水性防钛?钢粘结涂料及其应用
【专利摘要】本发明涉及一种防止金属间粘结的涂料,具体涉及一种水性防钛?钢粘结涂料及其在钛锭制备过程中的应用。本发明水性防钛?钢粘结涂料,含有以下重量份成分:水性成膜剂50~150份,Al粉350~400份,Al2O3粉400~450份,Fe2O3粉0~50份,滑石粉0~50份。本发明涂层能保证钛管在900℃轧制或穿孔过程中,不与钢铁设备轧辊或绞盘发生粘结反应,提高钛材加工的成材率和生产效率;工艺简单、易操作,涂料环保无污染,制备方法简单。
【专利说明】
水性防钛-钢粘结涂料及其应用
技术领域
[0001] 本发明涉及一种防止金属间粘结的涂料,具体涉及一种水性防钛-钢粘结涂料及 其在钛锭制备过程中的应用。
【背景技术】
[0002] 目前国内厂家使用钛锭圆坯生产钛管过程中没有报道使用耐高温钛-钢防粘结涂 层;钛锭圆坯900°C在加热炉中保温4h以上,才能推出加热炉,进行钛管的乳制工作。由于钛 及其合金在高温900°C保温4h后,在与钢铁乳制设备、辊道和乳制绞盘发生"粘钛"现象,这 使钛管表面出现不同深度的"缺肉"现象,由于在乳制钛管时是转动穿孔、乳制,钛坯是在高 速转动过程中进行穿孔乳制的,由于钛基钛合金高温特性作用,其很容易和铁发生粘敷现 象,甚者可生成TiFe相。如果钛管表面生成TiFe相会严重影响钛材表面力学性能及组织,使 钛管在后续加工及使用过程中带来各种缺陷、损耗、不耐腐蚀等缺陷问题;另外,由于"设备 粘钛"导致在后续的乳制过程中要先打磨设备才能再次乳制后续钛坯。不能连续乳制钛管 或钛材产品,浪费大量的时间和能耗;同时,为保证钛管的内、外径尺寸精度及表面质量,国 内厂家都是将其进行切削处理,这样损失较大,由于钛锭是由海绵钛反应制的,将钛管内、 外部分切削掉,严重影响钛材的成本及成材率,故进行耐高温钛-钢防粘结涂层的保护工作 非常有必要。
[0003] 现有技术都是在钛锭进行退火处理前,喷涂在钛锭表面,对每一个钛锭表面都要 进行喷涂处理,再加上喷涂后涂料需要一定时间干燥,这样制备工艺就变得复杂,制备时间 特别长,不能连续化高效生产。而在钛管的乳制过程中,由于钛锭的变形,在钛锭表面喷涂 该涂料以防止钛-钢粘结的效果不佳。若直接将该涂料喷涂于乳制绞盘表面,由于绞盘与钛 锭的材质不同,成膜以及附着效果较差,无法很好的防止钛-钢粘结。
[0004] 因此,为了解决上述问题,需要一种工艺简单,节能环保,可以连续化、高效制备钛 管,有效降低缺陷损失和生产成本,还能防止设备损坏的耐高温防粘结涂料。

【发明内容】

[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种在钛管乳制过程中,可以减少钛管表面缺 陷,降低生产成本,提高钛管表面质量,可以连续化生产的水性耐高温防钛-钢粘结涂料。
[0006] 本发明水性防钛-钢粘结涂料,含有以下重量份成分:成膜剂50~150份,A1粉350 ~400份,AI2O3粉400~450份,Fe2〇 3粉0~50份,滑石粉0~50份。
[0007] 进一步的,作为更优选的技术方案,上述水性防钛-钢粘结涂料,含有以下重量份 成分:成膜剂50~150份,A1粉350~400份,AI2O3粉400~450份,Fe2〇 3粉10~50份,滑石粉10 ~50份;更优选含有以下重量份成分:成膜剂100份,A1粉350份,AI2O3粉450份,Fe2〇3粉50 份,滑石粉50份。
