专利名称：一种高温釉面涂料、其制备方法及粘结剂和使用方法
技术领域：
本发明涉及涂料领域，尤其是耐高温、抗氧化、耐磨损，且具有陶瓷化、高发射率的涂料领域，具体为一种高温釉面涂料、其制备方法及粘结剂和使用方法。
背景技术：
现有的工业加热炉窑大多采用耐火砖、浇注料、耐火纤维筑成。加热炉窑的内壁受高温气流的冲刷与腐蚀，致使加热炉窑的使用寿命较短。同时，构筑加热炉窑的耐火砖、浇注料、耐火纤维等材料，其发射效率低，能耗大，加热效率低。为了使被加热工件获得的热量增加，就必须加大炉内辐射传热，提高炉窑内壁的发射率。
为了改善上述问题，目前国内外开始采用远红外节能涂料，主要包括第一代(粒度大、粘度差、节能低)和第二代(微米级)。然而，现有的远红外节能涂料都属于传统黑体技术，耐高温性能差，在高温区发射率和吸收率不高，且不稳定，容易衰减。发明内容
本发明的发明目的在于针对上述存在的问题，提供一种高温釉面涂料、其制备方法及粘结剂和使用方法，本发明提供的高温釉面涂料具有辐射传热效果好、表面黑度高(发射率大于O. 95)等特点，在长期的使用过程中，具有发射率和吸收率稳定，不衰减，使用寿命长的优点。同时，配合本发明的粘结剂的使用，能够使涂料与基体紧密结合，增强其附着力， 高温烧结后，其能够在基体上形成釉面陶瓷聚合体，具有坚硬耐磨，不脱落，使用寿命长的优点，一般涂料无法覆盖的表面，本发明的涂料也能均匀覆盖。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案 一种高温釉面涂料，由如下重量份的原料制备而成80-400份碳化硅，10-150份二氧化硅，5-50份三氧化二铁，20-200份棕刚玉，20-200份氧化铬，5-90份三氧化二锰，10-100 份二氧化钛，6-55份氧化钴，6-100份氧化铈，50-300份氧化锆，200-300份硅酸锆，5-50份高岭土，4-35份滑石。
作为优选，由如下重量份的原料制备而成215份碳化硅，80份二氧化硅，15份三氧化二铁，70份棕刚玉，100份氧化铬,55份三氧化二猛,30份二氧化钛,20份氧化钴,35份氧化铈，120份氧化锆，225份硅酸锆，20份高岭土，15份滑石。
作为优选，原料的细度如下碳化硅、二氧化硅、三氧化二铁、棕刚玉、氧化铬、三氧化二锰的细度分别为800-1000目，二氧化钛、氧化钴、氧化铈、氧化锆、硅酸锆、高岭土、滑石的细度分别为600-800目。
上述高温釉面涂料的制备方法，包括如下步骤(a)、按配比称取各组分，将碳化硅、二氧化硅、三氧化二铁、棕刚玉、氧化铬、三氧化二锰、二氧化钛、氧化钴、氧化铈、氧化锆、硅酸锆放入球磨机中混合、研磨成粉；(b)、将步骤a制备的粉料放入烧结炉中烧结，烧结温度为1200°C-1300°C,时间为 2-3h，再冷却至室温；(C)、将步骤b烧结后的物料放入球磨机中进行研磨，研磨至物料的粒径变为 200-300nm ；(d)、将高岭土、滑石加入步骤c研磨后的物料中，搅拌均匀，搅拌时间为O.5-2h，搅拌速度为1000-1300转/分钟；(e)、将步骤d搅拌后的物料放入研磨机中研磨10-30min，即得产品。
用于上述高温釉面涂料的粘结剂，由如下重量份的组分组成150-350份硅溶胶， 50-100份PA-80胶，100-250份水玻璃，100-130份羧甲基纤维素。
作为优选，由如下重量份的组分组成220份硅溶胶，60份PA-80胶，125份水玻璃，120份羧甲基纤维素。
上述高温釉面涂料的使用方法，包括如下步骤(1)清理炉膛受热表面去除炉膛受热表面的灰尘、污垢；(2)喷涂处理液清理炉膛受热表面后，用处理液对炉膛受热表面进行喷涂；(3)喷涂涂料将涂料与粘结剂按重量比1:3混合均匀，再涂抹于炉膛受热表面，涂层厚晾干；(4)烧结固化将炉膛内升温至100°C，保温3-5h，再升温至200°C，保温1.5_3h，继续升温至600°C，保温3-5h，再升温至1000°C，保温1. 5_3h，即可。
所述步骤(2)中，处理液为水玻璃。
所述步骤(3 )中，采用自然晾干，晾干的时间为16_30h。
所述步骤(4)中，将炉膛内升温至100°C，保温4h，再升温至200°C，保温2h，继续升温至600°C，保温4h，再升温至1000°C，保温2h，即可。
