水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種防止金屬間粘結(jié)的涂料，具體涉及一種水性耐高溫鋼?鈦隔離涂料及其在鈦錠制備過(guò)程中的應(yīng)用。本發(fā)明水性耐高溫鋼?鈦隔離涂料，含有以下重量份成分：水性成膜劑50～150份，Sn粉30～80份，F(xiàn)e粉30～80份，Al2O3粉400～450份，滑石粉200～300份。本發(fā)明涂層能保證鈦管在900℃軋制或穿孔過(guò)程中，不與鋼鐵設(shè)備軋輥或絞盤發(fā)生粘結(jié)反應(yīng)，提高鈦材加工的成材率和生產(chǎn)效率；工藝簡(jiǎn)單、易操作，涂料環(huán)保無(wú)污染，制備方法簡(jiǎn)單。
【專利說(shuō)明】
水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種防止金屬間粘結(jié)的涂料，具體涉及一種水性耐高溫鋼-鈦隔離涂 料及其在鈦錠制備過(guò)程中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前國(guó)內(nèi)廠家使用鈦錠圓坯生產(chǎn)鈦管過(guò)程中沒(méi)有報(bào)道使用耐高溫鈦-鋼防粘結(jié)涂 層;鈦錠圓坯900°C在加熱爐中保溫4h以上，才能推出加熱爐，進(jìn)行鈦管的乳制工作。由于鈦 及其合金在高溫900°C保溫4h后，在與鋼鐵乳制設(shè)備、輥道和乳制絞盤發(fā)生"粘鈦"現(xiàn)象，這 使鈦管表面出現(xiàn)不同深度的"缺肉"現(xiàn)象，由于在乳制鈦管時(shí)是轉(zhuǎn)動(dòng)穿孔、乳制，鈦坯是在高 速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中進(jìn)行穿孔乳制的，由于鈦基鈦合金高溫特性作用，其很容易和鐵發(fā)生粘敷現(xiàn) 象，甚者可生成TiFe相。如果鈦管表面生成TiFe相會(huì)嚴(yán)重影響鈦材表面力學(xué)性能及組織，使 鈦管在后續(xù)加工及使用過(guò)程中帶來(lái)各種缺陷、損耗、不耐腐蝕等缺陷問(wèn)題;另外，由于"設(shè)備 粘鈦"導(dǎo)致在后續(xù)的乳制過(guò)程中要先打磨設(shè)備才能再次乳制后續(xù)鈦坯。不能連續(xù)乳制鈦管 或鈦材產(chǎn)品，浪費(fèi)大量的時(shí)間和能耗；同時(shí)，為保證鈦管的內(nèi)、外徑尺寸精度及表面質(zhì)量，國(guó) 內(nèi)廠家都是將其進(jìn)行切削處理，這樣損失較大，由于鈦錠是由海綿鈦反應(yīng)制的，將鈦管內(nèi)、 外部分切削掉，嚴(yán)重影響鈦材的成本及成材率，故進(jìn)行耐高溫鈦-鋼防粘結(jié)涂層的保護(hù)工作 非常有必要。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)都是在鈦錠進(jìn)行退火處理前，噴涂在鈦錠表面，對(duì)每一個(gè)鈦錠表面都要 進(jìn)行噴涂處理，再加上噴涂后涂料需要一定時(shí)間干燥，這樣制備工藝就變得復(fù)雜，制備時(shí)間 特別長(zhǎng)，不能連續(xù)化高效生產(chǎn)。而在鈦管的乳制過(guò)程中，由于鈦錠的變形，在鈦錠表面噴涂 該涂料以防止鈦-鋼粘結(jié)的效果不佳。若直接將該涂料噴涂于乳制絞盤表面，由于絞盤與鈦 錠的材質(zhì)不同，成膜以及附著效果較差，無(wú)法很好的防止鈦-鋼粘結(jié)。
[0004] 因此，為了解決上述問(wèn)題，需要一種工藝簡(jiǎn)單，節(jié)能環(huán)保，可以連續(xù)化、高效制備鈦 管，有效降低缺陷損失和生產(chǎn)成本，還能防止設(shè)備損壞的耐高溫防粘結(jié)涂料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種在鈦管乳制過(guò)程中，可以減少鈦管表面缺 陷，降低生產(chǎn)成本，提高鈦管表面質(zhì)量，可以連續(xù)化生產(chǎn)的水性耐高溫防鈦-鋼粘結(jié)涂料。
[0006] 本發(fā)明水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，含有以下重量份成分:水性成膜劑50~150份， Sn粉30~80份，F(xiàn)e粉30~80份，AI2O3粉400~450份，滑石粉200~300份。
[0007] 進(jìn)一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，含有以下重 量份成分：水性成膜劑50~150份，Sn粉50份，F(xiàn)e粉50份，AI2O3粉400~450份，滑石粉200~ 300份;更優(yōu)選含有以下重量份成分:水性成膜劑100份，Sn粉50份，F(xiàn)e粉50份，Al 2〇3粉450份， 滑石粉300份。
