為20mm。
[0035]實施例
[0036]以下的實施例將對本發明作進一步的說明，但並不因此限制本發明。
[0037]在以下實施例和對比例中:
[0038]鈦錠:厚度0.28m，長度7.5m，寬度1.25m。
[0039]固含量測定方法:GB-T2793_1995。
[0040]pH值測定方法:採用pH計(購於上海儀電科學儀器股份有限公司，雷磁PHSJ-5型)進行測定。
[0041]鈦錠表面硬度測定方法:GB/T14235.5-1993。
[0042]軋制均為退火後進行10個道次的軋制,每個道次壓下率為20mm。
[0043]實施例1
[0044]本實施例用於說明本發明的保護塗料及鈦錠的生產方法。
[0045](I)在常溫常壓(25°C，0.1MPa)下，稱取100g苯丙乳液(固含量50重量％ )置於容器中；
[0046](2)稱取800g Al粉和50g Sn粉，在攪拌下，緩慢加入容器中，當Al粉和Sn粉的量加入一半時，開始緩慢加入50g水，並使Al粉、Sn粉和水一起加完；
[0047](3)稱取Ig Si02，加入容器中，並攪拌均勻；
[0048](4)稱取0.5g聚乙烯醇(購於青島安茂國際貿易有限公司，Z-200)加入容器中，攪拌，待液體呈均勻穩定相；
[0049](5)稱取Ig羧甲基纖維素(購於河北興泰纖維素有限公司，XTHPMC10)加入容器中，攪拌均勻後加水定容至1L，得到保護塗料Al。
[0050]測定保護塗料Al的固含量為88%，pH值為8.6。
[0051]將保護塗料Al用自動化噴槍(購於天津市拓寶科技有限公司，型號:006_1589，以下實施例和對比例同)噴塗於鈦錠表面，噴塗的量使得保護塗料固化後形成的幹膜層的厚度為0.3mm,在常溫常壓下放置5min後自然固化,然後將鈦錠送入退火爐,在1000°C下恆溫加熱8h，然後進行軋制，軋制後鈦錠表面的照片見圖1，鈦錠表面的硬度分布見圖4。
[0052]實施例2
[0053]本實施例用於說明本發明的保護塗料及鈦錠的生產方法。
[0054](I)在常溫常壓(25°C，0.1MPa)下，稱取54g苯丙乳液(固含量40重量％ )置於容器中；
[0055](2)稱取809g Al粉和41g Sn粉，在攪拌下，緩慢加入容器中，當Al粉和Sn粉的量加入一半時，開始緩慢加入50g水，並使Al粉、Sn粉和水一起加完；
[0056](3)稱取1.7g Si02，加入容器中，並攪拌均勻；
[0057](4)稱取0.68g聚乙烯基吡咯烷酮(購於廣州巴泰化工有限公司，PVPK90)加入容器中，攪拌，待液體呈均勻穩定相；
[0058](5)稱取3.4g羥乙基纖維素(購於河北興泰纖維素有限公司，YLT-999)加入容器中，攪拌均勻後加水定容至1L，得到保護塗料A2。
[0059]測定保護塗料A2的固含量為85%，pH值為8.8。
[0060]將保護塗料A2用自動化噴槍噴塗於鈦錠表面，噴塗的量使得保護塗料固化後形成的幹膜層的厚度為0.2_，在常溫常壓下放置5min後自然固化，然後將鈦錠送入退火爐，在900°C下恆溫加熱4h，然後進行軋制，軋制後鈦錠表面的照片同圖1，鈦錠表面的硬度分布見圖4。
[0061]實施例3
[0062]本實施例用於說明本發明的保護塗料及鈦錠的生產方法。
[0063](I)在常溫常壓(25°C，0.1MPa)下，稱取141g苯丙乳液(固含量60重量％ )置於容器中；
[0064](2)稱取795g Al粉和55g Sn粉，在攪拌下，緩慢加入容器中，當Al粉和Sn粉的量加入一半時，開始緩慢加入50g水，並使Al粉、Sn粉和水一起加完；
[0065](3)稱取2.55g Si02，加入容器中，並攪拌均勻；
