专利名称：耐热、耐腐蚀性复合衬里及其制作方法
技术领域：
本发明涉及复合材料领域，具体地说，涉及一种通过热喷涂骨架进行补强，使耐热、耐腐蚀树脂衬里(lining)的耐热使用临界温度提高的衬里，以及耐热、耐腐蚀性衬里的制作方法。具体来说，是采用如下方法，即，通过在形成连续气孔多孔质的热喷涂骨架之后，再涂上高渗透、低粘度的耐热、耐腐蚀树脂，使树脂浸透到气孔中并固化，从而获得由热喷涂骨架对衬里层进行立体补强，并且将热喷涂骨架固定在金属基底材料上，使较热时树脂的粘接力提高的耐热、耐腐蚀性衬里。
背景技术：
利用现有的耐热树脂对耐高温、耐腐蚀衬里进行施工时，由于在温度较高时，因二者粘接力低而产生剥离，并且因基底材料和衬里树脂的热膨胀率不同而产生的温度变化所引起的应力，以及因这种应力而产生衬里层剥离、裂缝等原因，耐热、耐腐蚀性树脂衬里的实际使用临界温度变得比树脂单独的耐热使用临界温度低。
有关专利申请平4-357029，是在薄片(flake)衬里的表面上设置混合了多孔质石粉末的多孔质绝热层来实现耐热性的提高。但是，这不是提高树脂衬里(薄片衬里)自身的耐热性，而是和“为了缓和树脂衬里表面的热影响，在衬里表面上通过耐酸砖、碳化砖(carbon brick)、抗火石衬里等来防止热影响”的考虑方法是完全相同的。特别是耐蚀性衬里，为确保耐腐蚀性，必须确保一定程度的衬里膜厚度，因为这一点也容易受到应力的影响。
为了解决这些问题，在现有技术中，为了减少树脂的热膨胀率、防止固化时的收缩，采用了添加各种无机物填充剂的方法、通过FRP那样的玻璃纤维进行补强、或者添加玻璃薄膜、鳞片状石墨、鳞片状云母等，可以制造出一定程度上实用的衬里，但是尽管如此，还是不能制造出将可使用温度提高到接近树脂的耐热临界温度的衬里。
发电厂的高温锅炉排放烟气的烟囱、通风道的温度较高，要求耐高温的防腐蚀衬里。特别是如果设置排烟脱硫装置、脱硝装置等，则烟道中流通的烟气，从高温到低温在较大的温度范围内变化，露点腐蚀等变得较剧烈，长时间在高温下使用的地方腐蚀性剧烈，还没有可以在这种条件下使用的耐腐蚀衬里，为了在衬里上进行隔热，就要进行抗火石或陶瓷(ceramic)施工，或使用高价的耐腐蚀金属等。
氧化铝等的陶瓷类、耐腐蚀、耐磨性合金类的喷涂衬里作为一个产业领域，可以热喷涂耐热性、耐腐蚀性良好的材料。然而，热喷涂涂膜是多孔质地，包含有无数的气泡，不能避免气孔(pinhole)的产生，因此不能用于侧重防腐蚀的领域。将热喷涂涂膜涂在衬底表面上的方式，可以使用在腐蚀程度较小的室外建筑物、桥梁等上，但不能用在如处理硫酸、盐酸等的设备那样侧重防腐蚀的领域。这是因为热喷涂涂膜中的气泡大部分是独立气泡，即使在热喷涂涂膜之上涂装，在热喷涂膜的表面形成薄的涂膜，也不能得到用于防止药液渗透的足够厚度的涂膜，因此不能用作侧重防腐蚀衬里。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐热、耐腐蚀性复合衬里，该衬里提高了在高温时的粘接力，并且，可以防止因树脂的热膨胀以及固化收缩而产生的应力集中，使树脂衬里的使用临界温度提高。由此，针对现有的树脂衬里在使用上存在问题，如树脂衬里和绝热砖、绝热研钵(mortar)等的层叠使用，或者使用高级金属的烟道、通风管，能提供一种既经济又性能稳定的树脂衬里。
本发明的另一目的在于提供一种耐热、耐腐蚀性复合衬里的制作方法。