[0008] 进一步的,作为更优选的技术方案,上述水性防钛-钢粘结涂料,还含有以下重量 份成分:固化剂1~2份,分散剂0.5~1份,水1~5份;更优选含有以下重量份成分:固化剂1 份,分散剂0.5份,水5份。
[0009] 进一步的,作为更优选的技术方案,上述水性防钛-钢粘结涂料,优选由以下重量 份成分组成:成膜剂50~150份,A1粉350~400份,Al 2〇3粉350~400份,Fe2〇3粉10~50份,滑 石粉10~50份,固化剂1~2份,分散剂0.5~1份,水1~5份;更优选由以下重量份成分组成: 成膜剂100份,A1粉350份,Al 2〇3粉450份,Fe2〇3粉50份,滑石粉50份,固化剂1份,分散剂0.5 份,水5份。
[0010] 上述水性防钛-钢粘结涂料,其中所述成膜剂为环氧树脂、水性聚氨酯漆、水性丙 烯酸乳胶漆、水性醇酸漆中的至少一种。
[0011] 上述水性防钛-钢粘结涂料,其中所述固化剂为Si〇2、水玻璃、Al2 (HP〇4)3中的至少 一种,优选为Si〇2;所述分散剂为聚乙烯醇、水解马来酸酐、硬脂酸钡中的至少一种,优选为 聚乙烯醇。
[0012] 进一步的,作为更优选的技术方案,上述水性防钛-钢粘结涂料,其中所述水性防 钛-钢粘结涂料的pH值为7.5~9.5;固含量为85~90 %,优选为87 %。
[0013] 本发明还提供一种水性防钛-钢粘结涂料在钛管乳制中的应用。
[0014]上述水性防钛-钢粘结涂料在钛管乳制中的应用,在室温下,将水性防钛-钢粘结 涂料涂覆在钢铁设备表面、乳辑表面或绞盘表面,形成〇. 2~0.4mm厚的膜层;优选为0.3mm。 [0015]上述水性防钛-钢粘结涂料在钛管乳制中的应用,采用气压喷涂、真空喷涂或者手 工刷涂的方式进行涂覆。
[0016]相比于现有技术,本发明还具有如下有益效果:
[0017] (1)本发明涂层能保证钛管在900°C乳制或穿孔过程中,不与钢铁设备乳辊或绞盘 发生粘结反应,提高钛材加工的成材率和生产效率;
[0018] (2)本发明使用生产工艺简单、易操作,可以在装有气压喷涂、真空喷涂和刷涂设 备的生产线上使用;
[0019] (3)本产品为水性环保耐高温防粘结涂料,涂料中不含有RoHS质量中限制的有害 元素,同时,本品在空气中没有有毒物质挥发,不影响施工环境等的环保功效;
[0020] (4)本发明水性防钛-钢粘结涂料可以使用时现场配制,配制时间段,简单可行;也 可以配制生产后,室温下,涂料稳定放置稳定性可达到6个月以上。
【具体实施方式】
[0021] 本发明水性防钛-钢粘结涂料,含有以下重量份成分:成膜剂50~150份,A1粉350 ~400份,Ah〇3粉400~450份,Fe 2〇3粉0~50份,滑石粉0~50份。
[0022] 进一步的,作为更优选的技术方案,上述水性防钛-钢粘结涂料,含有以下重量份 成分:成膜剂50~150份,A1粉350~400份,Al 2〇3粉400~450份,Fe2〇3粉10~50份,滑石粉10 ~50份;更优选含有以下重量份成分:成膜剂100份,A1粉350份,Al 2〇3粉450份,Fe2〇3粉50 份,滑石粉50份。
[0023] 进一步的,作为更优选的技术方案,上述水性防钛-钢粘结涂料,还含有以下重量 份成分:固化剂1~2份,分散剂0.5~1份,水1~5份;更优选含有以下重量份成分:固化剂1 份,分散剂0.5份,水5份。