[0008] 上述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，還含有以下重量份成分：固化劑1~2份，分散劑 0 · 5~1份，水1~5份;優(yōu)選為固化劑1份，分散劑0 · 5份，7K5份。
[0009] 進(jìn)一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，由以下重量 份成分組成：水性成膜劑50~150份，Sn粉30~80份，F(xiàn)e粉30~80份，Al 2〇3粉400~450份，滑 石粉200~300份，固化劑1~2份，分散劑0.5~1份，水1~5份;更優(yōu)選水性成膜劑100份，Sn 粉50份，F(xiàn)e粉50份，Al2〇3粉450份，滑石粉300份，固化劑1份，分散劑0.5份，7K5份。
[0010] 上述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，其中所述水性成膜劑為環(huán)氧樹脂、水性聚氨酯 漆、水性丙烯酸乳膠漆、水性醇酸漆中的至少一種。
[0011 ]上述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，其中所述固化劑為s i02、水玻璃、A12 (HP〇4) 3中的 至少一種，優(yōu)選為Si02;所述分散劑為聚乙烯醇、水解馬來(lái)酸酐、硬脂酸鋇中的至少一種，優(yōu) 選為聚乙烯醇。
[0012] 進(jìn)一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，其中所述水 性耐高溫鋼-鈦隔離涂料的pH值為7.5~9.5;固含量為85~90 %，優(yōu)選為87 %。
[0013] 本發(fā)明還提供一種水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料在鈦管乳制中的應(yīng)用。
[0014] 上述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料在鈦管乳制中的應(yīng)用，在室溫下，將水性耐高溫 鋼-鈦隔離涂料涂覆在鋼鐵設(shè)備表面、乳輥表面或絞盤表面，形成〇. 2~0.4mm厚的膜層;優(yōu) 選為0.3mm。
[0015] 上述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料在鈦管乳制中的應(yīng)用，采用氣壓噴涂、真空噴涂或 者手工刷涂的方式進(jìn)行涂覆。
[0016]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明還具有如下有益效果：
[0017] (1)本發(fā)明涂層能保證鈦管在900°C乳制或穿孔過(guò)程中，不與鋼鐵設(shè)備乳輥或絞盤 發(fā)生粘結(jié)反應(yīng)，提高鈦材加工的成材率和生產(chǎn)效率；
[0018] (2)本發(fā)明使用生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、易操作，可以在裝有氣壓噴涂、真空噴涂和刷涂設(shè) 備的生產(chǎn)線上使用；
[0019] (3)本產(chǎn)品為水性環(huán)保耐高溫防粘結(jié)涂料，涂料中不含有RoHS質(zhì)量中限制的有害 元素，同時(shí)，本品在空氣中沒(méi)有有毒物質(zhì)揮發(fā)，不影響施工環(huán)境等的環(huán)保功效；
[0020] (4)本發(fā)明水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料可以使用時(shí)現(xiàn)場(chǎng)配制，配制時(shí)間段，簡(jiǎn)單可 行;也可以配制生產(chǎn)后，室溫下，涂料穩(wěn)定放置穩(wěn)定性可達(dá)到6個(gè)月以上。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 本發(fā)明水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，含有以下重量份成分:水性成膜劑50~150份， Sn粉30~80份，F(xiàn)e粉30~80份，Ah〇3粉400~450份，滑石粉200~300份。
[0022]進(jìn)一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，含有以下重 量份成分：水性成膜劑50~150份，Sn粉50份，F(xiàn)e粉50份，Al2〇3粉400~450份，滑石粉200~ 300份;更優(yōu)選含有以下重量份成分:水性成膜劑100份，Sn粉50份，F(xiàn)e粉50份，Al 2〇3粉450份， 滑石粉300份。
