無機耐高溫防腐涂料應用研究分析

時間：2020-01-05

隨著科學技術的發(fā)展，工程設備及構件的工作條件日益苛刻，要求材料必須具有耐高溫、耐磨損沖刷、耐腐蝕、抗熱震、抗疲勞等優(yōu)良性能。工業(yè)金屬材料在高溫下高溫氧化腐蝕是發(fā)生于機件表面的材料流失過程，而其它形式的機件失效有許多問題從表面開始，這樣，在保證合金具有優(yōu)良力學性能的前提下，施加防護涂層就成為改善合金抗高溫腐蝕性能的有效途徑。這樣涂刷ZS-811 耐溫1800℃高溫防腐涂料，涂刷在高溫材料上，有效起到耐溫、耐腐蝕、抗熱震等惡劣條件，很好的保護好高溫材料。

耐高溫防腐涂料的熱障涂層是由陶瓷隔熱面層和金屬粘結底層組成的涂層系統(tǒng)，其作用為降低熱端部件的工作溫度，防止部件的高溫腐蝕;使工件內部溫度趨于均勻化，改善材料的抗冷熱疲勞性能，延長工件的使用壽命。

耐高溫腐蝕是指材料在高溫下與環(huán)境介質發(fā)生化學或電化學反應，導致材料變質的現(xiàn)象稱為高溫腐蝕(High Temperature Corrosion)。高溫又是指對**金屬指再結晶溫度以上，即大約在0.3~0.4倍材料熔點以上的溫度，大體上溫度要在380℃以上的高溫環(huán)境。耐高溫抗腐蝕涂料是指涂層耐高溫，抗氧擴散，抗腐蝕介質擴散，封閉效果好，抗腐蝕，能很好的保護基體不被氧化腐蝕。文中指的耐高溫防腐涂料測試是以北京志盛威華化工有限公司ZS-811耐高溫防腐涂料，耐高溫、耐腐蝕、抗熱震和附著力數(shù)據(jù)具有針對性，數(shù)據(jù)不代表其他耐高溫防腐涂料數(shù)據(jù)。

高溫材料耐高溫腐蝕方式主要是氧化腐蝕為主，兼顧其他腐蝕。高溫腐蝕的機理是取決于液體介質和固態(tài)金屬之間的作用：物理溶解，化學腐蝕，電化學腐蝕大體三種腐蝕，腐蝕的介質是單質(O2、Cl2等)，非金屬化合物(H2O、CO等)，金屬氧化物(MnO3、V2O5等)，金屬鹽(NaCl、Na2SO4等)和腐蝕性固態(tài)顆粒沖刷下的腐蝕等。

金屬高溫下氧化的規(guī)律，多數(shù)金屬和合金的氧化動力學曲線為拋物線。原因是生成致密的氧化膜，氧化速率與膜厚成反比，反應受擴散控制。n<2，氧化的擴散阻滯并非與膜厚的增長成正比，如：應力、孔洞、晶界對擴散的影響。n>2，擴散阻滯作用比膜增厚所產(chǎn)生的阻滯較嚴重，如：摻雜等因數(shù)。

以上綜述，耐高溫涂層的溫度要高，涂層要致密，抗腐蝕性藥強，北京志盛威華公司的ZS-811耐高溫防腐涂料耐溫1700℃采用了志盛威華特制硅--氧--炭合成高溫無機再改性溶液和**微無機聚合物片狀金屬氧化物作為填料，涂層高達耐溫1800℃，涂層受熱高溫后溶液和填料晶格發(fā)生交聯(lián)，致密玻璃相狀態(tài)，高溫下Tg相界穩(wěn)定，可以有效防止氧化介質的侵入，避免氧化晶格產(chǎn)生。涂料涂層耐酸耐堿性好，硬度高，硬度高，涂層可以長期耐明火燒烤，在炙熱的火中防氧化防腐效果好。

抗氧的擴散可以達到90%以上，ZS-811耐高溫防腐涂料耐溫1700℃中含有大量抗老化耐腐蝕因子和OH活性基團，它與填料中的活性組分及鋼鐵、或是其他材質活性表面快速交聯(lián)反應，生成三維結構的無機聚合物防腐涂層，將涂層與基體連成一體，形成具有電化學保護和物理屏蔽作用的耐熱高溫防腐涂層，特別適用于工作在高溫，腐蝕環(huán)境下的鋼鐵、或是其他材質結構的長效高溫下防護。

高溫火焰下的硫的腐蝕的要求較高，ZS-811耐高溫防腐涂料耐溫1700℃可以在高溫環(huán)境中保護基體防腐腐蝕，抗氧化，致密封閉，耐磨保護等作用，涂層穩(wěn)定性高，在高溫環(huán)境下會與其他活性分子反應，使用壽命長。ZS-811高溫防腐涂料在航天航空、石油石化、冶金、電力、*系統(tǒng)已廣泛應用，適用于煙囪煙道、窯爐、高爐、反應釜、熱交換器、石油石化裂解裝備、感應發(fā)熱設備、發(fā)動機部件、真空高溫設備、回轉窯、烘干設備等上應用。

耐高溫防腐涂料陶瓷涂層具有能把**金屬材料的強韌性、可加工性、導電導熱性等和陶瓷材料的耐高溫、高耐磨、高耐蝕等特點結合起來，發(fā)揮兩類材料的綜合優(yōu)勢，同時滿足機械產(chǎn)品對結構性能(強度、韌性等)和環(huán)境性能(耐磨、耐蝕、耐高溫等)的需要，獲得理想的復合材料結構；能夠用于制備陶瓷涂層的材料品種多、涂層功能廣；能夠在多種基體材質上制備陶瓷涂層；物耗少，附加值高，經(jīng)濟效益**；ZS-811耐高溫防腐涂料調整涂層成分比較容易、陶瓷涂層厚度可控；陶瓷涂層的可加工性好、成型容易以及容易與原有金屬加工的工裝條件結合的特點。但是陶瓷涂層亦有其固有的弱點如陶瓷涂層有著陶瓷材料塑性變形能力差、對應力集中和裂紋敏感、抗熱震和抗疲勞性能差、質脆，陶瓷涂層材料與金屬的熱物理性能(如膨脹系數(shù)、熱導率等)差別大，在使用過程中可能產(chǎn)生不同的應力狀態(tài)，影響其使用性能和壽命，而且ZS-811耐高溫防腐涂料陶瓷涂層與基體材料的結合主要為機械嵌合或分子力結合，結合強度不高。因此，陶瓷涂層不能用于高應力、受沖擊和強疲勞等工況條件下，只能對基體材料起彌補或增強功能的作用，而決不能代替結構材料本身。

耐高溫防腐涂料陶瓷涂層材料兼具了金屬與陶瓷兩種材料的優(yōu)點，既有陶瓷材料的耐熱、耐磨、耐腐蝕特性，又具備了金屬材料的韌性。使一些在某些特殊場合下無法使用的材料獲得了應用的可能，從而拓寬了零件設計和材料選用的范圍。陶瓷涂層主要是通過降低金屬的腐蝕和氧化速率，提高部件的工作溫度、減少機械零件的磨損速率來**其經(jīng)濟效益的?！?10-51185868艾工】

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