陶瓷涂料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及涂料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及陶瓷涂料及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 電站鍋爐、石油化工加熱爐以及中小工業(yè)鍋爐等的生產(chǎn)運(yùn)行中，煤粉鍋爐沾污造 成了鍋爐安全運(yùn)行的極大隱患，同時(shí)也會(huì)影響鍋爐或加熱爐的效率。高溫?fù)Q熱表面沾污結(jié) 渣直接導(dǎo)致?lián)Q熱能力下降，爐效降低，進(jìn)而使換熱表面受熱不均，導(dǎo)致?tīng)t管熱應(yīng)力不均和被 加熱工質(zhì)受熱不均，同時(shí)爐膛溫度升高還會(huì)引起爐管超溫運(yùn)行、氮氧化物生成以及排放加 劇和排煙溫度過(guò)高等問(wèn)題；同時(shí)沾污結(jié)渣還會(huì)加劇換熱表面腐蝕。上述問(wèn)題直接影響企業(yè) 的安全生產(chǎn)、節(jié)能減排、產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)能，降低設(shè)備的使用壽命，給企業(yè)帶來(lái)巨大損失。
[0003] 針對(duì)上述沾污結(jié)渣的問(wèn)題，傳統(tǒng)的解決方法是加強(qiáng)吹灰、調(diào)整燃料、投運(yùn)除焦劑、 機(jī)械打焦等，但是上述方法并沒(méi)有從根本上解決沾污結(jié)渣的問(wèn)題，安全隱患仍然存在。
[0004] 涂料是一類(lèi)重要的工程材料，其是指涂布于物體表面在一定條件下能形成薄膜而 具有保護(hù)、裝潢、絕緣、防銹、防震或耐熱等特殊功能的液體或固體材料。而陶瓷涂料是一種 新型的環(huán)保功能材料，具有不粘、耐高溫、高硬度、高耐候、耐腐蝕等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一種理想 的涂料。
[0005] 為了解決鍋爐等生產(chǎn)運(yùn)行中的沾污結(jié)渣問(wèn)題，研究者研發(fā)了一系列的耐高溫抗結(jié) 渣陶瓷材料，為了強(qiáng)化上述鍋爐在生產(chǎn)過(guò)程中的穩(wěn)定性，研究者同時(shí)進(jìn)一步強(qiáng)化了陶瓷涂 料的性能，以期得到綜合性能較好的陶瓷涂料，從而保證工業(yè)中鍋爐等加熱設(shè)備能夠穩(wěn)定 運(yùn)行。例如：申請(qǐng)?zhí)枮?01410687121.8的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種耐高溫抗沾污結(jié)渣陶瓷涂 料，其包括：填料、粘結(jié)劑和水，其中填料包括氧化鋯、氮化硅、碳化硅、二氧化鈦、高嶺土和 稀土氧化物，該專(zhuān)利提供的陶瓷涂料可耐1050°C高溫，但是該涂料綜合性能仍然不是很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種綜合性能較好的陶瓷涂料。
[0007] 有鑒于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N陶瓷涂料，包括：
[0008]
[0009] 余量的水；
[0010] 所述有機(jī)粘結(jié)劑為硅酮乳液，所述無(wú)機(jī)粘結(jié)劑為鈉水玻璃；
[0011] 所述填料包括石墨、云母、高嶺土、銅絡(luò)黑、氧化錯(cuò)、氧化絡(luò)和稀土氧化物。
[0012] 優(yōu)選的，以所述陶瓷涂料為基，所述石墨的含量為0. 5wt%~2.8wt%，所述云母 的含量為1.Owt%~3.8wt%，所述高嶺土的含量為0. 5wt%~3.Owt%，所述銅絡(luò)黑的含 量為3.Owt%~9.6wt%，所述氧化錯(cuò)的含量為0. 5wt%~5.Owt%，所述氧化絡(luò)的含量為 1. Owt%~7.Owt%，所述稀土氧化物的含量為0. 3wt%~3.Owt%。
[0013]優(yōu)選的，所述助劑包括成膜劑、潤(rùn)滑劑和消泡劑中的一種或多種。
[0014]優(yōu)選的，所述鈉水玻璃的模數(shù)為1. 2~2. 9 ;所述稀土氧化物為氧化鈰；所述氧化 錯(cuò)為穩(wěn)定型氧化錯(cuò)。