[0024] 进一步的,作为更优选的技术方案,上述水性防钛-钢粘结涂料,优选由以下重量 份成分组成:成膜剂50~150份,A1粉350~400份,Al2〇3粉350~400份,Fe2〇 3粉10~50份,滑 石粉10~50份,固化剂1~2份,分散剂0.5~1份,水1~5份;更优选由以下重量份成分组成: 成膜剂100份,A1粉350份,Al 2〇3粉450份,Fe2〇3粉50份,滑石粉50份,固化剂1份,分散剂0.5 份,水5份。
[0025]上述水性防钛-钢粘结涂料,其中所述成膜剂为环氧树脂、水性聚氨酯漆、水性丙 烯酸乳胶漆、水性醇酸漆中的至少一种。
[0026]上述水性防钛-钢粘结涂料,其中所述固化剂为Si02、水玻璃、Al2 (HP〇4)3中的至少 一种,优选为Si〇2;所述分散剂为聚乙烯醇、水解马来酸酐、硬脂酸钡中的至少一种,优选为 聚乙烯醇。
[0027] 进一步的,作为更优选的技术方案,上述水性防钛-钢粘结涂料,其中所述水性防 钛-钢粘结涂料的pH值为7.5~9.5;固含量为85~90 %,优选为87 %,这样能保证乳制设备 表面形成均匀的高温防粘结保护膜层。
[0028] 本发明还提供一种水性防钛-钢粘结涂料在钛管乳制中的应用。
[0029] 上述水性防钛-钢粘结涂料在钛管乳制中的应用,在室温下,将水性防钛-钢粘结 涂料涂覆在钢铁设备表面、乳辑表面或绞盘表面,形成〇. 2~0.4mm厚的膜层;优选为0.3mm。 当膜层附着量不到0.20mm时,在乳制或穿孔过程中,钛锭旋转、粘贴造成涂层附着量厚度逐 渐降低,所以要保证有足够的涂层厚度,防止被钛管全部粘掉,得不到充分的耐高温氧化保 护。若膜层附着量超过〇. 40mm时,成本升高。
[0030] 上述水性防钛-钢粘结涂料在钛管乳制中的应用,采用气压喷涂、真空喷涂或者手 工刷涂的方式进行涂覆在钢铁设备表面、乳辊表面或者绞盘表面后,形成的膜层在室温下, 5~lOmin内快速固化;由于固体份高,不会出现膜层流淌、流挂等现象,涂层附着性非常好, 无论是在湿膜下还是干膜时,涂层附着性都能满足钛锭辊道振动机摩擦的需要,不会出现 涂层掉皮或掉粉现象;对于涂敷方法、干燥方法等没有特别限定,涂覆方式可以根据现场实 际情况需要进行相应施工方式。
[0031] 本发明水性防钛-钢粘结涂料的制备方法无特殊要求,可以采用本领域常用的各 种方法,只要将各组分混合均匀即可,可现用现配。但本发明的发明人在研究中发现,优选 采用如下方法制备水性防钛-钢粘结涂料,能够使各组分混合得更均匀。具体方法为:先将 水性成膜剂与水混合进行稀释,然后在搅拌下,缓慢加入铝粉、滑石粉、三氧化二铁粉和三 氧化二铝粉,然后再加入固化剂,搅拌均匀,再加入分散剂,搅拌至呈均匀稳定相即可。
[0032] 固化过程中,仅需除去附着在镀层表面的水分,因而不需要再添加任何促进剂,主 要固化方式是自然固化,为了节约固化时间,也可以使用热风干燥或感应加热等方法,涂层 固化后,涂层不会出现掉粉和龟裂现象。
[0033]本发明制备的涂料耐高温原理为:当温度达到900°C时,有机涂层开始缓慢被燃烧 掉,但是Fe开始慢慢熔化变软,此时能把涂层中的A1粉和Al2〇3粉固定在乳辊或绞盘表面,起 到隔热的作用;涂层中的A1粉与Ti发生合金化反应,形成TiAl 3合金层,该层物质非常致密, 能隔绝机体钛和外界(钢铁)铁元素等物质发生粘结反应,达到防治发生钛-钢粘结的作用。
