耐高溫抗酸堿陶瓷涂料的研制High-temperature closed the design of the ceramic coating formulations

李超

摘 要：本文介紹了一種涂料，其采用硅酸鈉溶膠為粘結劑，以耐高溫無機氧化物為填料，制備出耐高溫封閉陶瓷涂料，該涂料具有優良的抗熱震、耐酸堿性。

關鍵詞：耐高溫陶瓷涂料;抗熱震性;耐酸堿性

Abstract：This paper describes a coating，Sodium silicate sol as binder， high-temperature inorganic fillers， prepared resistant closed temperature ceramic coating， the coating has excellent thermal shock resistance， acid and alkali resistance.

Keywords：modified sodium silicate;high temperature ceramic coating;thermal shock resistance

金屬制品在高溫環境下使用時會發生表面氧化的情況，金屬經氧化后會造成本身的損耗及合金元素的貧化，進而會影響金屬的力學性能和質量，在高溫含有酸性或堿性氣氛中使用的金屬制品的腐蝕更加嚴重，針對這些問題，文中采用了在金屬制品表面涂覆無機耐高溫陶瓷涂層的方法來降低金屬在高溫氧化環境下使用時的損耗。本涂料是采用無機水性硅酸鈉溶液為粘結劑，無機氧化物為填料，對環境無污染、制備方法簡單、成本低廉，有大范圍推廣的意義。

1 實驗部分

1.1 試樣基材的選擇

采用Q235鋼材作為試樣，尺寸分別選擇為35mm×

25mm×2mm、Φ15mm×55mm的圓柱。

1.2 試樣的表面處理

采用噴砂或打磨處理試樣表面，使表面粗糙度至少達到Sa2.5級。

1.3 涂料及試驗樣塊的制備

經過多次試驗優化得到最佳配方，見表1。

按上述各組分配比進行配料混合，涂覆于處理好的樣塊表面即得試驗樣塊。

2 結果分析

2.1 涂料和基材結合力性能的檢測

涂層和基材能否牢固結合時涂料能不能發揮作用的重要性能指標。本試驗通過抗熱震性、抗拉強度兩個試驗指標表征涂層和基材結合強弱。

2.1.1 抗熱震性

抗熱震性的試驗方法是將涂覆有涂層保護的樣塊置于某一溫度下保溫3個小時后取出空氣冷卻至室溫，如樣塊無明顯裂紋和脫落現象，則為樣塊經歷一次抗熱震性[1]。樣塊的抗熱震性能檢測結果見表2。

2.1.2 抗拉強度

涂層抗拉強度是定量顯示涂層和基材結合力大小的一種測試方法。其檢測方法是將做好的圓柱樣塊置于WDWH-50型微機控制萬能試驗機中進行檢測，其結果見表3。

實驗結果表明涂層在不同溫度下都有較好的抗熱震性能和較高抗拉伸數值，表明涂層在實驗溫度段和基材的結合力較好，涂層性能的體現得到了有力的保障。另外通過抗拉強度數據可以看出隨著實驗溫度的升高，涂層和基材的結合力在逐漸增大，這一結果說明整個涂層隨著溫度的升高出現了較好的燒結現象，經過燒結的涂層形成了致密且膨脹系數較大的涂層[2]，其牢牢的附著在基材表面。

2.2 涂層耐酸堿性腐蝕試驗

耐酸、堿腐蝕試驗是將經過高溫煅燒的樣塊和未做防護的樣塊分別置于10%NaOH、10%HCl、10%H2SO4溶液中進行腐蝕對比實驗，在HCl、H2SO4溶液中未做防護的試樣剛放入溶液中就開始了劇烈的反應，并有大量的氣泡產生，溶液迅速的變成淺綠色，表明基體已經開始被腐蝕。而做了涂層的樣塊在三種溶液中浸漬了72h后，溶液顏色未有明顯變化。具體酸堿腐蝕數據見表4。

由上表可以看出表面涂覆有耐酸堿涂層的樣塊有良好的耐酸堿腐蝕性能，由數據可以看出做了防護的樣塊明顯耐腐蝕優于未做防護的樣塊，而且做了防護的樣塊在隨著試驗溫度升高時其防酸堿的能力也得到了提高，這主要是由于隨著溫度的升高整體涂層出現了良好的燒結現象，提高了涂層的致密性，進而提高了涂層的封閉效果提高了涂層保護金屬的能力。

3 結論

①添加較多石英的涂層有比較大膨脹系數，涂層能夠在溫度急劇變化的時候使涂層能夠牢固的附著在金屬基材表面之上，形成保護涂層;

②涂層在實驗溫度煅燒時，出現了燒結現象，并且隨著實驗溫度的逐步升高其燒結現象逐漸明顯，整個涂層形成致密的保護涂層。有效的保護金屬在高溫條件下使用出現的腐蝕情況;

③本涂料已在河南某電廠的水冷壁管使用近一年無明顯變化，有值得推廣的意義。

參考文獻：

[1]閆文青，張曉昱.高溫耐磨陶瓷涂層的磨損性能研究[J].涂料工業，2003，33（5）：11-13.

[2]萬怡灶，羅紅林，周賢良，等.用熱化學反應法制備金屬陶瓷涂層工藝的研究[J].材料工程，1997（10）：25-28.