專利名稱：提高車削后含碳耐火材料施釉性能的內(nèi)層涂料及其涂覆方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高車削后含碳耐火材料施釉性能的內(nèi)層涂料及其涂覆方法，屬于防氧化涂層技術(shù)。
背景技術(shù)：
含碳耐火材料以其優(yōu)良的抗渣性，高導(dǎo)熱性以及高熱震穩(wěn)定性而廣泛應(yīng)用于鋼鐵冶金領(lǐng)域，如鎂碳磚爐襯，連鑄用三大件等。但其中所含樹脂炭以及石墨等在高溫情況下極易被空氣氧化，造成產(chǎn)品表層脫碳等情況，嚴(yán)重影響產(chǎn)品使用壽命。目前，除了在產(chǎn)品中添加抗氧化劑外，使用表面釉層以隔絕空氣的方法被廣泛應(yīng)用于防止含碳耐火材料氧化。該抗氧化涂層的制備方法也在多項(xiàng)專利中進(jìn)行了論述。ZL201 010274330.1，公開了一種無(wú)鋁抗氧化涂料，主要組成是40 80wt %的硼玻璃、5 20wt % 的 SiC、20 35wt% 的溶融石英、I 5wt % 的 MgCU^lOwt^i 的 CaO 和 0.1 0.3wt%的羧甲基纖維素混合，外加上述混合2(T40wt %的硅溶膠或4(T80wt %的液體水玻璃，再外加上述混合料5(T80wt%的水,混磨2(Γ40分鐘,制成抗氧化涂料。ZL02110690.8，公開了一種含碳耐火材料抗氧化涂料，采用長(zhǎng)石粉，蠟石粉，玻璃和金屬氧化物為填料，以改性硅酸為結(jié)合劑。ZL200510018443.4，公開了一種防氧化涂料，包括填料，硅微粉，黃糊精和水，其中填料主要包括長(zhǎng)石粉和硼酸等。ZL201010156945.4,用于氧化招-碳化娃-碳磚表面的抗氧化涂料。公開了一種抗氧化涂料，其中包括組分A和組分B，組分A是釉料粉5(T70，a-A1203微粉2 5，膨潤(rùn)土粉Γ7, Si02微粉f 3和碳化硅粉26 35形成的粉狀物，其中釉料粉由硼砂4(Γ80，石英12 18，碳酸鈉8 15，方解石12 15和鈉長(zhǎng)石8 12混合的細(xì)粉。ZL200910116102.9，公開了一種防氧化涂層的制備方法，其中原料物質(zhì)為鉀長(zhǎng)石10 50，鈉長(zhǎng)石10 40，球粘土 5 30，玻璃熔塊10 40和硅粉3 7，碳化硼1 10，該氧化涂層再400^1300度范圍內(nèi)呈現(xiàn)熔融狀態(tài)。以上專利均以在高溫狀態(tài)下得到熔融玻璃相作為外層保護(hù)材料為目標(biāo)，進(jìn)而達(dá)到隔絕空氣的目的。為得到低溫熔融的玻璃相熔融涂層，擴(kuò)大防護(hù)溫度范圍，該類防氧化涂層組分中均含有大量硼，鈉，鉀等元素的化合物，以期促進(jìn)釉面熔融，但均未涉及材料表面狀況對(duì)其釉面燒成性能的影響。作為功能材料的含碳耐火材料產(chǎn)品，為了達(dá)到其特殊使用要求必須對(duì)產(chǎn)品尺寸進(jìn)行控制，因此后期的車削工藝已成為該種材料制造技術(shù)中不可缺少的重要環(huán)節(jié)。然而，與一般材料不同，含碳耐火材料基質(zhì)中的樹脂炭和石墨的硬度比氧化物或者非氧化物耐火材料顆粒小，且基質(zhì)中其他陶瓷相對(duì)氧化物顆粒的包覆強(qiáng)度也相對(duì)較小，導(dǎo)致在車削過(guò)程中陶瓷顆粒容易剝落。如果材料中陶瓷顆粒較大，將在材料表面形成明顯凹坑，導(dǎo)致車削處理后的含碳耐火材料表面粗糙，不易施釉。在施釉過(guò)程中極易由于表面潤(rùn)濕不均出現(xiàn)釉面厚度偏差和出現(xiàn)釉面針孔等情況，并在釉面熔融過(guò)程中進(jìn)一步導(dǎo)致熔融釉面應(yīng)力分布不均，進(jìn)而出現(xiàn)熔融釉的表面遷移并導(dǎo)致表面針孔擴(kuò)大等情況，最終造成內(nèi)部基底含碳材料氧化。由于上述原因，目前的防氧化涂料和技術(shù)手段很難對(duì)車削后的耐火材料起到良好防護(hù)作用。如無(wú)其他輔助手段，將無(wú)法避免施釉后的表面針孔和燒成后的基底氧化。此前，部分炭/炭復(fù)合材料防氧化涂層也曾經(jīng)通過(guò)使用過(guò)渡內(nèi)層的方法提高施釉性能。