[0015] 優(yōu)選的，所述稀土氧化物的D50粒度為200~900nm，所述石墨的D50粒度為200~ 900nm，所述云母的D50粒度為200~900nm，所述高嶺土的D50粒度為200~900nm，所述 銅鉻黑的D50粒度為200~900nm，所述氧化鋯的D50粒度為200~900nm，所述氧化鉻的 D50粒度為200~900nm。
[0016]優(yōu)選的，所述有機(jī)粘結(jié)劑的含量為3. 5wt%~6wt%，所述有機(jī)粘結(jié)劑的含量?jī)?yōu)選 為 4. 5wt% ~5. 5wt%。
[0017]優(yōu)選的，所述無(wú)機(jī)粘結(jié)劑的含量為20wt%~40wt%，所述無(wú)機(jī)粘結(jié)劑的含量?jī)?yōu)選 為 25wt% ~32wt%。
[0018]優(yōu)選的，以所述陶瓷涂料為基，所述石墨的含量為1.Owt%~2. 5wt%，所述云母 的含量為1. 5wt%~3. 5wt%，所述高嶺土的含量為1.Owt%~2.6wt%，所述銅絡(luò)黑的含 量為5.Owt%~8.Owt%，所述氧化錯(cuò)的含量為1. 5wt%~3.Owt%，所述氧化絡(luò)的含量為 2. 5wt%~5. 5wt%，所述稀土氧化物的含量為1.Owt%~2. 5wt% ;所述石墨的含量?jī)?yōu)選為 1. 5wt%~2.Owt%，所述云母的含量?jī)?yōu)選為2.lwt%~3.2wt%，所述高嶺土的含量?jī)?yōu)選為 1. 5wt%~2.Owt%，所述銅絡(luò)黑的含量?jī)?yōu)選為6.Owt%~7. 2wt%，所述氧化錯(cuò)的含量?jī)?yōu)選 為2. 2wt%~2. 9wt%，所述氧化絡(luò)的含量?jī)?yōu)選為3. 5wt%~4.8wt%，所述稀土氧化物的含 量?jī)?yōu)選為1. 5wt%~2.Owt%。
[0019]優(yōu)選的，所述陶瓷涂料包括：4. 9wt%的有機(jī)粘結(jié)劑，30.Owt%的無(wú)機(jī)粘結(jié)劑， 20. 7wt%的填料，2.Owt%的助劑，余量的水；
[0020] 所述有機(jī)粘結(jié)劑為硅酮乳液，所述無(wú)機(jī)粘結(jié)劑為鈉水玻璃；
[0021] 所述填料包括1. 7wt%的石墨，2. 4wt%的云母，1.8wt%的高嶺土，6. 3wt%的銅絡(luò) 黑，2.8wt%的氧化錯(cuò)，4.Owt%的氧化絡(luò)和1. 7wt%的氧化鋪。
[0022] 本申請(qǐng)還提供了上述方案所述的陶瓷涂料在工業(yè)用爐中的應(yīng)用。
[0023] 本申請(qǐng)?zhí)峁┝?一種陶瓷涂料，包括：3.Owt%~6.8wt%的有機(jī)粘結(jié)劑， 15.Owt%~45.Owt%的無(wú)機(jī)粘結(jié)劑，7wt%~35wt%的填料，2.Owt%~3.Owt%的助劑以 及余量的水；所述有機(jī)粘結(jié)劑為硅酮乳液，所述無(wú)機(jī)粘結(jié)劑為鈉水玻璃，所述填料包括稀土 氧化物、石墨、云母、高嶺土、銅鉻黑、氧化鋯和氧化鉻。本申請(qǐng)?zhí)峁┑奶沾赏苛现袩o(wú)機(jī)粘結(jié) 劑鈉水玻璃中的二氧化硅在第一次升溫及高溫狀態(tài)下與其他無(wú)機(jī)組分反應(yīng)形成共價(jià)鍵及 陶瓷化，并且鈉水玻璃中的鈉有利于降低無(wú)機(jī)體系的成陶溫度，使得陶瓷涂層具有更好的 溫度適應(yīng)范圍；同時(shí)填料中的稀土氧化物有利于晶粒細(xì)化，填充晶粒間隙形成網(wǎng)絡(luò)，從而提 高陶瓷涂層的高溫與常溫的韌性、熱穩(wěn)定性、耐高溫腐蝕性、熱力學(xué)特性等；高嶺土具有耐 高溫、耐腐蝕的特性；銅鉻黑由氧化鉻和氧化銅組成了銅鉻黑尖晶石結(jié)構(gòu)，具有高的發(fā)射 率，耐高溫、耐腐蝕和高熱膨脹系數(shù)。綜上，本申請(qǐng)上述組分協(xié)同作用，使陶瓷涂料作為陶瓷 涂層時(shí)具有較好的綜合性能，如：耐高溫、高的換熱性能、耐腐蝕、高發(fā)射率與抗沾污結(jié)渣等 性能。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行描述，但是 應(yīng)當(dāng)理解，這些描述只是為進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)，而不是對(duì)本發(fā)明權(quán)利要求的 限制。
[0025] 本發(fā)明實(shí)施例公開(kāi)了一種陶瓷涂料，包括：
