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长沙高温防腐涂料与热障防腐涂层技术的研究进展

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长沙高温防腐涂料与热障防腐涂层技术的研究进展

发布日期:2017-01-21 00:00 来源:http://www.nmrdo.com 点击:

     长沙高温防腐涂料与热障防腐涂层技术的研究进展

     1.2.3无机富锌涂料

     无机富锌涂料主要采用大量的高纯度颗粒极细的锌粉作为基料,以硅酸酯为主要成膜物质。具有优良的防锈性能,耐海水、耐油、耐盐、耐大气腐蚀,可长期在400℃以上高温环境中使用。其防腐机理主要有四种:屏蔽作用、电化学防护、涂膜自修复和钝化作用。广泛应用于船舶、热力管道、石油化工设备管线及高架铁塔的防腐。澳大利亚、美国等成功发展了后固化型无机富锌漆,所得到的涂层无需烘干,而是喷磷酸溶液或氯化镁溶液而获得干燥。我国在20世纪60年代广泛推广这种涂料,铁路栓焊梁的栓接板处的防锈防滑涂料,就是使用的这种无机富锌漆。目前应用最广泛的无机富锌涂料主要有以下三类:热固性水性无机富锌涂料,后固化水性无机富锌涂料和自固化型水性无机富锌涂料。无机涂料虽具有诸多优点,但也存在一些性能上的不足,例如涂膜性脆易开裂,对于金属、塑料和木材等的附着力不强,无机涂料的应用范围也受到限制,某些无机涂料生产成本较高。改善现有涂料的性能,开发低成本、适用范围广的新型无机涂料是亟待解决的问题。

     1.3有机-无机复合高温防腐涂料

    有机耐高温防腐蚀涂料一般存在环境污染大,操作对人体有害等缺陷,随着环保意识的增强,其应用受到一定的挑战。无机耐高温防腐涂料与基体粘接性差,漆膜较脆。在目前条件下,要获得长期耐400℃以上温度的耐高温聚合物防腐涂料有一定难度。为了满足长期耐500~800℃的需要,就要在耐高温聚合物中加入耐热颜料、填料或采用无机-有机相结合的方法,得到玻璃化转化型陶瓷涂层。有机-无机复合材料理论上可以综合二者的优点,可制备出性能优异的新一代复合材料。作为一种新型的功能材料,有机-无机复合型耐高温防腐蚀涂料有着广阔的发展前景,而材料复合新技术的发展,将为此类涂料的多功能化提供多种可能的途径[4]。

    美国、前苏联、韩国等制造的有机硅树脂-玻璃陶瓷涂料,耐热、耐化学腐蚀和剧烈的温度变化,这些复合涂料和其他一些有机无机复合高温防腐涂料一起构成一个庞大的家族,满足各种各样的高温防腐之需要。国内采用二氧化硅溶胶-有机复合耐高温防腐涂料,硅溶胶是水合硅酸,可以和许多水溶性、水乳性有机高分子相溶或共聚,可构成无机-有机复合高分子基料。硅溶胶中Si-O键能较大,具有较好的键合稳定性,添加的有机物涂膜性质十分优异,由此复合乳液配制的涂料具有优良的耐高温性,耐紫外线耐溶剂性和抗老化性。

    开发有机无机复合高温防腐涂料不仅解决了高温涂料的防腐耐久性问题,有机溶剂的使用量也得到控制,三废污染小,是一种省资源、节能源、低污染的涂料新品种。

    2·热障防腐涂层技术的研究进展

    热障涂层是由陶瓷隔热面层和金属粘结底层组成的涂层系统,其作用为降低热端部件的工作温度,防止部件的高温腐蚀;使工件内部温度趋于均匀化,改善材料的抗冷热疲劳性能,延长工件的使用寿命。

    2.1陶瓷高温防腐涂层

    陶瓷涂层具有能把有机金属材料的强韧性、可加工性、导电导热性等和陶瓷材料的耐高温、高耐磨、高耐蚀等特点结合起来,发挥两类材料的综合优势,同时满足机械产品对结构性能(强度、韧性等)和环境性能(耐磨、耐蚀、耐高温等)的需要,获得理想的复合材料结构;能够用于制备陶瓷涂层的材料品种多、涂层功能广[6];能够在多种基体材质上制备陶瓷涂层;物耗少,附加值高,经济效益突出;调整涂层成分比较容易、陶瓷涂层厚度可控;陶瓷涂层的可加工性好、成型容易以及容易与原有金属加工的工装条件结合的特点。但是陶瓷涂层亦有其固有的弱点如陶瓷涂层有着陶瓷材料塑性变形能力差、对应力集中和裂纹敏感、抗热震和抗疲劳性能差、质脆,陶瓷涂层材料与金属的热物理性能(如膨胀系数、热导率等)差别大,在使用过程中可能产生不同的应力状态,影响其使用性能和寿命,而且陶瓷涂层与基体材料的结合主要为机械嵌合或分子力结合,结合强度不高[5]。因此,陶瓷涂层不能用于高应力、受冲击和强疲劳等工况条件下,只能对基体材料起弥补或增强功能的作用,而决不能代替结构材料本身。

    金属基陶瓷涂层材料兼具了金属与陶瓷两种材料的优点,既有陶瓷材料的耐热、耐磨、耐腐蚀特性,又具备了金属材料的韧性[7]。使一些在某些特殊场合下无法使用的材料获得了应用的可能,从而拓宽了零件设计和材料选用的范围。陶瓷涂层主要是通过降低金属的腐蚀和氧化速率,提高部件的工作温度、减少机械零件的磨损速率来取得其经济效益的。

    2.2搪瓷涂层

    搪瓷涂层是在金属表面通过特殊工艺涂烧一层或多层不透明的涂层,高温搪烧时,金属和搪瓷釉在高温下发生物理化学反应,析出晶体并在界面形成化学键,使涂层与金属基体能牢固结合。通过涂搪,原有的两种材料的优点都得到充分发挥,缺点则尽量互为补偿,从而形成一种具有抗冲击、耐特定条件腐蚀、光滑美观、绝缘、耐热等优异性能的新型复合材料-搪瓷[8]。搪瓷涂层技术是古老的技术与现代工艺的科学结合。关于搪瓷涂层的叫法也有很多种,有的称为玻璃涂层,有的叫做珐琅涂层,但涂层本质上是玻化的或玻璃态的无机涂层。搪瓷涂料一般可有效地加涂在铸铁、低碳钢、不锈钢、高温合金等金属材料上,其主要成分是碱金属硅酸盐的一种特殊形态,通过调节成分中各种氧化物的含量,可以使涂层的热膨胀系数接近金属基材的热膨胀系数。另外含有玻璃相的涂层,当温度超过玻璃的软化温度时,由于玻璃的粘滞流动可以部分消除涂层所承受机械应力或热应力,而使涂层不致破坏,即涂层具有自愈能力。


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