为了实现本发明目的，提供一种耐热、耐腐蚀性复合衬里，采用热喷涂耐腐蚀性合金、耐腐蚀金属或陶瓷的无机氧化物中的任何一种，形成具有1～40％连续气孔的涂膜，并在其上涂低粘度、热固型树脂，使该树脂填充到连续的气孔内并固化，从而热喷涂材料与树脂成为一体。
热喷涂可以用耐腐蚀性合金、耐腐蚀金属、陶瓷等的无机氧化物中任何一种进行制造，在基底材料表面大体形成0.1mm～5mm厚，优选0.5mm～3mm厚的喷涂粗膜。所述的合金包括有不锈钢、镍、钛等成分。
为了采用一般用于衬里涂膜的缺陷检测的高压放电的检查方法，所以优选陶瓷等无机氧化物，如氧化铝、氧化钛或氧化亚铅等陶瓷材料，而且就耐化学药品性、稳定性、价格来看，氧化铝陶瓷是最适合本发明的。并且粗膜厚度在0.5mm～3.0mm之间，对性能和成本最为合适。
氧化铝的粒子直径是0.1mm～0.5mm，尽量优选粒子直径相同的物质来形成骨架。
通过热喷涂氧化铝、氧化钛、氧化亚铅等的无机氧化物的小粒子、耐腐蚀合金类的小粒子等，该热喷涂粗膜必要的条件是具有连续间隙空间、立体的网孔结构。这样的热喷涂粗膜可以通过调整热喷涂的材料的粒子直径、调整热喷涂温度、热喷涂速度、热喷涂距离而得到。
把热喷涂粗膜放冷，冷却后，涂上混合了固化剂的低分子量、低粘度的液体状耐热树脂，使其充分浸透进粗膜的连续空间并使其固化。这样，热喷涂粗膜与固化了的树脂相互配合，形成致密的无气孔的衬里膜。
所述树脂选自烟囱、通风道用的热固型的酚醛型乙烯酯树脂、乙烯酯树脂、酚醛树脂、呋喃树脂或环氧树脂。
作为耐热、耐腐蚀性树脂的乙烯酯树脂昭和高分子的Ripokisy R-806，酚醛型乙烯酯树脂昭和高分子的Ripokisy H-600等，粘度低，也具有渗透性，在耐热性、耐蚀性方面良好，因此，很适合本发明的用途。而且乙烯酯树脂固化后能100％形成固体成分，不会产生间隙，可以一体化。
所述固化剂可采用过氧化物(peroxide)、环烷酸钴或二甲基苯胺中的一种或多种的混合。固化剂与树脂的加入量比为0.1～100∶5～100。
使用可使过氧化物固化的聚酯树脂、乙烯酯树脂等时，为了防止因空气中的氧气阻碍固化，使树脂表面充分固化，必须在涂膜表面再涂上含有石蜡或凡士林等固化阻碍防止剂(也称空气干燥剂)的树脂，这对树脂充分固化是有用的。
所述的树脂可采用上述同样的树脂，固化阻碍防止剂与树脂的重量比为0.1～3∶100。
在上述固化的涂膜之上用喷雾器、毛刷、抹子等涂抹0.1mm～5mm厚度、优选0.2mm～2mm厚度的树脂，该树脂添加了鳞片状的玻璃薄膜(玻璃鳞片)、鳞片状石墨、鳞片状云母等填料，这对防止液体以及气体渗透到涂膜内是有效的。
所述的树脂可为乙烯基脂树脂、环氧树脂或聚酯树脂等。所述填料与树脂的重量比为5～50∶100。
树脂，即使是耐热性树脂，置于高温下其物理性质也会显著下降。
在本发明中，无机物的热喷涂粗膜的骨架在树脂内部进行补强。氧化铝等氧化物的溶点较高，在接近200℃附近其物理性质也几乎不会降低，而保持强度。因此，即使在高温下树脂物理性质降低，热喷涂骨架也会维持着强度、支撑着涂膜强度，因而保持了实用的强度。
树脂衬里的粘接力受温度的影响较大，要超过树脂处于高温下的物理性质降低的程度。不仅是简单地粘接层的机械强度下降，由于温度上升时热膨胀率不一样，而导致应力进一步变大，这也是树脂衬里的剥离力起作用，从而使树脂衬里的使用临界温度大幅降低。
本发明的热喷涂涂膜的骨架补强了树脂层，该热喷涂骨架被固定在基底材料上，加大了树脂的粘接力。进一步地，热喷涂骨架在本发明希望的使用温度即200℃左右的使用范围内，受温度的影响小，粘接力几乎不下降。因此，本发明衬里涂膜在实用温度范围内显示了充分的粘接力。