[0026]
[0027] 余量的水；
[0028] 所述有機(jī)粘結(jié)劑為硅酮乳液，所述無(wú)機(jī)粘結(jié)劑為鈉水玻璃；
[0029] 所述填料包括稀土氧化物、石墨、云母、高嶺土、銅絡(luò)黑、氧化錯(cuò)、氧化絡(luò)和稀土氧 化物。
[0030] 本申請(qǐng)?zhí)峁┑奶沾赏苛献鳛樘沾赏繉?，其各組分以及各組分的含量通過(guò)合理優(yōu)化 匹配，使陶瓷涂料作為陶瓷涂層時(shí)具有較高的綜合性能。
[0031] 本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N陶瓷涂料，其中無(wú)機(jī)粘結(jié)劑為鈉水玻璃。所述鉀水玻璃別名硅 酸鉀，分子式為Na20 ?nSi02。本申請(qǐng)?zhí)沾赏苛献鳛橥繉訒r(shí)，鈉水玻璃中的二氧化硅在第一 次升溫及高溫狀態(tài)下與其他無(wú)機(jī)組分反應(yīng)生成共價(jià)鍵及陶瓷化，同時(shí)鈉水玻璃中的鈉有利 于降低無(wú)機(jī)體系的成陶溫度，使得陶瓷涂層具有更好的溫度適應(yīng)范圍。所述鈉水玻璃的模 數(shù)優(yōu)選為1. 2~2. 9。本申請(qǐng)所述無(wú)機(jī)粘結(jié)劑的含量為15.Owt%~45.Owt%，在一些實(shí)施 例中，所述無(wú)機(jī)粘結(jié)劑的含量?jī)?yōu)選為20.Owt%~40.Owt%，在一些實(shí)施例中，所述無(wú)機(jī)粘 結(jié)劑的含量?jī)?yōu)選為25.Owt%~32.Owt%，在一些實(shí)施例中，所述無(wú)機(jī)粘結(jié)劑的含量?jī)?yōu)選為 28.Owt% ~31.Owt%。
[0032] 本申請(qǐng)所述有機(jī)粘結(jié)劑為硅酮乳液。所述硅酮乳液與無(wú)機(jī)粘結(jié)劑配合使用，使陶 瓷涂料作為涂層具有較高的性能。本申請(qǐng)所述有機(jī)粘結(jié)劑的含量為3.Owt%~6.8wt%，在 一些實(shí)施例中，所述有機(jī)粘結(jié)劑的含量?jī)?yōu)選為3. 5wt%~6.Owt%，在一些實(shí)施例中，所述 有機(jī)粘結(jié)劑的含量?jī)?yōu)選為4. 5wt%~5. 5wt%。
[0033] 本申請(qǐng)所述填料與所述無(wú)機(jī)粘結(jié)劑、有機(jī)粘結(jié)劑共同配合，能夠使由陶瓷涂料形 成的涂層具有較好的性能。本申請(qǐng)所述填料包括稀土氧化物、石墨、云母、高嶺土、銅鉻黑、 氧化鋯和氧化鉻，其中所述稀土氧化物更優(yōu)選為氧化鈰。本申請(qǐng)所述填料中還可包括碳化 硅和二氧化鈦等常規(guī)填料。所述填料中氧化鈰有利于晶粒細(xì)化，填充晶粒間隙形成網(wǎng)絡(luò)，從 而提高陶瓷涂層的高溫與常溫韌性、穩(wěn)定性、耐高溫腐蝕性、熱力學(xué)特性等，同時(shí)氧化鈰也 會(huì)提高陶瓷涂層與金屬基材的交界面的滲透與結(jié)合能力，提高陶瓷涂層與金屬基材結(jié)合形 成的復(fù)合材料的可靠性，綜上可知，稀土氧化物氧化鈰可全面提升陶瓷涂料形成的涂層的 綜合性能和可靠性；所述云母為片狀結(jié)構(gòu)形成了對(duì)縱向滲透的有效遮擋；所述高嶺土具有 耐高溫、耐腐蝕的特性；所述銅鉻黑是由氧化鉻和氧化銅組成的銅鉻黑尖晶石結(jié)構(gòu)，具有高 發(fā)射率、耐高溫、耐腐蝕與高熱膨脹系數(shù)等特點(diǎn)；所述氧化鋯是由質(zhì)量比為95%的氧化鋯 和5%的氧化釔構(gòu)成，具有耐高溫、耐磨損、高發(fā)射率的特點(diǎn)，本申請(qǐng)所述氧化鋯優(yōu)選為穩(wěn)定 型氧化鋯；所述氧化鉻具有耐高溫、高發(fā)射率與高熱膨脹系數(shù)的特點(diǎn)。
[0034] 以所述陶瓷涂層為基，本申請(qǐng)所述填料中所述石墨的含量為0. 5wt%~2.8wt%， 所述云母的含量為1. 〇wt%~3.8wt%，所述高嶺土的含量為0. 5wt%~3.Owt%，所述銅絡(luò) 黑的含量為3.Owt%~9.6wt%，所述氧化錯(cuò)的含量為0. 5wt%~5.Owt%，所述氧化絡(luò)的 含量為1. 〇wt%~7.Owt%，所述稀土氧化物的含量為0. 3wt%~3.Owt%。在一些實(shí)施例 中，所述石墨的含量為1. 〇wt%~2. 5wt%，所述云母的含量為1. 5wt%~3. 5wt%，所述