耐高温标志涂料的研制与应用

耐高温标志涂料的研制与应用

吴伟明1,2 程明焱1
(1.江西理工大学材料与化学工程学院,赣州 341000;2.北京科技大学材料科学与工程学院 100083)

0 前言
随着钢铁工业的迅猛发展,金属铸件处在高温工况条件下的应用越来越广泛,在炼钢、连铸、轧钢等钢铁生产过程中,通常要在刚出炉的高温钢件表面做标记,以消除因标志不清造成的混钢事故。另外,还有许多长期在高温环境中工作的高温炉、发动机等制件,都需要采用耐高温涂料加以保护。耐高温涂料一般是指200℃以上使用时涂膜不变色、不脱落,仍能保持适当的物理机械性能的涂料。国内目前使用的耐高温涂料一般为酚醛、改性环氧涂料、有机硅涂料等,耐高温性都不是太好,并且易燃烧,不能满足实际生产的需要。本文通过大量实验,研制了一种水性耐高温涂
料,并测试了产品的性能,有望在多家冶金企业推广应用。

1 实验部分
1.1 仪器与原料
硫酸铝,天津福晨化学试剂厂;硫酸镁,上海塔美兴化工厂;硅酸钠,天津百世化工有限公司;硫酸钡,广东台山市台城化工厂;羧甲基纤维素钠,天津瑞金特化学品有限公司;磷酸二氢钠,广
东汕头市红卫化工厂;硼砂,均为分析纯;钛白粉(TiO2),市售化学纯。仪器: 马弗炉、搅拌装置、电炉加热装置,天平等。

1.2 实验方法
按配方将原料称量加入到水中,搅拌,分散均匀,用磷酸二氢钠调节pH值至3 左右,制得所需涂料成品。将钢板工件除锈、除油处理后,除去水分、溶剂等,然后将工件置于马弗炉中加热至700℃以上,小心将高温工件取出,将所制备的涂料喷涂或刷涂于其表面,观察涂层情况,后放于马弗炉中加热数小时,如涂层厚度不够可重复上述操作,观察涂料颜色,粘度,检测涂层流动性、耐磨性等性能。

2 结果与讨论
2.1 涂料组成及配方设计原则
尽管耐热涂料的种类繁多,但是以有机硅涂料和无机涂料最为常见,表1 为几种耐高温涂料的性能比较。

实验中,考虑诸方面的因素,对于颜填料,溶剂,成膜物质,助剂等都进行了筛选,基于环境友好性及涂料性能的兼顾,我们选择了硅酸盐和磷酸盐,与镁的化合物在高温条件下成膜,形成无机高分子物质,再加入硫酸铝及其它水性助剂,高速分散后过滤,制得产品(表2)。耐高温涂料的参考配方见表2,其中混合液是无机盐与适量的水溶解而成。

以水溶性的磷酸盐作为主要成膜物质,与硫酸铝溶液在高温固化过程中,超量的磷酸及产物磷酸二氢盐不但与金属基材反应,而且对表面的氮化层、氧化层的破坏具有积极影响,提高了液态铝的融合、扩展、流平等,增加了铝膜与底材的附着力。硼砂是防火涂料添加剂的重要组成之一,能够增加涂层的阻燃性和改善涂层的性能,在高温下形成似釉膜封闭保护基材,与空气隔绝使之不能燃烧,且能经得住高温的烘烤。

2.2 涂料的性能检验
所得涂料产品的主要性能指标见表3。

3 结语
通过大量试验方案的设计,制备了耐高温标识涂料,通过性能检测,综合技术指标达到了要求。具有较高的耐热性和完全不燃、不发烟的特点,原料易得、价格低廉、制备简单、着色自由、施工方便、无毒、无火灾危险等。涂料可在200~700℃钢板、连铸板坯、热轧卷材上直接喷涂,且喷涂效果好,喷涂的标识不易脱落、褪色,可有效消除因标志不清造成的混钢事故,具有广阔的应用前景。

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