[0023] 上述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，還含有以下重量份成分：固化劑1~2份，分散劑 0 · 5~1份，水1~5份;優(yōu)選為固化劑1份，分散劑0 · 5份，7K5份。
[0024] 進(jìn)一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，由以下重量 份成分組成：水性成膜劑50~150份，Sn粉30~80份，F(xiàn)e粉30~80份，Al 2〇3粉400~450份，滑 石粉200~300份，固化劑1~2份，分散劑0.5~1份，水1~5份;更優(yōu)選水性成膜劑100份，Sn 粉50份，F(xiàn)e粉50份，Al2〇3粉450份，滑石粉300份，固化劑1份，分散劑0.5份，7K5份。
[0025]上述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，其中所述水性成膜劑為環(huán)氧樹脂、水性聚氨酯 漆、水性丙烯酸乳膠漆、水性醇酸漆中的至少一種。
[0026]上述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，其中所述固化劑為S i02、水玻璃、A12 (HP〇4) 3中的 至少一種，優(yōu)選為Si〇2;所述分散劑為聚乙烯醇、水解馬來(lái)酸酐、硬脂酸鋇中的至少一種，優(yōu) 選為聚乙烯醇。
[0027] 進(jìn)一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，其中所述水 性耐高溫鋼-鈦隔離涂料的pH值為7.5~9.5;固含量為85~90%，優(yōu)選為87%，這樣能保證 乳制設(shè)備表面形成均勻的高溫防粘結(jié)保護(hù)膜層。
[0028] 本發(fā)明還提供一種水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料在鈦管乳制中的應(yīng)用。
[0029] 上述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料在鈦管乳制中的應(yīng)用，在室溫下，將水性耐高溫 鋼-鈦隔離涂料涂覆在鋼鐵設(shè)備表面、乳輥表面或絞盤表面，形成〇. 2~0.4mm厚的膜層;優(yōu) 選為0 · 3mm。當(dāng)膜層附著量不到0 · 20mm時(shí)，在乳制或穿孔過(guò)程中，鈦錠旋轉(zhuǎn)、粘貼造成涂層附 著量厚度逐漸降低，所以要保證有足夠的涂層厚度，防止被鈦管全部粘掉，得不到充分的耐 高溫氧化保護(hù)。若膜層附著量超過(guò)0.40mm時(shí)，成本升高。
[0030] 上述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料在鈦管乳制中的應(yīng)用，采用氣壓噴涂、真空噴涂或 者手工刷涂的方式進(jìn)行涂覆在鋼鐵設(shè)備表面、乳輥表面或者絞盤表面后，形成的膜層在室 溫下，5~lOmin內(nèi)快速固化；由于固體份高，不會(huì)出現(xiàn)膜層流淌、流掛等現(xiàn)象，涂層附著性非 常好，無(wú)論是在濕膜下還是干膜時(shí)，涂層附著性都能滿足鈦錠輥道振動(dòng)機(jī)摩擦的需要，不會(huì) 出現(xiàn)涂層掉皮或掉粉現(xiàn)象;對(duì)于涂敷方法、干燥方法等沒(méi)有特別限定，涂覆方式可以根據(jù)現(xiàn) 場(chǎng)實(shí)際情況需要進(jìn)行相應(yīng)施工方式。
[0031] 本發(fā)明水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料的制備方法無(wú)特殊要求，可以采用本領(lǐng)域常用 的各種方法，只要將各組分混合均勻即可，可現(xiàn)用現(xiàn)配。但本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)， 優(yōu)選采用如下方法制備水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，能夠使各組分混合得更均勻。具體方法 為:先將水性水性成膜劑與水混合進(jìn)行稀釋，然后在攪拌下，緩慢加入錫粉、滑石粉、鐵粉和 三氧化二鋁粉，然后再加入固化劑，攪拌均勻，再加入分散劑，攪拌至呈均勻穩(wěn)定相即可。
[0032] 固化過(guò)程中，僅需除去附著在鍍層表面的水分，因而不需要再添加任何促進(jìn)劑，主 要固化方式是自然固化，為了節(jié)約固化時(shí)間，也可以使用熱風(fēng)干燥或感應(yīng)加熱等方法，涂層 固化后，涂層不會(huì)出現(xiàn)掉粉和龜裂現(xiàn)象。
