一種簡(jiǎn)單的制備噴涂氧化鉻的方法
【專利說明】一種簡(jiǎn)單的制備噴涂氧化鉻的方法 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種簡(jiǎn)單的制備噴涂氧化鉻（Cr203)的方法，特別是涉及一種無表面 活性劑水熱法制備噴涂氧化鉻的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 噴涂氧化鉻是近似于球形、粒徑在5微米以上的氧化鉻（Cr203)，常用尺寸為5-200 微米。是一款性能優(yōu)越、有廣泛用途和光明應(yīng)用前景的高附加值產(chǎn)品。其耐磨粒磨損、硬 力磨損及顆粒沖蝕，耐酸、堿、鹽及各種溶劑、對(duì)大氣極穩(wěn)定，硬度高，摩擦系數(shù)小，耐磨和拋 光性能好，是優(yōu)異的抗腐蝕磨損層材料，主要用于鋼鐵長(zhǎng)效防腐蝕涂層（如大型水工鋼結(jié) 構(gòu)閘門、橋梁鋼結(jié)構(gòu)、海洋軍、民用鋼結(jié)構(gòu)等）、車與造船工業(yè)（如船舶的艉軸、軸承座，發(fā)電 機(jī)、舵機(jī)、錨機(jī)等輔機(jī)軸，各種閥門密封面、泵軸套、柱塞、機(jī)械密封環(huán)等運(yùn)動(dòng)部件）、航空、航 天工業(yè)（如航空發(fā)動(dòng)機(jī)某些磨損問題十分嚴(yán)重的零部件以及尾噴口耐高溫耐摩擦部件）、 鋼鐵工業(yè)（如連續(xù)退火爐輥、熱浸鍍生產(chǎn)線沉沒輥、熱軋工具）以及能源、核工業(yè)（如工業(yè) 鍋爐水冷壁管、過熱管、再過熱管、水輪機(jī)過流部件的抗氣蝕涂層等等）。
[0003] 但是，盡管噴涂氧化鉻性能優(yōu)越、使用范圍廣，它的制備工藝多年來沒有取得大的 進(jìn)展。目前國(guó)內(nèi)外使用的制備方法都是以美國(guó)馬薩諸塞州圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 專利為基礎(chǔ)，利用熔融-破碎法以及噴霧干燥法來制備噴涂氧化鉻，我們國(guó)家尚無制備工 藝上的獨(dú)立知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
[0004] 美國(guó)馬薩諸塞州圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司利用各種熱處理方法或者直接 煅燒的方法制備了氧化鉻與氧化鋁復(fù)合噴涂材料。比如用電弧法將氧化鉻與氧化鋁粉末熔 合在一起，將各組分粉末結(jié)合起來；或者用等離子體熔合。但是，較好的方法是燒結(jié)各組分 混合物的方法制備，溫度為1250-1500°c，最好在1300-1450°c。一般短少時(shí)間需要10-40 小時(shí)，最好在15-30小時(shí)，最終得到d 5(l為5-200 y m的噴涂氧化鉻球形粉末。但是該制備工 藝存在耗時(shí)長(zhǎng)，耗能高、工藝復(fù)雜，從而導(dǎo)致實(shí)際生產(chǎn)中成本高等問題。
[0005] 國(guó)內(nèi)徐炫以100_300nm的氧化鉻團(tuán)聚體為原料，與水混合后球磨2-8h，然后加入 1 %~8%有機(jī)粘結(jié)劑，攪拌均勻，并利用超聲波處理使得漿料進(jìn)一步分散。制備好的漿料采 用離心式噴霧干燥器進(jìn)行干燥，控制好離心機(jī)轉(zhuǎn)速以及進(jìn)料速率，從旋風(fēng)分離塔出口收集 的粉末經(jīng)900~1200°C熱處理，得到45-75 ii m的團(tuán)聚體粉末。
[0006] 但是噴霧干燥法也存在欠缺，一是各過程機(jī)理特別是微觀過程機(jī)理研究不足，在 制備過程中對(duì)工藝參數(shù)的控制存在盲目性；二是噴霧干燥法易產(chǎn)生空心粒子和破裂球殼， 可能造成涂層破損、脫落以及強(qiáng)度不足等問題。
[0007] 裴振昭也曾經(jīng)以CTAB為表面活性劑，利用水熱法制備出了大尺寸的氧化鉻，該工 藝比前幾種工藝耗能要低。但是，對(duì)于工業(yè)化生產(chǎn)來說，參數(shù)越少越易于控制產(chǎn)品質(zhì)量、成 本越低。探索無表面活性劑的水熱法制備噴涂氧化鉻工藝顯然具有重要意義。
[0008] 基于目前噴涂氧化鉻工業(yè)化路線存在工藝較復(fù)雜、耗時(shí)較長(zhǎng)、耗能較大等問題，我 們開發(fā)了噴涂氧化鉻無表面活性劑水熱法制備新工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的是解決目前噴涂氧化鉻制備中存在的工藝較復(fù)雜、耗時(shí)較長(zhǎng)、耗能 較大等問題，實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單、低成本的制備條件。開發(fā)的一種簡(jiǎn)單的制備噴涂氧化鉻的方法， 即在水熱反應(yīng)條件下，以不需要添加表面活性劑為背景，經(jīng)氧化還原反應(yīng)制備出氫氧化鉻， 氫氧化鉻經(jīng)過短時(shí)間煅燒（1-2小時(shí)）得到噴涂氧化鉻的方法。
[0010] 本方法的特點(diǎn)是：氣化劑是含僉屬陽離子的六價(jià)鉻化合物，氣化劑濃度亦40g/ 1之上，小分子醛、醇為還原劑；不需要表面活性劑；在封閉體系中反應(yīng)，溫度一般在140~ 300°C，反應(yīng)時(shí)間為1~120min ;得到的中間體需要煅燒，煅燒溫度一般在800~1200°C，煅 燒時(shí)間一般為1~2h。
[0011] 本發(fā)明提供的一種制備噴涂氧化鉻的方法，其步驟如下：
[0012] 1)首先把一定比例的氧化劑含金屬陽離子的六價(jià)鉻化合物、還原劑小分子醛或 醇，與適量的水混合均勻，然后加入到高壓釜中，并密封成封閉體系；
