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耐高溫防磨塗料的製作方法

2023-10-10 20:36:49 1

專利名稱:耐高溫防磨塗料的製作方法
技術領域:
本發明涉及一種用於火力發電廠鍋爐受熱面的金屬管壁上的耐高溫防磨塗料。
磨損的原因是由於受500-1200℃的高溫、高速煙氣衝過鍋爐水冷管壁受熱面,在煙氣中又含有形狀不規則的硬質固體顆粒,這些顆粒流經受熱面時就會對受熱面管壁產生撞擊磨擦,管壁因磨損而變薄,直至造成爆管。
在鍋爐「四管」防磨措施當中,雖然方法很多,如加裝防護瓦,管壁表面滲合金等處理。但終因價格昂貴或不易實施等原因而不能推廣應用,造成管壁局部磨損爆管率仍持高不下。
發明目的本發明的目的在於提供一種成本低廉的耐高溫防磨塗料,使用時該塗料塗刷在鍋爐受熱面管子及燃煤系統的彎管等金屬管道壁上,燒結後形成的防護層能有效防止和延緩金屬管壁的磨損和腐蝕,從而大大降低因磨損和腐蝕所造成鍋爐停爐的事故率,且施工方便。
實現本發明目的的技術方案是本發明的耐高溫防磨塗料由佔總重量30%至40%的甲料和佔總重量60%至70%的乙料組成;甲料為複合磷酸鹽結合劑,其原料的組成是(重量)粘度為30至40秒、含固量為50%至60%的雙氫磷酸鋁75至90份,重量百分濃度為30%至35%的矽溶膠8至15份,重量百分濃度為30%至40%、模數為2.8至3.0的鉀水玻璃2至10份;將雙氫磷酸鋁液體加熱到40℃至60℃,在不斷攪拌的情況下,慢慢滴加矽溶膠,當溫度上升到65℃至75℃時,停止加熱,並繼續攪拌10至15分鐘,當溫度逐步降低後滴加鉀水玻璃,繼續攪拌5至10分鐘,冷卻後即製得複合磷酸鹽結合劑;乙料為混合粉料,其組分是(重量)100目至200目白剛玉細粉6.3至9份,300目至500目的白剛玉超微粉20至25份,200目至320目的棕剛玉細粉30至40份,400目至500目的棕剛玉超微粉15至20份,600目至800目的紅柱石5至7份,600目至800目的矽線石4至8份,200目至400目的生粘土3至5份、優選廣西產生粘土,硼砂0.5至1.5份,六偏磷酸鈉0.2至0.5份;將各組分放入拌和機中拌和均勻即製成粉狀乙料。
本發明具有積極的效果本發明使用時,將甲料和乙料放入拌和機中拌和均勻即得到可供塗刷或塗抹或噴塗的剛玉質耐高溫防磨塗料。施工前,將管壁表面去淨浮塵、浮鏽、油汙,然後用毛刷或噴槍將配製好的塗料均勻塗覆於管壁的金屬表面,24小時後再塗第二遍,經48小時常溫養護後可隨爐點火升溫。本發明以雙氫磷酸鋁(磷酸二氫鋁)為甲料結合劑的基料,在輔以矽溶膠和鉀水玻璃後製成具有特殊性能的複合膠粘劑。一方面,在將矽溶膠與雙氫磷酸鋁混合之後,由於自由移動的磷酸氫根離子和鋁離子破壞了矽溶膠膠體的表面電性,從而析出了正矽酸,表現出有白色乳狀物的產生;而另一方面,又由於雙氫磷酸鋁的用量是過量的,加入鉀水玻璃後,中和了過量的磷酸根離子,這樣就克服了由於析出正矽酸所引起的不平衡電荷問題,控制了體系中的正矽酸與磷酸的進一步的結合,並最大限度地降低了酸性鹽類對金屬管壁的早期腐蝕。這種複合膠粘劑可以在長時間內穩定存在。此外,向此複合結合劑中加入剛玉等高硬度磨料作為填料後,在複合結合劑的作用下,其顆粒之間呈現相互懸浮的狀態,因此,所制出的耐磨塗料可以在常溫下長期貯存。