本发明以碳化硅、二氧化硅、三氧化二铁、棕刚玉、氧化铬、三氧化二锰、二氧化钛、 氧化钴、氧化铈、氧化锆、硅酸锆、高岭土和滑石为原料，通过科学配比，从而制备出性能优越的高温釉面涂料。本发明所制得的高温釉面涂料的发射率较现有的涂料显著提高，同时使炉窖的加热效率大幅上升。
作为优选，本发明还提供高温釉面涂料的粘结剂。羧甲基纤维素可形成高粘度的胶体、溶液，有粘着、增稠、流动、乳化分散、赋形、保水、保护胶体、薄膜成型、耐酸、耐盐、悬浊等特性，PA-80胶具有耐高温、抗震动、抗剥落、耐高温气流冲刷的特点，并具有良好的红外线吸收能力和绝缘性。硅溶胶可以大大提高涂膜的耐碱性、硬度及其高温抗回粘性。水玻璃能够提高涂料的抗风化能力。与现有的单一粘结剂相比，本发明的粘结剂通过各组分之间的相互配合、优化配比，使粘结剂的整体性能得到了有效提高，通过粘结剂与涂料的有效配合，能够有效延长涂料的使用寿命。
作为优选，本发明还提供高温釉面涂料的使用方法，通过该方法能够使涂料在基体表面形成稳固的釉面，有效避免涂料的脱落，同时还能使涂料的厚度降低。
本发明的高温釉面涂料能够用于石化、机械、冶金、锅炉等行业的高温加热炉窑中，涂覆于各种工业加热炉炉膛内壁。本发明所制备的涂料粒径达到纳米级别，能够使涂料的黏度和抗热振性大幅提高，耐火度超过1700 °C。同时，由于涂料颗粒的细化，成分均匀， 在基体上的附着力强，能够使涂层的厚度降低，涂层不受基体热胀冷缩不同的影响，能够与基体牢固结合，涂层的使用寿命长达4年以上；还能大幅度降低涂层的表面能，使涂料表层不沾灰、不沾油、不易被污染及覆盖。本发明通过提高涂料的黑度、耐火度，使涂料的颗粒细化，能够显著提升涂料的发射率。本发明的涂料施工方便，能够减少加热炉的燃料消耗，节能效果显著，使用寿命长。
本发明所制备的高温釉面涂料的各项性能参数如下发射率ε >0.95;耐火度超过1700°C，低于1800°C ;粘度> 17s ;附着力优良；粒度< lum，达到纳米级别；体积密度1. 7-2. lg/cm3 ;线膨胀系数9 X IO6/°C ;热膨胀系数O. 8-1. 0% ;抗热震性(高温冷水急冷急热)> 25次；使用温度1000-1750°C，耐高温、抗氧化、耐腐蚀性能优，节能率> 8%，提高热效率3%-6%，使用寿命> 4年。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
实施例11、制备涂料分别称取IOkg碳化硅(CSi )，1. 5kg 二氧化硅，O. 8kg三氧化二铁，2. 5kg棕刚玉，2. 2kg 氧化铬(Cr2O3)，Ikg三氧化二猛,1. 5kg 二氧化钛(TiO2), O. 8kg氧化钴(CoO), O. 8kg氧化铈(CeH4O4)，5kg氧化锆(ZrO2), 22kg硅酸锆(ZrSiO4)，O. 9kg高岭土，Ikg滑石。将除高岭土、滑石以外的各组分放入球磨机中混合、研磨成粉。将研磨后的粉料放入烧结炉中烧结， 烧结温度为1200°C，时间为2h，冷却至室温。将烧结后的物料再次放入球磨机中进行二次研磨，研磨至物料的粒径变为200nm为止。再将高岭土、滑石加入到二次研磨后的物料中， 搅拌O. 6h，搅拌速度为1000转/分钟，使各组分混合均匀。最后将搅拌后的物料放入研磨机中研磨IOmin,即得产品。
2、涂料的使用，将本实施例的涂料应用于轧钢和锻钢加热炉 (I)清理炉膛受热表面去除炉膛受热表面的灰尘、污垢，如是金属基体，应用手工或机械方法去除氧化皮。
(2)喷涂处理液向清理后的炉膛受热表面喷涂处理液，处理液为水玻璃。
(3)喷涂涂料将涂料和粘结剂按1:3的重量比混合均匀，再涂抹于炉膛受热表面，涂层厚自然晾干。
(4)烧结固化将炉膛内升温至100°C，保温3h，再升温至200°C，保温2h，继续升温至600。。，保温5h，再升温至1000。。，保温1. 5h，即可。
其中，粘结剂的制备方法如下分别称取60kg硅溶胶、20kg PA-80胶、30kg羧甲基纤维素、40kg水玻璃，混合均匀即可。即粘结剂中组分的组成为240份硅溶胶，80份 PA-80胶，120份羧甲基纤维素、160份水玻璃。硅溶胶购自青岛海洋化工有限公司。