[0033]本發(fā)明制備的涂料耐高溫原理為：當(dāng)溫度達(dá)到900°C時(shí)，有機(jī)涂層開始緩慢被燃燒 掉，但是Fe開始慢慢熔化變軟，此時(shí)能把涂層中的Al2〇3粉固定在乳輥或絞盤表面，起到隔熱 的作用；涂層中的A1與Ti發(fā)生合金化反應(yīng)，形成TiAl 3合金層，該層物質(zhì)非常致密，能隔絕機(jī) 體鈦和外界(鋼鐵)鐵元素等物質(zhì)發(fā)生粘結(jié)反應(yīng)，達(dá)到防治發(fā)生鈦-鋼粘結(jié)的作用。
[0034] 耐高溫防鈦-鋼粘結(jié)涂料使用的溫度沒(méi)有特別限制，但由于本發(fā)明的處理劑的溶 劑是水，保證水不結(jié)冰及汽化的溫度條件即可，在常溫下使用。
[0035] 本發(fā)明一種耐高溫防鈦-鋼粘結(jié)涂料，在線直接噴涂在乳制絞盤表面，能迅速固 化，形成自干型涂層，該涂層能保證鈦管在900°C高溫下，表面不與鋼鐵表面發(fā)生粘結(jié)生成 TiFe相，能有效降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效益，更主要的提高產(chǎn)品精度尺寸和表面質(zhì)量;本 發(fā)明提供的相應(yīng)涂裝工藝技術(shù)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和廣闊的推廣應(yīng)用前景。
[0036]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的描述，并不因此將本發(fā)明限 制在所述的實(shí)施例范圍之中。
[0037] 實(shí)施例1
[0038] 按照表1中各原料及其重量配比制備水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料：
[0039] 表1水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料的原料及其配比
[0042] 其中，K1~K4為實(shí)驗(yàn)組，D1~D3為對(duì)照組，另設(shè)置一個(gè)空白對(duì)照組D4(即不涂涂料 直接乳制），且其中水性成膜劑為環(huán)氧樹脂（固含量為50%);固化劑為Si02,分散劑為聚乙 烯醇。本發(fā)明制備的水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料pH值為7.5~9.5;固含量為85~90%。
[0043] 其制備方法為:在常溫常壓下，將水性成膜劑、Sn粉、Fe粉、滑石粉、Al2〇3粉，加入到 容器中，加入過(guò)程中不斷攪拌，攪拌均勻后加入固化劑、分散劑和水，攪拌均勻，待溶液呈均 勻穩(wěn)定相，即得水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料。
[0044] 將上述各組制備的水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料采用氣壓噴涂、真空噴涂或者手工 刷涂的方式進(jìn)行涂覆在鋼鐵設(shè)備表面、乳輥表面或者絞盤表面后，在室溫下自然干燥、固化 10~15min，得到厚度為0.2~0.4mm的膜層。在900 °C下進(jìn)行鈦管乳制。乳制后得到的鈦管表 面質(zhì)量良好，鈦管與乳輥、絞盤等不黏連，具體對(duì)比情況如下：
[0045] 表2水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料及對(duì)照組測(cè)試性能
[0047] 從表2中可以看出，采用實(shí)施例K1~K4的涂料涂覆設(shè)備，乳制后得到的鈦管表面質(zhì) 量良好，鈦管與乳輥、絞盤等幾乎不粘結(jié)。不涂覆任何涂料（即空白對(duì)照組D4)的乳輥或絞 盤，乳制后得到的鈦管，鈦管表面缺陷嚴(yán)重，設(shè)備也會(huì)有一定程度的粘鈦，需要打磨后才能 繼續(xù)使用。采用D1、D2和D3的涂料涂覆設(shè)備，乳制后的鈦管表面缺陷率依舊較高，不能很好 的防止鈦鋼粘結(jié)。
[0048] 設(shè)計(jì)年產(chǎn)1萬(wàn)噸產(chǎn)能，以每個(gè)鈦錠(坯子）1.5噸計(jì)算，每年要生產(chǎn)6300個(gè)左右的鈦 坯錠，以每個(gè)鈦錠出現(xiàn)鈦鋼粘結(jié)5mm~20mm深度計(jì)算，每個(gè)鈦錠要切削掉100~200公斤，以 鈦錠80000元/噸計(jì)算，每個(gè)鈦錠因粘鈦切削部分損失在8000~16000元之間，同時(shí)，還要花 費(fèi)大量的人力、物力進(jìn)行切削，額外增加生產(chǎn)成本和生產(chǎn)時(shí)間，而采用本技術(shù)，將為鈦管及 其他鈦合金產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)約大量的生產(chǎn)成本，以每個(gè)鈦錠乳制過(guò)程中使用涂料2~5kg計(jì) 算，每涂料價(jià)格按20萬(wàn)/噸計(jì)算，本技術(shù)的新增效益見下式所示：