[0034] 耐高温防钛-钢粘结涂料使用的温度没有特别限制,但由于本发明的处理剂的溶 剂是水,保证水不结冰及汽化的温度条件即可,在常温下使用。
[0035] 本发明一种耐高温防钛-钢粘结涂料,在线直接喷涂在乳制绞盘表面,能迅速固 化,形成自干型涂层,该涂层能保证钛管在900°C高温下,表面不与钢铁表面发生粘结生成 TiFe相,能有效降低生产成本和提高生产效益,更主要的提高产品精度尺寸和表面质量;本 发明提供的相应涂装工艺技术具有良好的经济效益、社会效益和广阔的推广应用前景。
[0036]下面结合实施例对本发明的【具体实施方式】做进一步的描述,并不因此将本发明限 制在所述的实施例范围之中。
[0037] 实施例1
[0038] 按照表1中各原料及其重量配比制备水性防钛-钢粘结涂料:
[0039] 表1水性防钛-钢粘结涂料的原料及其配比
[0040]
[0042] 其中,K1~K5为实验组,D1~D2为对照组,另设置一个空白对照组D3(即不涂涂料 直接乳制),且其中成膜剂为环氧树脂(固含量为50%);固化剂为Si02,分散剂为聚乙烯醇。 本发明制备的水性防钛-钢粘结涂料pH值为7.5~9.5;固含量为85~90%。
[0043] 其制备方法为:在常温常压下,将成膜剂、A1粉、滑石粉、Fe203粉、Al2〇3粉,加入到 容器中,加入过程中不断搅拌,搅拌均匀后加入固化剂、分散剂和水,搅拌均匀,待溶液呈均 匀稳定相,即得水性防钛-钢粘结涂料。
[0044] 将上述各组制备的水性防钛-钢粘结涂料采用气压喷涂、真空喷涂或者手工刷涂 的方式进行涂覆在钢铁设备表面、乳辊表面或者绞盘表面后,在室温下自然干燥、固化10~ 15min,得到厚度为0.2~0.4mm的膜层。在900°C下进行钛管乳制。乳制后得到的钛管表面质 量良好,钛管与乳辊、绞盘等不黏连,具体对比情况如下:
[0045] 表2水性防钛-钢粘结涂料及对照组测试性能
[0046]
[0047] 从表2中可以看出,采用实施例K1~K5的涂料涂覆设备,乳制后得到的钛管表面质 量良好,钛管与乳辊、绞盘等几乎不粘结。不涂覆任何涂料(即空白对照组D3)的乳辊或绞 盘,乳制后得到的钛管,钛管表面缺陷严重,设备也会有一定程度的粘钛,需要打磨后才能 继续使用。采用D1和D2的涂料涂覆设备,乳制后的钛管表面缺陷率依旧较高,不能很好的防 止钦钢粘结。
[0048]设计年产1万吨产能,以每个钛锭(坯子)1.5吨计算,每年要生产6300个左右的钛 坯锭,以每个钛锭出现钛钢粘结5mm~20mm深度计算,每个钛锭要切削掉100~200公斤,以 钛锭80000元/吨计算,每个钛锭因粘钛切削部分损失在8000~16000元之间,同时,还要花 费大量的人力、物力进行切削,额外增加生产成本和生产时间,而采用本技术,将为钛管及 其他钛合金产品的生产节约大量的生产成本,以每个钛锭乳制过程中使用涂料2~5kg计 算,每涂料价格按20万/吨计算,本技术的新增效益见下式所示:
[0049] W-每年钛锭的生产量:以1万吨计算,约每年生产6300个钛锭;
[0050] A-每个钛锭因粘钛-钢层问题切削的量:按50Kg计算/钛锭;
[0051] P1-钛锭的成本:80元/Kg;
[0052] W1-喷涂耐高温防粘结涂层的消耗量,3Kg/锭;
[0053] P2-每吨耐高温防粘结涂层价格:按200元/Kg计算;
[0054] Y-每年采用本技术产生的新增效益:
[0055] 贝 1J:
[0056] Y=(P1XA-W1XP2)XW
[0057] =(4000-600)X 6300
[0058] =2142(万元)
[0059] 可见,本发明提供的涂料具有良好的经济效益、社会效益和广阔的推广应用前景。
【主权项】
1. 水性防钛-钢粘结涂料,其特征在于:含有以下重量份成分:水性成膜剂50~150份, A1粉350~400份,Ah〇3粉400~450份,Fe2〇3粉0~50份,滑石粉0~50份。2. 根据权利要求1所述水性防钛-钢粘结涂料,其特征在于:含有以下重量份成分:水性 成膜剂50~150份,A1粉350~400份,Al 2〇3粉400~450份,Fe2〇3粉10~50份,滑石粉10~50 份;优选含有以下重量份成分:水性成膜剂100份,A1粉350份,Al 2〇3粉450份,Fe2〇3粉50份, 滑石粉50份。3. 根据权利要求1或2所述水性防钛-钢粘结涂料,其特征在于:还含有以下重量份成 分:固化剂1~2份,分散剂0.5~1份,水1~5份;优选为固化剂1份,分散剂0.5份,7K5份。4. 根据权利要求1~3任一项所述水性防钛-钢粘结涂料,其特征在于:由以下重量份成 分组成:水性成膜剂50~150份,A1粉350~400份,Al 2〇3粉350~400份,Fe2〇3粉10~50份,滑 石粉10~50份,固化剂1~2份,分散剂0.5~1份,水1~5份;优选水性成膜剂100份,A1粉350 份,Al 2〇3粉450份,Fe2〇3粉50份,滑石粉50份,固化剂1份,分散剂0.5份,7K5份。5. 根据权利要求1~4任一项所述水性防钛-钢粘结涂料,其特征在于:所述水性成膜剂 为环氧树脂、水性聚氨酯漆、水性丙烯酸乳胶漆、水性醇酸漆中的至少一种。6. 根据权利要求1~4任一项所述水性防钛-钢粘结涂料,其特征在于:所述固化剂为 Si02、水玻璃、Al2(HP〇4)3中的至少一种,优选为Si02;所述分散剂为聚乙烯醇、水解马来酸 酐、硬脂酸钡中的至少一种,优选为聚乙烯醇。7. 根据权利要求1~4任一项所述水性防钛-钢粘结涂料,其特征在于:所述水性防钛-钢粘结涂料的pH值为7.5~9.5;固含量为85~90 %,优选为87 %。8. 权利要求1~7任一项所述水性防钛-钢粘结涂料在钛管乳制中的应用。9. 根据权利要求8所述应用,其特征在于:在室温下,将水性防钛-钢粘结涂料涂覆在钢 铁设备表面、乳辑表面或绞盘表面,形成〇. 2~0.4mm厚的膜层;优选为0.3mm。10. 根据权利要求8所述应用,其特征在于:采用气压喷涂、真空喷涂或者手工刷涂的方 式进行涂覆。
【文档编号】B05D3/04GK106085129SQ201610599827
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月27日 公开号201610599827.8, CN 106085129 A, CN 106085129A, CN 201610599827, CN-A-106085129, CN106085129 A, CN106085129A, CN201610599827, CN201610599827.8
【发明人】许哲峰, 郑昊青, 徐权, 肖聪, 李军
【申请人】攀钢集团研究院有限公司
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