[0066](4)稱取0.85g聚氧化乙烯(購於 攻碧克新材料科技(上海)有限公司，PE0-5)加入容器中，攪拌，待液體呈均勻穩定相；
[0067](5)稱取5.1g羥丙基甲基纖維素(購於河北興泰纖維素有限公司，XTHPMC10)加入容器中，攪拌均勻後加水定容至1L，得到保護塗料A3。
[0068]測定保護塗料A3的固含量為87%，pH值為9.5。
[0069]將保護塗料A3用自動化噴槍噴塗於鈦錠表面，噴塗的量使得保護塗料固化後形成的幹膜層的厚度為0.4_，在常溫常壓下放置5min後自然固化，然後將鈦錠送入退火爐，在800°C下恆溫加熱6h，然後進行軋制，軋制後鈦錠表面的照片同圖1，鈦錠表面的硬度分布見圖4。
[0070]實施例4
[0071]本實施例用於說明本發明的保護塗料及鈦錠的生產方法。
[0072]按照實施例1的方法製備保護塗料及進行鈦錠生產，不同的是，Al粉的用量為841g，Sn粉的用量為9g。得到保護塗料A4，測定保護塗料A4的固含量為90 %，pH值為8.4。軋制後鈦錠表面的照片同圖1，鈦錠表面的硬度分布見圖4。
[0073]實施例5
[0074]本實施例用於說明本發明的保護塗料及鈦錠的生產方法。
[0075]按照實施例1的方法製備保護塗料及進行鈦錠生產，不同的是，Al粉的用量為773g，Sn粉的用量為77g。得到保護塗料A5，測定保護塗料A5的固含量為86%，pH值為
7.5。軋制後鈦錠表面的照片同圖1，鈦錠表面的硬度分布見圖4。
[0076]實施例6
[0077]本實施例用於說明本發明的保護塗料及鈦錠的生產方法。
[0078]按照實施例1的方法製備保護塗料及進行鈦錠生產，不同的是，將苯丙乳液替換為水溶性環氧成膜樹脂(購於上海望界貿易有限公司，YUKARESINEA-080)。得到保護塗料A6，測定保護塗料A6的固含量為87%，pH值為8.8。軋制後鈦錠表面的照片同圖1，鈦錠表面的硬度分布見圖4。
[0079]對比例I
[0080]按照實施例1的方法製備保護塗料及進行鈦錠生產，不同的是，將Sn粉替換為等重量的Al粉，得到保護塗料Dl，測定保護塗料Dl的固含量為88%，pH值為8.4。軋制後鈦錠表面的照片見圖2，鈦錠表面的硬度分布見圖4。[0081]對比例2
[0082]鈦錠表面不噴塗保護塗料，直接送入退火爐，在1000°C下恆溫加熱8h，然後進行軋制，軋制後鈦錠表面的照片見圖3，鈦錠表面的硬度分布見圖4。
[0083]將圖1、圖2、圖3進行比較可以看出，噴塗本發明的保護塗料，軋制後鈦錠表面光滑，無裂紋；噴塗氧化保護劑均為Al粉的保護塗料，軋制後鈦錠表面出現裂紋；鈦錠表面不噴塗保護塗料直接進行退火處理，軋制後鈦錠表面出現較深裂紋，甚至部分脫落。
[0084]鈦錠的正常硬度Hv為120左右，如果在退火過程中形成溶氧層，則會使鈦錠表面的硬度增加。從圖4可以看出，塗覆本發明的保護塗料，可使軋制後的鈦錠在表面深度在至多Imm時，即可使硬度Hv達到120左右，說明採用本發明的保護塗料，可使鈦錠在退火過程中形成的溶氧層的厚度至多為1_ ;而採用對比例I的氧化保護劑均為Al粉的保護塗料，表面深度在2.5mm時才使硬度Hv達到120左右，說明形成的溶氧層的厚度為2.5mm ;對比例2，鈦錠表面不塗覆保護塗料，直接進行退火處理，在表面深度為6mm時才使硬度Hv達到120左右，說明不塗覆保護塗料，鈦錠在退火過程中將形成約6_的溶氧層。可見，塗覆本發明的保護塗料，能極大減少溶氧層的形成。
[0085]將實施例1分別與實施例4和實施例5進行比較可以看出，保護塗料所用的氧化保護劑中Al粉和Sn粉的重量比為1:0.05-0.07，能夠進一步減少溶氧層的形成。將實施例1與實施例6進行比較可以看出，保護塗料所用的水溶性成膜劑採用苯丙乳液，能夠進一步減少溶氧層的形成。