[0013] 2) -般還原劑：氧化劑（mol/mol)=0. 2 ~5;
[0014] 3)密封，使反應(yīng)體系成為封閉體系；
[0015] 4)升溫到指定反應(yīng)溫度T，并設(shè)置在反應(yīng)溫度下的反應(yīng)時(shí)間；一般反應(yīng)溫度范圍 為140~300°C ;-般反應(yīng)時(shí)間小于120min ;
[0016] 5)反應(yīng)結(jié)束后，取出得到的沉淀，經(jīng)過洗滌、干燥，然后在設(shè)定溫度煅燒一定時(shí)間， 得到近似于球形的微米級(jí)噴涂氧化鉻。
[0017]6)煅燒溫度一般在800~1200°C，煅燒時(shí)間一般為1~2h。
[0018] 與現(xiàn)有工藝比，本發(fā)明所述的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0019] 煅燒時(shí)間縮短很多（從l〇h以上降低到2h以下）、不需要表面活性劑、工藝更簡(jiǎn) 單、能耗降低很多、產(chǎn)品質(zhì)量更易于控制。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 實(shí)施實(shí)例1 :
[0021] 1. 8~3g K2Cr04、0. 2~0. 6g甲醇與30g水混合均勻，在封閉體系中反應(yīng)，溫度 180~240°C，反應(yīng)時(shí)間為60min ;反應(yīng)結(jié)束后，取出得到的沉淀，經(jīng)過洗滌、110°C干燥，然后 在1000°C煅燒2h，得到近似于球形的微米級(jí)噴涂氧化鉻。
[0022] 實(shí)施實(shí)例2 :
[0023] 2~3. 5g K2Cr04、0. 3~1. 0g甲醛與30g水混合均勻，在封閉體系中反應(yīng)，溫度 180~240°C，反應(yīng)時(shí)間為60min ;反應(yīng)結(jié)束后，取出得到的沉淀，經(jīng)過洗滌、110°C干燥，然后 在1000°C煅燒2h，得到近似于球形的微米級(jí)噴涂氧化鉻。
[0024] 實(shí)施實(shí)例3 :
[0025] 2. 2~4g Na2Cr204、0. 2~0. 7g甲醇與30g水混合均勻，在封閉體系中反應(yīng)，溫度 180~240°C，反應(yīng)時(shí)間為60min ;反應(yīng)結(jié)束后，取出得到的沉淀，經(jīng)過洗滌、110°C干燥，然后 在1000°C煅燒2h，得到近似于球形的微米級(jí)噴涂氧化鉻。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種簡(jiǎn)單的制備噴涂氧化鉻的方法，其特征在于氧化劑、還原劑、不需要表面活性 齊IJ、在水熱條件下反應(yīng)，得到的中間體經(jīng)煅燒后得到噴涂氧化鉻，具體制備步驟如下： 1) 首先把一定比例的氧化劑含金屬陽離子的六價(jià)鉻化合物、還原劑小分子醛或醇以及 適量的水混合均勻，然后加入到高壓釜中，并密封成封閉體系； 2) 升溫到指定反應(yīng)溫度，反應(yīng)一定的時(shí)間； 3) 反應(yīng)結(jié)束后，取出得到的沉淀（中間體），經(jīng)過洗滌、干燥，然后在設(shè)定溫度煅燒一定 時(shí)間，得到近似于球形的微米級(jí)噴涂氧化鉻。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于氧化劑為含金屬陽離子的六價(jià)鉻化合物、還原劑為小 分子醇或醛。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于氧化劑濃度在40g/l之上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于水熱過程不需要表面活性劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于還原劑：氧化劑（mol/mol)=0. 2~5。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于在封閉體系中反應(yīng)，溫度一般在140~300°C，反應(yīng)時(shí)間 為 1 ~120min。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1，其特征在于得到的中間體需要煅燒，煅燒溫度一般在800~ 1200°C，煅燒時(shí)間一般為1~2h。
【專利摘要】一種簡(jiǎn)單的制備噴涂氧化鉻的方法，屬于無機(jī)材料制備領(lǐng)域，特別涉及到一種無表面活性劑水熱法制備噴涂氧化鉻的方法。本發(fā)明的特征在于氧化劑為含金屬陽離子的六價(jià)鉻化合物、還原劑為小分子醇或醛。按照氧化劑濃度在40g/l之上、還原劑：氧化劑(mol/mol)=0.2～5和水混合，在水熱條件下，保持恒定的反應(yīng)溫度，一般為140～300℃，反應(yīng)一段時(shí)間，一般反應(yīng)時(shí)間小于120min，得到的沉淀經(jīng)洗滌、干燥并煅燒后的到球形微米級(jí)噴涂氧化鉻，煅燒溫度一般在800～1200℃，煅燒時(shí)間一般為小于2h。本方法工藝簡(jiǎn)單、優(yōu)于現(xiàn)有專利，耗能少，具有推廣價(jià)值。
【IPC分類】C01G37-02
【公開號(hào)】CN104709942
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310682049
【發(fā)明人】裴振昭
【申請(qǐng)人】河北工程大學(xué)
【公開日】2015年6月17日
【申請(qǐng)日】2013年12月16日