本发明能够以稳定的性能提供经济性良好的的树脂衬里，降低了发电设备的成本，使设备能够稳定运转，其经济效果非常大。
本发明所述的耐热、耐腐蚀性复合衬里的制作方法，包括如下步骤先将耐腐蚀性合金、耐腐蚀金属或陶瓷的无机氧化物中的任何一种进行热喷涂，形成具有1～40％连续气孔的涂膜，然后在其上涂低粘度、热固型树脂，经渗透、固化后，制成耐热、耐腐蚀性复合衬里。
热喷涂可以用耐腐蚀性合金、耐腐蚀金属、陶瓷等的无机氧化物中任何一种进行制造，在基底材料表面大体形成0.1mm～5mm厚，优选0.5mm～3mm厚的喷涂粗膜。所述的合金包括有不锈钢、镍、钛等成分。
热喷涂温度约为3000℃、喷枪稍离一点距离来进行热喷涂。
所述树脂选自烟囱、通风道用的热固型的酚醛型乙烯酯树脂、乙烯酯树脂、酚醛树脂、呋喃树脂或环氧树脂。
所述树脂中加入固化剂，固化剂可采用过氧化物(peroxide)、环烷酸钴或二甲基苯胺中的一种或多种的混合。固化剂与树脂的加入量比为0.1～100∶5～100。
然后在上述固化的涂膜之上用喷雾器、毛刷、抹子等涂抹0.1mm～5mm厚度、优选0.2mm～2mm厚度的树脂，该树脂添加了鳞片状的玻璃薄膜(玻璃鳞片)、鳞片状石墨、鳞片状云母等，这对防止液体以及气体渗透到涂膜内是有效的。所述的树脂可为乙烯基脂树脂、环氧树脂或聚酯树脂等。所述填料与树脂的重量比为5～50∶100。
使用可使过氧化物固化的聚酯树脂、乙烯酯树脂等时，为了防止因空气中的氧气阻碍固化，使树脂表面充分固化，在涂刷乙烯酯树脂后，再用毛刷涂一次添加了含有石蜡或凡士林等固化阻碍防止剂的同样的树脂，这对树脂充分固化是有用的。
这样直到表面都固化了之后，就形成了0.5mm～2.0mm的衬里。
本发明所述的耐热、耐腐蚀性复合衬里通过在形成连续气孔多孔质的热喷涂骨架之后，再涂上高渗透、低粘度的耐热、耐腐蚀树脂，使树脂浸透到气孔中并固化，从而获得由热喷涂骨架对衬里层进行立体补强，并且将热喷涂骨架固定在金属基底材料上，提高了在较高温度时树脂的粘接力，防止因树脂的热膨胀以及固化收缩而产生的应力集中，使树脂衬里的使用临界温度提高。
具体实施例方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
利用石英砂对铁质基底材料的表面进行Sa21/2即喷砂处理，直到接近白色(near white)，清除掉表面的锈、附着物，进行了净化之后，以30cm的喷嘴距离向铁表面热喷涂厚度为0.8mm的100μm～140μm120μm±20μm的氧化铝即Al2O3微粒子。氧化铝热喷涂膜是表面粗糙的粗膜，如果用高压气孔检测仪进行扫描，在整个表面上可以检查出无数气孔，气孔率(作为氧化铝的表现比重和真实比重的差进行测定)约为30％。
在热喷涂膜骨架上用毛刷涂刷混合有酚醛(novolak)型乙烯酯(vinylester)树脂、(昭和高分子制H-6)过氧化物(peroxide)、环烷酸钴、二甲基苯胺(dimethylaniline)的物质。涂膜指触干燥后，将在上述混合树脂中加占树脂总量0.2％的作为空气干燥剂的凡士林的物质，再从表面涂上一层，作为保护层。
可以得到所制造出的衬里涂膜没有气孔且表面平滑的衬里膜。衬里膜的粘接强度显示出大于等于100kg/cm2的粘接力(室温)，断裂显示为树脂层断裂。
上述衬里层在未涂保护层时，用抹子进行1mm厚的ASTIC的薄片衬里(flake lining)材料(填充玻璃鳞片，与树脂的重量比为50∶100)，抹子施工型衬里材料)涂抹施工。薄片衬里层指触干燥后，涂装上述保护层，制成衬里层。