对比实施例1其他与实施例1相同，其中粘结剂为硅溶胶。
实施例1与对比实施例1、2的实验结果如下用硅溶胶作粘接剂的涂料流动性差、 气泡不易消除，涂料的品质易受环境温度和湿度的影响，干燥时间较长。使用硅溶胶、羧甲基纤维素、PA-80胶及水玻璃的混合溶液做涂料粘接剂，涂料的流动性大大改善，稳定性提高，干燥时间缩短一半，提高了效率。
同时，将PA-80胶、水玻璃、甲基纤维素分别作为粘结剂，进行测试。结果表明采用本发明的复合粘结剂时，其性能显著优于单一的粘结剂。
实施例21、制备涂料分别称取35kg碳化硅，8. 4kg 二氧化硅，4. 2kg三氧化二铁，11. 2kg棕刚玉，14kg氧化铬,5. 6kg三氧化二猛,7kg 二氧化钛,3kg氧化钴,7kg氧化铺,12. 4kg氧化错,25. 2kg娃酸锆，4. 2kg高岭土，2. 8kg滑石。将除高岭土、滑石以外的各组分放入球磨机中混合、研磨成粉。将研磨后的粉料放入烧结炉中烧结，烧结温度为1300°C，时间为3h，冷却至室温。将烧结后的物料再次放入球磨机中进行二次研磨，研磨至物料的粒径变为300nm为止。再将高岭土、滑石加入到二次研磨后的物料中，搅拌1. 8h，搅拌速度为1200转/分钟，使各组分混合均匀。最后将搅拌后的物料放入研磨机中研磨15min，即得产品。
2、涂料的使用，将本实施例的涂料应用于电站锅炉及高温锅炉(I)清理炉膛受热表面去除炉膛受热表面的灰尘、污垢，如是金属基体，应用手工或机械方法去除氧化皮。
(2)喷涂处理液向清理后的炉膛受热表面喷涂水玻璃。
(3)喷涂涂料将涂料和粘结剂按1:3的重量比混合均匀，再涂抹于炉膛受热表面，涂层厚自然晾干。
(4)烧结固化将炉膛内升温至100°C，保温4. 5h，再升温至200°C，保温3h，继续升温至600°C，保温5h，再升温至1000°C，保温3h，即可。
其中，粘结剂的制备方法如下分别称取150kg硅溶胶，35kgPA_80胶，IOOkg水玻璃，80kg羧甲基纤维素，混合均匀即可。
实施例31、制备涂料分别称取21. 5kg碳化娃,8kg 二氧化娃，1. 5kg三氧化二铁,7kg棕刚玉，IOkg氧化铬, 5.5kg三氧化二猛,3kg 二氧化钛,2kg氧化钴,3. 5kg氧化铺，12kg氧化错,22. 5kg娃酸错， 2kg高岭土，1. 5kg滑石。各组分原料的细度如下碳化硅、二氧化硅、三氧化二铁、棕刚玉、 氧化铬、三氧化二猛的细度分别为800-1000目，二氧化钛、氧化钴、氧化铺、氧化错、娃酸锆、高岭土、滑石的细度分别为600-800目。
将除高岭土、滑石以外的各组分放入球磨机中混合、研磨成粉。将研磨后的粉料放入烧结炉中烧结，烧结温度为1250°C，时间为3h，冷却至室温。将烧结后的物料再次放入球磨机中进行二次研磨，研磨至物料的粒径变为200nm为止。再将高岭土、滑石加入到二次研磨后的物料中，搅拌2h，搅拌速度为1200转/分钟，使各组分混合均匀。最后将搅拌后的物料放入研磨机中研磨30min,即得产品。
2、涂料的使用(I)清理炉膛受热表面去除炉膛受热表面的灰尘、污垢，如是金属基体，应用手工或机械方法去除氧化皮。
(2)喷涂处理液向清理后的炉膛受热表面喷涂水玻璃。
(3)喷涂涂料将涂料和粘结剂按1:3的重量比混合均匀，再涂抹于炉膛受热表面，涂层厚自然晾干。
(4)烧结固化将炉膛内升温至100°C，保温4h，再升温至200°C，保温2h，继续升温至600°C，保温4h，再升温至1000°C，保 温2h，即可。
其中，粘结剂的制备方法如下分别称取IlOkg硅溶胶，20kgPA_80胶，60kg水玻璃，50kg羧甲基纤维素，混合均匀即可。
本发明并不局限于前述的具体实施方式
。本发明扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的组合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的组合。
权利要求