ZL200610145667，公開了一種炭/炭復(fù)合材料防氧化涂層，該涂層由底層和外層構(gòu)成，底層是將0.5^2g的Al (OH)3和5 15g的Zn3(PO4)2.4H20分別溶入H3PO4中得到透明溶液后再加入水，再將該溶液涂刷在炭/炭復(fù)合材料表面，在氮?dú)鈿夥栈蛘婵毡Ｗo(hù)下5000C、00°C進(jìn)行熱處理，再繼續(xù)涂刷外層涂層；同樣的，ZL02139410.5也同樣公開了一種防氧化涂料。但現(xiàn)有的用于炭/炭復(fù)合材料的預(yù)浸液，均需高溫?zé)崽幚?>500°C)后再進(jìn)行外層抗氧化涂料的涂覆。一般認(rèn)為，在高溫處理預(yù)浸液時(shí)，預(yù)浸液中的化學(xué)成分會(huì)與內(nèi)層炭/炭復(fù)合材料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，為化學(xué)涂覆。涂覆后需等待化學(xué)反應(yīng)完全后進(jìn)行后續(xù)抗氧化層的處理等，工藝復(fù)雜繁瑣?，F(xiàn)有的炭/炭復(fù)合材料防氧化涂層用內(nèi)層預(yù)浸液均為磷酸鹽透明溶液，無(wú)耐火材料填料，其目的為了提高炭/炭復(fù)合材料與外層涂料的潤(rùn)濕性。并不能解決耐火材料釉面性能及基底材料的氧化問(wèn)題等情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決上述的技術(shù)問(wèn)題，提供一種提高車削后含碳耐火材料施釉性能的內(nèi)層涂料及其涂覆方法。本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
提高車削后含碳耐火材料施·釉性能的內(nèi)層涂料，由以下組分按質(zhì)量百分比均勻混合而
成:
粘結(jié)劑 10% 40% ；
分散劑 1% 15% ；
耐火材料填料 10% 80% ；
水 10% 30% ；
所述耐火材料填料與需車削耐火材料的成分一致。優(yōu)選地，所述粘結(jié)劑為硅溶膠，所述分散劑為甲基纖維素及粘土，所述甲基纖維素在組成中的質(zhì)量百分比為0.1°/Γ2%，粘土為0.9°/Γ 3%。本發(fā)明中分散劑并不限于甲基纖維素和粘土，淀粉、糊精、以及其他眾所周知的分散劑均可使用。同樣的，作為硅溶膠的粘結(jié)劑，也可采用水玻璃以及其他眾所周知的耐火材料粘結(jié)劑代為使用。優(yōu)選地，所述耐火材料填料粒徑為200目以下。耐火材料填料可以為Al203、ZrO2、MgO以及SiC。但本發(fā)明中耐火材料填料并不限于A1203、Zr02、Mg0、SiC，其他眾所周知的耐火材料填料均可使用。優(yōu)選地，所述的提高車削后含碳耐火材料施釉性能的內(nèi)層涂料的涂覆方法，包括如下步驟，步驟一、將內(nèi)層涂料涂覆于車削后的耐火材料表面，并進(jìn)行固化處理，處理溫度為500C 200°C，保溫時(shí)間Γ2小時(shí)；
步驟二、將外層抗氧化涂料涂覆在內(nèi)層涂料表面，完成涂覆工藝；
步驟三、對(duì)涂覆后的耐火材料在800°C 1400°C空氣氣氛中進(jìn)行f 4小時(shí)的燒成。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:在使用過(guò)程中其中的耐火材料填料可以起到修復(fù)車削后含碳耐火材料表面凹坑的效果，進(jìn)而提高外層抗氧化涂料的涂覆效果，改善施釉以及釉面燒成狀況，以及后期燒成和抗氧化效果。本發(fā)明所述內(nèi)層涂料為高熔點(diǎn)耐火材料涂料，根據(jù)基底含碳耐火材料的不同，可以采用多種耐火材料填料以彌補(bǔ)基底和內(nèi)層的不匹配現(xiàn)象。且由于不含硼、鈉等促熔劑，能在高溫狀態(tài)下燒結(jié)卻不熔融塌陷，保證了高溫使用過(guò)程中內(nèi)層涂料的均勻分布和外層釉面的均勻熔融，避免產(chǎn)生釉面缺陷以致?lián)p壞內(nèi)部材料。這是現(xiàn)有技術(shù)中未揭示的。具體原因是由于燒結(jié)(熔融)促進(jìn)劑的作用是在高溫狀態(tài)下與其他組分形成具有低熔點(diǎn)的組分，為玻璃相。在高溫下呈現(xiàn)為具有一定粘度的液態(tài)物質(zhì)，該物質(zhì)可以起到隔絕空氣的作用；而本發(fā)明的產(chǎn)品需要在高溫下保持固體形態(tài)，雖然硅溶膠、粘土和陶瓷填料之間也會(huì)發(fā)生反應(yīng)，但不會(huì)產(chǎn)生熔融狀的液態(tài)物質(zhì)。