一种耐腐蚀陶瓷辊棒涂料的研制

刘程 彭兆禹

摘 要：介绍了一种可以在辊道窑高低箱和烧成带都能使用的以磷酸盐溶液为结合剂，以氮化硼、氧化铬、白刚玉和氧化铝微粉等为主要原料的陶瓷辊棒涂料，研究了各主要原料的加入对涂料各项性能的影响。

关键词：陶瓷辊棒涂料，耐腐蚀

1 引 言

辊道窑是烧成建筑陶瓷的主要设备。在建筑陶瓷烧成过程中，燃料或原料中的硫化物以及陶瓷产品釉料中的的锌、碱金属氧化物等与瓷砖底部的镁质砖底粉一起反应，在窑炉高低箱区域陶瓷辊棒表面结瘤（棒钉），这些结瘤的棒钉在高温下通过陶瓷辊棒表面的开孔气孔渗透到陶瓷辊棒内部，逐渐腐蚀陶瓷辊棒，导致陶瓷辊棒内部产生玻璃相并改变陶瓷辊棒原有晶相结构，从而使得陶瓷辊棒的高温性能发生变化。经过一段时间，这种渐变达到一定程度就会质变，造成陶瓷辊棒在使用中出现断裂现象。

目前，市场上供应的Al2O3-SiO2系辊棒涂料只能用于辊道窑烧成带，在高低箱处（600℃左右）不能使用，并且Al2O3-SiO2系辊棒涂料不耐酸碱腐蚀。为了减少棒钉对辊道窑高低箱和烧成带辊棒的腐蚀，我们研制了一种新的陶瓷辊棒涂料，这种涂料在辊道窑高低箱和烧成带都能使用，保护陶瓷辊棒表面不受腐蚀，并减少陶瓷辊棒表面粘附物的形成，延长了陶瓷辊棒的使用寿命，降低了陶瓷厂的生产成本。

2 试 验

2.1原料选择

辊棒涂料在辊棒窑中使用时主要受到酸、碱性物质的侵蚀，并且瓷砖在窑内行进中对涂料也造成磨损。因此，我们研制的这种辊棒涂料以中性离子氧化物如氧化铬、电熔白刚玉、氧化铝微粉等和化学性质稳定的共价键化合物氮化硼等为主要原料。

作为腐蚀试验用的材料是采用一家陶瓷厂用过的陶瓷辊棒上粘结的棒钉加工磨成的粉。其主要成分及物相如表2。

2.2试验方法

体积密度、线变化、常温抗折强度的样条制样采用石膏模注浆成型，制成20㎜×20㎜×120㎜的样条。经过1200℃×2h烧成后，体积密度、线变化、常温抗折强度的测定分别按国家标准和行业标准进行。

按照设计配方配好料，然后将配好的料倒入快速球磨罐中，按照料、球、水=1：2：1的比例加入球石和水，球磨20分钟，从球磨罐倒出来后，放在烘箱80℃干燥，把干燥好的混合料碾碎并过200目筛。把过筛的混合料按比例加入磷酸盐溶液并混合均匀，在30MPa的压力下，压制成外径40㎜，高30㎜，内孔直径10㎜，深度10㎜的坩埚。

耐酸碱腐蚀的检测方法：采用静态坩埚法，取5g 棒钉粉加入到坩埚试样内，用低铝瓷片盖住，经600℃×5h处理后沿坩埚试样的中心截面切开，比较切开面上腐蚀深度来判断耐酸碱腐蚀性能的好坏。酸碱侵蚀深度越小表明涂料耐酸碱腐蚀能力越强，否则，就越差。

按照同样的方法，检验1200℃×5h处理后试样的耐酸碱腐蚀。

3试验结果与讨论

3.1 磷酸盐溶液加入量对涂料抗折强度的影响

我们先把不同比例磷酸盐溶液分别与配好的干粉混合，再适当加水，把涂料浆料搅拌均匀，再把浆料注到石膏模中，制成样条。把干燥好的样条在600℃×2h下进行热处理，最后检验样条的抗折强度。

由上表可以看出，随着结合剂加入量的增加，浆料的粘度越大，粉料颗粒之间的结合力也就越大。 隨着热处理温度的提高，涂料的抗折强度越高。

3.2  氮化硼加入量与涂料性能的关系

氮化硼中的N、B是以强共价键结合，具有很稳定的化学性质，难以被氧化物熔渣润湿，阻碍了酸碱性氧化物的腐蚀，因而使涂料具有优良的抗侵蚀性。当加入氮化硼2b%时，涂料堆积最紧密，密度最大，具有最低的吸水率，因此，它抵抗棒钉对涂料的腐蚀性最好。

3.3  不同氧化铝与涂料性能的影响

我们还采用几种不同氧化铝微粉进行比较。其中A是γ-Al2O3制成的，它的主晶相为γ-Al2O3相，单峰;B是国产，α-Al2O3相占94%，单峰;C是国产，α-Al2O3相占96%，双峰;D是进口氧化铝微粉，α-Al2O3相占98%，α-Al2O3相晶体发育好，粒度分布呈双峰。

由上表可以看出，由于D晶体发育好，粒度分布好，涂料中颗粒堆积紧密，吸水率低，它的抗腐蚀性最好。相对B和C来说，它们的抗腐蚀性也比较好。由于A的主晶相为γ-Al2O3相，晶体发育不太好，开孔气孔比较多，显气孔率大，它的抗腐蚀性最差。

3.4  氧化铬与涂料性能的影响

由表6、表7可以看出，在600℃时，由于温度低，棒钉粉还没有熔融，处于原状晶体状态，对涂料没有什么腐蚀现象发生。在1200℃时，棒钉粉已经熔化，对涂料有了一定的腐蚀、渗透。随着氧化铬加入量的增加，涂料的耐腐蚀性就越高。

4 结论

（1）以磷酸盐溶液为结合剂的陶瓷辊棒涂料，在600℃和1200℃烧后都具有较高的强度，因此，可以用于陶瓷辊道窑的高低箱和烧成带。

（2）以氮化硼、氧化铬、白刚玉和氧化铝微粉等为主要原料的陶瓷辊棒涂料具有较好的耐酸碱腐蚀性。