耐高温抗酸碱陶瓷涂料的研制High-temperature closed the design of the ceramic coating formulations

李超

摘 要：本文介绍了一种涂料，其采用硅酸钠溶胶为粘结剂，以耐高温无机氧化物为填料，制备出耐高温封闭陶瓷涂料，该涂料具有优良的抗热震、耐酸碱性。

关键词：耐高温陶瓷涂料;抗热震性;耐酸碱性

Abstract：This paper describes a coating，Sodium silicate sol as binder， high-temperature inorganic fillers， prepared resistant closed temperature ceramic coating， the coating has excellent thermal shock resistance， acid and alkali resistance.

Keywords：modified sodium silicate;high temperature ceramic coating;thermal shock resistance

金属制品在高温环境下使用时会发生表面氧化的情况，金属经氧化后会造成本身的损耗及合金元素的贫化，进而会影响金属的力学性能和质量，在高温含有酸性或碱性气氛中使用的金属制品的腐蚀更加严重，针对这些问题，文中采用了在金属制品表面涂覆无机耐高温陶瓷涂层的方法来降低金属在高温氧化环境下使用时的损耗。本涂料是采用无机水性硅酸钠溶液为粘结剂，无机氧化物为填料，对环境无污染、制备方法简单、成本低廉，有大范围推广的意义。

1 实验部分

1.1 试样基材的选择

采用Q235钢材作为试样，尺寸分别选择为35mm×

25mm×2mm、Φ15mm×55mm的圆柱。

1.2 试样的表面处理

采用喷砂或打磨处理试样表面，使表面粗糙度至少达到Sa2.5级。

1.3 涂料及试验样块的制备

经过多次试验优化得到最佳配方，见表1。

按上述各组分配比进行配料混合，涂覆于处理好的样块表面即得试验样块。

2 结果分析

2.1 涂料和基材结合力性能的检测

涂层和基材能否牢固结合时涂料能不能发挥作用的重要性能指标。本试验通过抗热震性、抗拉强度两个试验指标表征涂层和基材结合强弱。

2.1.1 抗热震性

抗热震性的试验方法是将涂覆有涂层保护的样块置于某一温度下保温3个小时后取出空气冷却至室温，如样块无明显裂纹和脱落现象，则为样块经历一次抗热震性[1]。样块的抗热震性能检测结果见表2。

2.1.2 抗拉强度

涂层抗拉强度是定量显示涂层和基材结合力大小的一种测试方法。其检测方法是将做好的圆柱样块置于WDWH-50型微机控制万能试验机中进行检测，其结果见表3。

实验结果表明涂层在不同温度下都有较好的抗热震性能和较高抗拉伸数值，表明涂层在实验温度段和基材的结合力较好，涂层性能的体现得到了有力的保障。另外通过抗拉强度数据可以看出随着实验温度的升高，涂层和基材的结合力在逐渐增大，这一结果说明整个涂层随着温度的升高出现了较好的烧结现象，经过烧结的涂层形成了致密且膨胀系数较大的涂层[2]，其牢牢的附着在基材表面。

2.2 涂层耐酸碱性腐蚀试验

耐酸、碱腐蚀试验是将经过高温煅烧的样块和未做防护的样块分别置于10%NaOH、10%HCl、10%H2SO4溶液中进行腐蚀对比实验，在HCl、H2SO4溶液中未做防护的试样刚放入溶液中就开始了剧烈的反应，并有大量的气泡产生，溶液迅速的变成浅绿色，表明基体已经开始被腐蚀。而做了涂层的样块在三种溶液中浸渍了72h后，溶液颜色未有明显变化。具体酸碱腐蚀数据见表4。

由上表可以看出表面涂覆有耐酸碱涂层的样块有良好的耐酸碱腐蚀性能，由数据可以看出做了防护的样块明显耐腐蚀优于未做防护的样块，而且做了防护的样块在随着试验温度升高时其防酸碱的能力也得到了提高，这主要是由于随着温度的升高整体涂层出现了良好的烧结现象，提高了涂层的致密性，进而提高了涂层的封闭效果提高了涂层保护金属的能力。

3 结论

①添加较多石英的涂层有比较大膨胀系数，涂层能够在温度急剧变化的时候使涂层能够牢固的附着在金属基材表面之上，形成保护涂层;

②涂层在实验温度煅烧时，出现了烧结现象，并且随着实验温度的逐步升高其烧结现象逐渐明显，整个涂层形成致密的保护涂层。有效的保护金属在高温条件下使用出现的腐蚀情况;

③本涂料已在河南某電厂的水冷壁管使用近一年无明显变化，有值得推广的意义。

参考文献：

[1]闫文青，张晓昱.高温耐磨陶瓷涂层的磨损性能研究[J].涂料工业，2003，33（5）：11-13.

[2]万怡灶，罗红林，周贤良，等.用热化学反应法制备金属陶瓷涂层工艺的研究[J].材料工程，1997（10）：25-28.