當剛玉質防磨塗料噴塗或刷塗在鍋爐爐管壁上後,塗料中的水份隨著常溫養護時間的增加而逐漸蒸發,慢慢固化後形成了硬質塗層;當溫度在常溫至580℃之間時,體系中所析出的正矽酸與磷酸鋁之間由於相互作用從而形成「矽酸鹽骨架」和「磷酸鹽骨架」,雙重骨架之間又有粒徑不同的剛玉質磨料作填充,從而使得耐磨顆粒之間與金屬管壁表面形成良好的結合,使塗敷層變得緻密。當溫度繼續升高,矽酸鹽骨架先形成網狀,然後當溫度在850-1200℃時,磷酸鹽骨架又進一步形成網狀結構,二種網狀結構相互重疊,將剛玉質耐磨填料結合得更加牢固,加上低熔點的硼砂與粘土的相互熔融,使得剛玉質防磨塗層與金屬管壁結合得更加牢固,紅柱石與矽線石由於具有高溫膨脹性能,所以,使防磨塗料在高溫下能與金屬管壁達到同步膨脹的目的,起到了保證塗料在高溫下不受金屬管壁的膨脹而造成開裂和脫落的後果,最終形成一層緻密的隔離層。該堅硬的剛玉質耐磨外殼為鍋爐金屬管壁表面罩上了一層防衝刷的外層,形成了耐高溫防磨塗層。本發明的剛玉質耐高溫防磨塗料可廣泛應用於火力發電廠鍋爐中的受熱面金屬管壁,也適用於石化煉油廠的加熱爐爐管管壁。實踐證明,金屬爐管經本塗料塗刷後,其表面帶有一層氧化膜,與管壁結合牢固,能在管壁溫度600-1200℃的高溫下長期工作,塗層具有良好的抗熱衝擊能力,並具有較高的耐磨性、耐腐蝕性,且不會給爐管造成任何損害,並顯著延長了爐管的使用壽命。由於本塗料施工方便,屬水溶性無毒、無味環保型塗料且價格低廉,是極具有發展前途和推廣價值的新型耐高溫防磨塗料。
最佳實施方式(實施例1)①製備甲料結合劑稱取粘度為35秒(塗-4杯)、含固量為55%的雙氫磷酸鋁32.5kg放入反應釜中,將雙氫磷酸鋁液體加熱到50℃,在不斷攪拌的情況下,慢慢滴加重量百分濃度為35%的矽溶膠4.5kg,當溫度上升到70℃時,停止加熱,並繼續攪拌15分鐘,當溫度逐步降低後滴加重量百分濃度為35%、模數為3.0的鉀水玻璃2kg,繼續攪拌10分鐘,冷卻後即為複合磷酸鹽結合劑。用鐵桶裝盛後待用。
②製備乙料混合粉料將120目白剛玉細粉5.5kg,500目白剛玉超微粉17.5kg,320目棕剛玉細粉25kg,500目棕剛玉超微粉12kg,800目紅柱石4kg,800目矽線石3.5kg,廣西產320目生粘土3kg,化學純硼砂0.6kg,化學純六偏磷酸鈉0.14kg依次放入V型拌和機中攪拌15至20分鐘,混合均勻後得到乙料混合粉料。用鐵桶裝盛後待用。
③在施工現場,施工前,將需塗覆塗料的火力發電廠鍋爐受熱面的管子管壁表面去淨浮塵、浮鏽、油汙。將佔總重量35%的甲料與佔總重量65%的乙料經電動攪拌機拌和15至20分鐘至混合均勻。然後用毛刷或噴槍將配製好的塗料均勻塗覆於管壁的金屬表面,24小時後再塗第二遍,經48小時常溫養護後可隨爐點火升溫,塗料中的水份隨著常溫養護時間的增加而逐漸蒸發,慢慢固化後形成了硬質塗層;當溫度在常溫至580℃之間時,體系中所析出的正矽酸與磷酸鋁之間由於相互作用從而形成「矽酸鹽骨架」和「磷酸鹽骨架」,雙重骨架之間又有粒徑不同的剛玉質磨料作填充,從而使得耐磨顆粒之間與金屬管壁表面形成良好的結合,使塗敷層變得緻密。當溫度繼續升高,矽酸鹽骨架先形成網狀,然後當溫度在850-1200℃時,磷酸鹽骨架又進一步形成網狀結構,二種網狀結構相互重疊,將剛玉質耐磨填料結合得更加牢固,加上低熔點的硼砂與粘土的相互熔融,使得剛玉質防磨塗層與金屬管壁結合得更加牢固,紅柱石與矽線石由於具有高溫膨脹性能,所以,使防磨塗料在高溫下能與金屬管壁達到同步膨脹的目的,起到了保證塗料在高溫下不受金屬管壁的膨脹而造成開裂和脫落的後果,最終形成一層緻密的隔離層。該堅硬的剛玉質耐磨外殼為鍋爐金屬管壁表面罩上了一層防衝刷的外層,形成了耐高溫防磨塗層。