本發(fā)明中硅溶膠、甲基纖維素和粘土烘干水分之后都可以作為低溫粘結(jié)劑使用；除此之外，甲基纖維素和粘土還是懸浮劑，提高填料顆粒的懸浮穩(wěn)定性，防止快速沉淀。另夕卜，硅膠和粘土和耐火填料之間還可能發(fā)生反應(yīng)，形成高溫結(jié)合相。經(jīng)混合后，會(huì)形成具有高度分散和穩(wěn)定性能的耐火材料泥漿，但材料之間在低溫不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。同時(shí)，本發(fā)明中的內(nèi)層涂料 在繼續(xù)涂覆外層抗氧化涂料時(shí)不需高溫處理，僅需低溫(< 200°C )烘干且不會(huì)與基底材料反應(yīng)，為物理涂覆，相對(duì)化學(xué)涂覆，本發(fā)明中的物理涂覆使得整個(gè)工藝條件降低且步驟簡(jiǎn)化，最后的效果明顯。本發(fā)明針對(duì)不同耐火材料底料，改變的僅是耐火材料(陶瓷)填料,不會(huì)額外加入更多的燒結(jié)促進(jìn)劑。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例具體闡述下本發(fā)明，以使本發(fā)明能更好的理解。實(shí)施例一
取車削后的Al2O3-C耐火材料試樣，采取本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行內(nèi)部涂層處理。內(nèi)部涂層的制備過(guò)程如下:
首先，該涂層按如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行制備:30%的硅溶膠、22%的水、0.1%的甲基纖維素、
4.9%的粘土及43%的氧化鋁細(xì)粉，氧化鋁細(xì)粉的粒徑為325目以下，混合均勻后得到該涂層材料。接著，將該涂料刷在車削后的Al2O3-C耐火材料試樣表面，并在100°C下進(jìn)行烘干Ih0然后，取擁有內(nèi)層涂料的樣品和沒有內(nèi)層涂料的樣品分別進(jìn)行商用抗氧化涂料的涂覆，并烘干；
最后，樣品經(jīng)1000°c空氣氣氛燒成3小時(shí)進(jìn)行對(duì)比，無(wú)內(nèi)層的樣品表面釉層出現(xiàn)明顯針孔，基底材料出現(xiàn)明顯氧化，氧化厚度為0.5 lmm.而擁有內(nèi)層材料的樣品釉層熔融均勻，表面無(wú)針孔出現(xiàn)，切面無(wú)氧化。實(shí)施例二
取車削后的ZrO2-C耐火材料試樣，采取本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行內(nèi)部涂層處理。內(nèi)部涂層的制備過(guò)程如下:
首先，該涂層按如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行制備:12%的硅溶膠、13%的水、1%的甲基纖維素、4%的粘土及70%的ZrO2細(xì)粉，細(xì)粉粒徑為325目以下，混合均勻后得到該涂層材料；
接著，將該涂料刷在車削后的ZrO2-C耐火材料試樣表面，并在100°C進(jìn)行烘干lh。然后，取擁有內(nèi)層涂料的樣品和沒有內(nèi)層涂料的樣品分別進(jìn)行商用抗氧化涂料的涂覆并烘干。最后，樣品經(jīng)1000°C空氣氣氛燒成3小時(shí)后對(duì)比，無(wú)內(nèi)層的樣品表面釉層出現(xiàn)明顯針孔，基底材料出現(xiàn)明顯氧化和大范圍剝落情況，氧化厚度>10 _，而擁有內(nèi)層材料的樣品釉層熔融均勻，表面無(wú)針孔出現(xiàn)，切面無(wú)氧化。實(shí)施例三
取車削后的MgO-C耐火材料試樣，采取本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行內(nèi)部涂層處理。內(nèi)部涂層的制備過(guò)程如下:
首先，該涂層按如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行制備:37%的硅溶膠、30.5%的水、0.5%的甲基纖維素、12%的粘土及20%的MgO細(xì)粉，細(xì)粉粒徑為325目以下，混合均勻后得到該涂層材料。