[0086]本發明的保護塗料，能保證鈦錠在1000°C高溫下恆溫8h表面不被氧化開裂，且能極大減少溶氧層的形成，能有效降低生產成本，提高鈦材的成材率和生產效率；塗料中不含有RoHS質量中限制的有害元素，同時，該保護塗料在空氣中沒有有毒物質揮發，不影響施工環境等的環保功效；製備工藝簡單，可以使用時現場配製，配製時間短，簡單可行，也可以配製生產後，在室溫下儲存，塗料穩定放置穩定性可達到6個月以上，會出現沉澱、分層現象，但是，使用時搖勻或重新進行攪拌即可使用；可以採用氣壓噴塗、真空噴塗、刷塗等多種塗覆方式，使用方便。本發明的鈦錠的生產方法具有良好的經濟效益和社會效益，在鈦板及鈦管生產行業中具有較為廣闊的推廣應用前景。
[0087]以上結合附圖詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。
[0088]另外需要說明的是，在上述【具體實施方式】中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何 合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。
[0089]此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。
【權利要求】
1.一種保護塗料，其特徵在於，所述保護塗料由一種原料混合物混合均勻後得到，所述原料混合物含有氧化保護劑、水溶性成膜劑和水；所述氧化保護劑含有Al粉和Sn粉，Al粉和Sn粉的重量比為1:0.01-0.1。
2.根據權利要求1所述的保護塗料，其中，Al粉和Sn粉的重量比為1:0.05-0.07。
3.根據權利要求1或2所述的保護塗料，其中，相對於I重量份的所述氧化保護劑，以固體計，所述水溶性成膜劑的用量為0.025-0.1重量份，水的用量為1-1.5重量份。
4.根據權利要求1或2所述的保護塗料，其中，所述水溶性成膜劑為苯丙乳液、水溶性聚酯成膜樹脂、水溶性苯丙成膜樹脂、水溶性環氧成膜樹脂、水溶性聚氨酯成膜樹脂、水溶性矽丙成膜樹脂、水溶性聚丁二烯成膜樹脂、水溶性丙烯酸成膜樹脂和水溶性氟碳成膜樹脂中的至少一種。
5.根據權利要求1或2所述的保護塗料，其中，所述原料混合物還含有固化劑、分散劑和增稠劑中的一種或多種。
6.根據權利要求5所述的保護塗料，其中，所述原料混合物含有固化劑、分散劑和增稠劑，相對於I重量份的所述氧化保護劑，所述固化劑的用量為0.001-0.003重量份，所述分散劑的用量為0.0005-0.001重量份，所述增稠劑的用量為0.001-0.006重量份。
7.權利要求1-6中任意一項所述的保護塗料在鈦錠生產中的應用。
8.一種鈦錠的生產方法，其特徵在於，所述方法包括在鈦錠進行退火處理前，在鈦錠的表面塗覆保護塗料，其特徵在於，所述保護塗料為權利要求1-6中任意一項所述的保護塗料。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，塗覆的方式包括氣壓噴塗、真空噴塗、刷塗。
10.根據權利要求8所述的方法，其中，所述保護塗料塗覆的量使得所述保護塗料固化後形成的幹膜層的厚度為0.2-0.4mm。
【文檔編號】C09D7/12GK104004401SQ201410236133
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月30日 優先權日:2014年5月30日
【發明者】許哲峰, 李軍, 王瑩, 彭琳, 肖聰 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司