[發明專利]硅碳棒高溫保護涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201810709187.0
• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN108752047B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發明（設計）人: 劉琨;劉家鐘;趙京
• 申請（專利權）人: 廣州昊漢高熱科技有限公司
• 主分類號: C04B41/85
• 分類號: C04B41/85
• 代理公司: 北京酷愛智慧知識產權代理有限公司 11514
• 代理人: 王瑩

本發明涉及一種硅碳棒高溫保護涂層及其制備方法。保護涂層包括甲組粉料和乙組混合液；其中，甲組粉料選用比例為(12～27)：(4～15)：(15～27)：(1～7)：(5～16)：(5～16)：(15～25)的碳化硅、石墨、氧化鋁、氮化硅、莫來石、鋁鈷合金和硅鐵合金；乙組混合液選用質量比為1：(0.5～0.8)的硅酸鉀水溶液和甲醛改性聚乙烯醇；甲組和乙組的質量比為(25～30)：(70～75)。本發明的全新硅碳復合涂層，能夠顯著提高硅碳棒在高溫酸性介質工作環境下的抗氧化和抗腐蝕作用，大幅延長硅碳棒的使用壽命；涂層厚度為20～35μm時，最高使用溫度可達1400℃，且硅碳棒使用壽命可提高50％以上。

技術領域

本發明涉及硅碳棒涂層技術領域，具體涉及一種硅碳棒高溫保護涂層及其制備方法。

背景技術

硅碳棒涂層是在硅碳棒制作好后在發熱部表面涂的一種合成的表面薄膜，可在特殊的使用環境中起到延長硅碳棒使用壽命的作用，能阻隔加快硅碳棒老化的氣體，保護硅碳棒的作用。然而，目前行業普遍使用的硅碳棒高溫保護涂層材料成分單一，在不同工作介質中使用效果不佳，對提高硅碳棒的使用壽命有限等缺點。

具體地，原硅碳棒使用的高溫抗氧化抗腐蝕涂層粉料主要由二硅化鉬和一般的石墨粉料組成，之后加水玻璃液體混合后涂敷在硅碳棒的發熱部表面，該類涂層有很大的局限性。此外，中國專利201610682759.1公開了一種二硅化鉬加氮化硅粉料改進后的涂層方法，發明名稱為重結晶硅碳棒表面高溫抗氧化涂層的制備方法。然而，在復雜的高溫酸性爐況下，上述涂層均未起到良好的抗氧化和抗腐蝕的保護作用，導致硅碳棒很快被氧化腐蝕，對硅碳棒的使用延壽有限。基于此，提供一種新型的硅碳棒高溫保護涂層尤為重要。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明旨在提供一種硅碳棒高溫保護涂層及其制備方法，從而提高硅碳棒在高溫酸性介質工作環境下的抗氧化抗腐蝕的保護作用，以延長硅碳棒的使用壽命。目前現有技術的缺點主要在于高溫涂層過于簡單基本上是硅化鉬石墨的粉料和水玻璃溶液的混合體，在高溫爐況氣氛呈酸性的復雜狀況下，爐內高溫分解物、碳氧化物、氮氧化物、鹵化物等都會對硅碳棒的主體材料碳化硅產生致命的氧化腐蝕破壞作用。舊涂層在這樣的爐況下，起不到很好的保護作用，從而降低了硅碳棒的使用壽命。本發明提供的全新硅碳復合涂層，能夠顯著提高硅碳棒在高溫酸性介質工作環境下的抗氧化抗腐蝕作用，從而大幅延長硅碳棒的使用壽命。具體地，本發明涂層厚度為20～35μm，最高使用溫度可達1400℃；且本發明涂層可以將硅碳棒使用壽命提高50％以上，費效比明顯。

為此，本發明提供如下技術方案：

第一方面，本發明提供一種硅碳棒保護涂層，保護涂層的原料包括甲組粉料和乙組混合液；其中，甲組粉料選用碳化硅、石墨、氧化鋁、氮化硅、莫來石、鋁鈷合金和硅鐵合金中的一種或多種；乙組混合液選用硅酸鉀水溶液和/或甲醛改性聚乙烯醇；且甲組粉料和乙組混合液的質量比優選(25～30)：(70～75)。

優選地，甲組粉料的原料組分按重量份計，包括碳化硅12～27重量份、石墨4～15重量份、氧化鋁15～27重量份、氮化硅1～7重量份、莫來石5～16重量份、鋁鈷合金5～16重量份和硅鐵合金15～25重量份。

優選地，乙組混合液選用質量比為1：(0.5～0.8)的硅酸鉀水溶液和甲醛改性聚乙烯醇。

優選地，保護涂層的原料還包括丙組分：丙組分選用硅氧烷，且硅氧烷的加入量占甲組粉料和乙組混合液總質量的2.5～3％。

優選地，碳化硅的粒度為320目，純度≥90％；石墨的粒度為320目，純度為固定碳含量≥97％；氧化鋁的粒度為320目，純度≥90％；氮化硅的粒度為320目；其中，氮含量為40～45％；莫來石的粒度為200目；其中，氧化鋁含量為78％；鋁鈷合金的粒度為200目；其中，氧化鋁含量為55％；硅鐵合金的粒度為320目；其中，硅含量≥15％。