接著，將該涂料刷在車削后的MgO-C耐火材料試樣表面，并在100°C進(jìn)行烘干lh。然后，取擁有內(nèi)層涂料的樣品和沒有內(nèi)層涂料的樣品分別進(jìn)行商用抗氧化涂料的涂覆，并烘干；
最后，樣品經(jīng)1000°c空氣氣氛燒成3小時(shí)后，無(wú)內(nèi)層的樣品表面釉層出現(xiàn)明顯針孔，基底材料出現(xiàn)明顯氧化，氧化厚度約2_，而擁有內(nèi)層材料的樣品釉層熔融均勻，表面無(wú)針孔出現(xiàn)，切面無(wú)氧化。實(shí)施例四
取車削后的SiC-C耐火材料試樣，采取本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行內(nèi)部涂層處理。內(nèi)部涂層的制備過(guò)程如下:
首先，該涂層按如下質(zhì)量分?jǐn)?shù)進(jìn)行制備:20%的硅溶膠、27%的水、2%的甲基纖維素、1%的粘土及50%的氧化鋁細(xì)粉，氧化鋁細(xì)粉的粒徑為325目以下，混合均勻后得到該涂層材料。接著，將該涂料刷在車削后的SiC-C耐火材料試樣表面，并在100°C下進(jìn)行烘干Ih0然后，取擁有內(nèi)層涂料的樣品和沒有內(nèi)層涂料的樣品分別進(jìn)行商用抗氧化涂料的涂覆，并烘干；
最后，樣品經(jīng)1000°C空氣氣氛燒成3小時(shí)進(jìn)行對(duì)比，無(wú)內(nèi)層的樣品表面釉層出現(xiàn)明顯針孔，基底材料出現(xiàn)明顯氧化，氧化厚度為0.5 lmm.而擁有內(nèi)層材料的樣品釉層熔融均勻，表面無(wú)針孔出現(xiàn)，切面無(wú)氧化。當(dāng)然，本發(fā)明尚有多種具體的實(shí)施方式，凡采用等同替換或者等效變換而形成的所有技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.提高車削后含碳耐火材料施釉性能的內(nèi)層涂料，其特征在于:由以下組分按質(zhì)量百分比均勻混合而成: 粘結(jié)劑 10% 40% ； 分散劑 1% 15% ； 耐火材料填料 10% 80% ； 水 10% 30% ； 所述耐火材料填料與需車削耐火材料的成分一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高車削后含碳耐火材料施釉性能的內(nèi)層涂料，其特征在于:所述粘結(jié)劑為硅溶膠，所述分散劑為甲基纖維素及粘土，所述甲基纖維素在組成中的質(zhì)量百分比為0.1°/Γ2%，粘土為0.9°/Γ 3%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高車削后含碳耐火材料施釉性能的內(nèi)層涂料，其特征在于:所述耐火材料填料的粒徑為200目以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的提高車削后含碳耐火材料施釉性能的內(nèi)層涂料的涂覆方法，其特征在于:包括如下步驟， 步驟一、將內(nèi)層涂料涂覆于車削后的耐火材料表面，并進(jìn)行固化處理，處理溫度為500C 200°C，保溫時(shí)間Γ2小時(shí)； 步驟二、將外層抗氧化涂料涂覆在內(nèi)層涂料表面，完成涂覆工藝； 步驟三、對(duì)涂覆后·的耐火材料在800°C 1400°C空氣氣氛中進(jìn)行f 4小時(shí)的燒成。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種提高車削后含碳耐火材料施釉性能的內(nèi)層涂料，由以下組分按質(zhì)量百分比均勻混合而成粘結(jié)劑10%~40%；分散劑1%~15%；耐火材料填料10%~80%；水10%~30%；所述耐火材料填料與需車削耐火材料的成分一致。本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在在使用過(guò)程中其中的耐火材料填料可以起到修復(fù)車削后含碳耐火材料表面凹坑的效果，進(jìn)而提高外層抗氧化涂料的涂覆，改善施釉以及釉面燒成狀況，以及后期燒成效果。
文檔編號(hào)C04B35/66GK103232216SQ20131015311
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者詹姆斯·歐文斯通, 程相樂(lè) 申請(qǐng)人:勝威高溫陶瓷(鞍山)有限公司