(實施例2)其餘與實施例1相同,不同之處在於甲料的原料中相同規格的雙氫磷酸鋁為27kg,相同規格的矽溶膠為3.5kg,相同規格的鉀水玻璃為1.2kg;乙料中相同規格的白剛玉細粉為6kg,相同規格的白剛玉超微粉為18kg,相同規格的棕剛玉細粉為28kg,相同規格的棕剛玉超微粉為12kg,相同規格的紅柱石為4kg,相同規格的矽線石為4kg,相同規格的廣西產生粘土為2.5kg,相同規格的硼砂為0.5kg,相同規格的六偏磷酸鈉為0.3kg。
(實施例3)其餘與實施例1相同,不同之處在於甲料的原料中相同規格的雙氫磷酸鋁為24kg,相同規格的矽溶膠為3kg,相同規格的鉀水玻璃為1kg。乙料中相同規格的白剛玉細粉為5kg,相同規格的白剛玉超微粉為15kg,相同規格的棕剛玉細粉為24.5kg,相同規格的棕剛玉超微粉為12.5kg,相同規格的紅柱石為4.2kg,相同規格的矽線石為4.2kg,相同規格的廣西產生粘土為2.8kg,相同規格的硼砂為0.7kg,相同規格的六偏磷酸鈉為0.2kg。
權利要求
1.一種耐高溫防磨塗料,由佔總重量30%至40%的甲料和佔總重量60%至70%的乙料組成;甲料為複合磷酸鹽結合劑,其原料的組成是(重量)粘度為30至40秒、含固量為50%至60%的雙氫磷酸鋁75至90份,重量百分濃度為30%至35%的矽溶膠8至15份,重量百分濃度為30%至40%、模數為2.8至3.0的鉀水玻璃2至10份;將雙氫磷酸鋁液體加熱到40℃至60℃,在不斷攪拌的情況下,慢慢滴加矽溶膠,當溫度上升到65℃至75℃時,停止加熱,並繼續攪拌10至15分鐘,當溫度逐步降低後滴加鉀水玻璃,繼續攪拌5至10分鐘,冷卻後得到液態複合磷酸鹽結合劑;乙料為混合粉料,其組分是(重量)100目至200目白剛玉細粉6.3至9份,300目至500目的白剛玉超微粉20至25份,200目至320目的棕剛玉細粉30至40份,400目至500目的棕剛玉超微粉15至20份,600目至800目的紅柱石5至7份,600目至800目的矽線石4至8份,200目至400目的生粘土3至5份,硼砂0.5至1.5份,六偏磷酸鈉0.2至0.5份;將各組分放入拌和機中拌和均勻即製成粉狀乙料。
2.根據權利要求1所述的耐高溫防磨塗料,其特徵在於生粘土為廣西產生粘土。
全文摘要
本發明涉及一種用於火力發電廠鍋爐受熱面的金屬管壁上的耐高溫防磨塗料。本發明由佔總重量30%至40%甲料和佔總重量60%至70%乙料組成。甲料為複合磷酸鹽結合劑,由雙氫磷酸鋁、矽溶膠、鉀水玻璃混合加熱反應冷卻後製得;乙料為混合粉料,由白剛玉細粉、白剛玉超微粉、棕剛玉細粉、棕剛玉超微粉、紅柱石、矽線石、生粘土、硼砂、六偏磷酸鈉混合均勻製成。本發明使用時在現場將甲料和乙料攪拌混合後,直接刷塗或噴塗在鍋爐爐管金屬管壁上,經常溫養護及高溫固化,即形成一層表面光滑、耐磨性能好的防磨塗料。能起到保護鍋爐爐管免受高溫高速煙氣流的衝刷和腐蝕的作用,有效地延長了爐管的使用壽命。
文檔編號C09D5/00GK1451696SQ0211289
公開日2003年10月29日 申請日期2002年4月18日 優先權日2002年4月18日
發明者陳海淵 申請人:陳海淵

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