在安装于煤炭火力发电厂的排烟脱硫装置的气体-气体热交换机即GGH上、用与上述相同方法进行衬里施工。可以得到衬里层均匀、且表面无气孔的平滑的衬里。
在煤炭火力发电厂的锅炉排气(未处理过的气体)烟道通风管的一部分上，用与上述相同的方法进行了约1mm厚的衬里施工。3个月后的临时检修时发现衬里的表面变成了黑色，但衬里膜没有任何异常，确认了本发明的有用性。
在产业上利用的可能性针对在发电厂的锅炉燃烧的气体通过的烟道、通风管、烟囱等高温区域温度下降产生而露点腐蚀的地方，例如，排烟脱硫装置的后流区域(脱硫处理气体与原气体相互接触的区域)、或者气体-气体加热器(GGH)等低温气体与高温气体交互使用的区域，稳定的耐腐蚀衬里材料的开发，使机器可以稳定地长期使用，对设备的稳定运行大有帮助。
权利要求
1.一种耐热、耐腐蚀性复合衬里，其特征在于，采用热喷涂耐腐蚀性合金、耐腐蚀金属或陶瓷的无机氧化物中的任何一种，形成具有1～40％连续气孔的涂膜，并在其上涂低粘度、热固型树脂，使所述树脂填充到连续的气孔内并固化，从而热喷涂材料与树脂成为一体。
2.如权利要求1所述的耐热、耐腐蚀性复合衬里，其特征在于，所述树脂选自烟囱、通风道用热固型的酚醛型乙烯酯树脂、乙烯酯树脂、酚醛树脂、呋喃树脂或环氧树脂。
3.如权利要求1或2所述的耐热、耐腐蚀性复合衬里，其特征在于，所述树脂中加入固化剂，所述固化剂采用过氧化物、环烷酸钴或二甲基苯胺中的一种或多种的混合；固化剂与树脂的加入量比为0.1～100∶5～100。
4.如权利要求1所述的耐热、耐腐蚀性复合衬里，其特征在于，所述热喷涂采用氧化铝陶瓷材料。
5.如权利要求4所述的耐热、耐腐蚀性复合衬里，其特征在于，所述氧化铝的粒子直径为0.1mm～0.5mm。
6.如权利要求1所述的耐热、耐腐蚀性复合衬里，其特征在于，所述涂膜的厚度为0.1mm～5mm。
7.如权利要求1所述的耐热、耐腐蚀性复合衬里，其特征在于，在填充树脂的涂膜之上再涂抹0.1mm～5mm厚度的添加鳞片状的玻璃薄膜、鳞片状石墨或鳞片状云母填料的树脂，所述的树脂为乙烯基脂树脂、环氧树脂或聚酯树脂，所述填料与树脂的重量比为5～50∶100。
8.一种耐热、耐腐蚀性复合衬里的制作方法，其特征在于，包括如下步骤先将耐腐蚀性合金、耐腐蚀金属或陶瓷的无机氧化物中的任何一种进行热喷涂，形成具有1～40％连续气孔的涂膜，然后在其上涂低粘度、热固型树脂，经渗透、固化后，制成耐热、耐腐蚀性复合衬里。
9.如权利要求8所述的耐热、耐腐蚀性复合衬里的制作方法，其特征在于，在涂低粘度、热固型树脂后，还涂抹0.1mm～5mm厚度的添加鳞片状的玻璃薄膜、鳞片状石墨或鳞片状云母填料的树脂。
10.如权利要求9所述的耐热、耐腐蚀性复合衬里的制作方法，其特征在于，还涂一层添加含有固化阻碍防止剂的树脂；固化阻碍防止剂与树脂的重量比为0.1～3∶100。
全文摘要
本发明公开了一种耐高温、耐腐蚀衬里及其制作方法，采用热喷涂耐蚀金属、合金或陶瓷粉末，在基底材料表面形成具有连续气孔的热喷涂粗膜，将其作为补强骨架，耐热树脂渗透在其连续气孔内，树脂固化，形成不渗透性的衬里层。本发明所用树脂利用热喷涂骨架进行立体补强，即使在高温时也保持稳定的防腐蚀性能。
文档编号C23C4/04GK1854340SQ20061007620
公开日2006年11月1日 申请日期2006年4月19日 优先权日2005年4月19日
发明者平松武 申请人:日本阿斯泰克有限公司