[0049] W-每年鈦錠的生產(chǎn)量:以1萬(wàn)噸計(jì)算，約每年生產(chǎn)6300個(gè)鈦錠；
[0050] A-每個(gè)鈦錠因粘鈦-鋼層問(wèn)題切削的量:按50Kg計(jì)算/鈦錠；
[0051] P1-鈦錠的成本:80元/Kg;
[0052] W1-噴涂耐高溫防粘結(jié)涂層的消耗量，3Kg/錠；
[0053] P2-每噸耐高溫防粘結(jié)涂層價(jià)格:按200元/Kg計(jì)算；
[0054] Y-每年采用本技術(shù)產(chǎn)生的新增效益：
[0055] 貝 1J:
[0056] Y=(P1XA-W1XP2)XW
[0057] =(4000-600) X6300
[0058] =2142(萬(wàn)元）
[0059] 可見，本發(fā)明提供的涂料具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和廣闊的推廣應(yīng)用前景。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，其特征在于:含有以下重量份成分:水性成膜劑50~150 份，Sn粉30~80份，F(xiàn)e粉30~80份，Ah〇3粉400~450份，滑石粉200~300份。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，其特征在于:含有以下重量份成分： 水性成膜劑50~150份，Sn粉50份，F(xiàn)e粉50份，Al 2〇3粉400~450份，滑石粉200~300份;優(yōu)選 含有以下重量份成分:水性成膜劑1 〇〇份，Sn粉50份，F(xiàn)e粉50份，Al2〇3粉450份，滑石粉300份。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，其特征在于:還含有以下重量份 成分:固化劑1~2份，分散劑0.5~1份，水1~5份;優(yōu)選為固化劑1份，分散劑0.5份，7K5份。4. 根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，其特征在于：由以下重量 份成分組成：水性成膜劑50~150份，Sn粉30~80份，F(xiàn)e粉30~80份，Al 2〇3粉400~450份，滑 石粉200~300份，固化劑1~2份，分散劑0.5~1份，水1~5份;優(yōu)選水性成膜劑100份，Sn粉 50份，F(xiàn)e粉50份，Al 2〇3粉450份，滑石粉300份，固化劑1份，分散劑0.5份，7K5份。5. 根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，其特征在于:所述水性成 膜劑為環(huán)氧樹脂、水性聚氨酯漆、水性丙烯酸乳膠漆、水性醇酸漆中的至少一種。6. 根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，其特征在于:所述固化劑 為Si02、水玻璃、Al 2(HP〇4)3中的至少一種，優(yōu)選為Si02;所述分散劑為聚乙烯醇、水解馬來(lái)酸 酐、硬脂酸鋇中的至少一種，優(yōu)選為聚乙烯醇。7. 根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料，其特征在于:所述水性耐 高溫鋼-鈦隔離涂料的pH值為7.5~9.5;固含量為85~90 %，優(yōu)選為87 %。8. 權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料在鈦管乳制中的應(yīng)用。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述應(yīng)用，其特征在于:在室溫下，將水性耐高溫鋼-鈦隔離涂料涂覆 在鋼鐵設(shè)備表面、乳輯表面或絞盤表面，形成〇. 2~0.4mm厚的膜層;優(yōu)選為0.3mm。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述應(yīng)用，其特征在于:采用氣壓噴涂、真空噴涂或者手工刷涂的方 式進(jìn)行涂覆。
【文檔編號(hào)】C09D163/00GK105969087SQ201610598918
【公開日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年7月27日
【發(fā)明人】鄭昊青, 許哲峰, 徐權(quán), 肖聰, 李軍
【申請(qǐng)人】攀鋼集團(tuán)研究院有限公司