1.一种高温釉面涂料，其特征在于，由如下重量份的原料制备而成80-400份碳化硅，10-150份二氧化硅，5-50份三氧化二铁，20-200份棕刚玉，20-200份氧化铬，5-90份三氧化二锰，10-100份二氧化钛，6-55份氧化钴，6-100份氧化铈，50-300份氧化锆，200-300份硅酸锆，5-50份高岭土，4-35份滑石。
2.根据权利要求1所述的高温釉面涂料，其特征在于，由如下重量份的原料制备而成215份碳化硅，80份二氧化硅，15份三氧化二铁，70份棕刚玉，100份氧化铬，55份三氧化二锰，30份二氧化钛，20份氧化钴，35份氧化铈，120份氧化锆，225份硅酸锆，20份高岭土，15份滑石。
3.根据权利要求1所述的高温釉面涂料，其特征在于，原料的细度如下碳化硅、二氧化娃、三氧化二铁、棕刚玉、氧化铬、三氧化二猛的细度分别为800-1000目，二氧化钛、氧化钴、氧化铈、氧化锆、硅酸锆、高岭土、滑石的细度分别为600-800目。
4.根据权利要求1-3任一所述高温釉面涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤 (a)、按配比称取各组分，将碳化硅、二氧化硅、三氧化二铁、棕刚玉、氧化铬、三氧化二锰、二氧化钛、氧化钴、氧化铈、氧化锆、硅酸锆放入球磨机中混合、研磨成粉； (b)、将步骤a制备的粉料放入烧结炉中烧结，烧结温度为1200°C-1300°C,时间为2-3h，再冷却至室温； (C)、将步骤b烧结后的物料放入球磨机中进行研磨，研磨至物料的粒径变为200_300nm ； (d)、将高岭土、滑石加入步骤C研磨后的物料中，搅拌均匀，搅拌时间为O.5-2h，搅拌速度为1000-1300转/分钟； (e)、将步骤d搅拌后的物料放入研磨机中研磨10-30min，即得产品。
5.根据权利要求1-3任一所述高温釉面涂料的粘结剂，其特征在于，由如下重量份的组分组成150-350份硅溶胶，50-100份PA-80胶，100-250份水玻璃，100-130份羧甲基纤维素。
6.根据权利要求5所述高温釉面涂料的粘结剂，其特征在于，由如下重量份的组分组成220份硅溶胶，60份PA-80胶，125份水玻璃，120份羧甲基纤维素。
7.根据权利要求1-3任一所述高温釉面涂料的使用方法，其特征在于，包括如下步骤 (1)清理炉膛受热表面去除炉膛受热表面的灰尘、污垢； (2)喷涂处理液清理炉膛受热表面后，用处理液对炉膛受热表面进行喷涂； (3)喷涂涂料将涂料与粘结剂按重量比1:3混合均匀，再涂抹于炉膛受热表面，涂层厚晾干； (4)烧结固化将炉膛内升温至100°C，保温3-5h，再升温至200°C，保温1.5_3h，继续升温至600°C，保温3-5h，再升温至1000°C，保温1. 5_3h，即可。
8.根据权利要求7所述高温釉面涂料的使用方法，其特征在于，所述步骤(2)中，处理液为水玻璃。
9.根据权利要求7所述高温釉面涂料的使用方法，其特征在于，所述步骤(3)中，采用自然晾干，晾干的时间为16-30h。
10.根据权利要求7所述高温釉面涂料的使用方法，其特征在于，所述步骤(4)中，将炉膛内升温至100°c，保温4h，再升温至200°C，保温2h，继续升温至600°C，保温4h，再升温至. 1000 °C，保温2h，即可。
全文摘要
本发明公开了一种高温釉面涂料、其制备方法及粘结剂和使用方法，目的在于解决现有的远红外节能涂料耐高温性能差，在高温区发射率和吸收率不高，且不稳定，容易衰减的问题，该高温釉面涂料具有辐射传热效果好、表面黑度高(发射率大于0.95)等特点，在长期的使用过程中，具有发射率和吸收率稳定，不衰减，使用寿命长的优点。同时，配合本发明的粘结剂的使用，能够使涂料与基体紧密结合，增强其附着力，高温烧结后，其能够在基体上形成釉面陶瓷聚合体，具有坚硬耐磨，不脱落，使用寿命长的优点，一般涂料无法覆盖的表面，本发明的涂料也能均匀覆盖。
文档编号C04B41/86GK102992813SQ20121054680
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月17日 优先权日2012年12月17日
发明者潘亚莉, 杨柯 申请人:四川科达节能技术有限公司