[发明专利]一种防腐涂料及其涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学技术领域，具体涉及涂料技术领域，特别涉及一种用于发动机排气系 统的防腐涂料及其涂层的制备方法。

背景技术

柴油或天然气发动机的排气系统要不断经受高温至800℃与低温至零下40℃间的温度 变化。排气系统的前端包括排气歧管以及增压器排气管等部件，一般为球墨铸铁所制备。 这些铁质部件暴露在不同的温度、环境下，很容易受到来自空气中的腐蚀性气体，如：氯 离子、碳酸根离子、NOx的攻击，而易被氧化腐蚀导致生锈。腐蚀后的排气系统会减少使 用寿命，表面的锈迹也会剥落扩散影响到发动机的其他部件的寿命。将铸铁部件更换成特 种的高温不锈钢部件虽然是一个有效的处理方法，但会带来成本、使用寿命、强度等其他 问题，在大型柴油发动机上仍没有应用。

铸铁部件的防腐处理最直接的方法是在发动机部件表面喷涂防腐涂料。然而，普通的 防腐涂料以有机高分子物为主要成分，无法长时间地承受300℃以上高温的烘烤。传统上， 含有金属铝粉的有机硅树脂作为高温涂料的主要选择，并被广泛使用多年。中国专利申请 CN102140308公开了“一种新型耐高温涂料”，其为以铝粉为主填料的有机硅树脂耐高温涂 料，这种涂料的主要成分为甲基或苯基有机硅树脂，金属铝粉的加入提高了使用温度，在 500℃温度以下表现尚好，但在更高的温度下，有机硅树脂易发生热裂解，金属铝也将发生 氧化反应，这种涂料无法在600℃以上的高温下起到长时间的防腐作用，无法满足发动机排 气系统的防腐。另有一种耐热1000℃以上的无机高温涂料(现代技术陶瓷，2011，第39页)， 含有稀土氧化物，但其热膨胀系数与发动机材料不匹配，无法承受冷热剧变，无法使用在 冷热变化剧烈的发动机排气系统的防腐上，在冷热剧变过程中非常容易开裂脱落。一些以 硅酸钠，磷酸二氢铝等无机材料为主体的其他耐高温涂料，由于涂层不致密，含有孔隙， 无法防止腐蚀性气体或者液体渗透，仍无法使用于发动机的排气系统防腐。搪玻璃技术作 为一个传统的防腐技术，以玻璃质材料为主体，可以在金属的表面形成致密的涂层，耐一 定的温度，但其抗热冲击性很差，也无法用于需要反复的冷热循环的发动机排气系统。

随着节能减排要求的不断提高，天然气或者柴油等发动机的工作温度越来越高，必须 有相适应的、可以在800℃长时间使用的高温涂料得到开发以解决发动机排气系统尤其是前 端的高温防腐问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供一种耐热温度更高，可在800℃的温度长时间使 用，并且耐冷热温变、耐腐蚀可用于发动机排气系统的耐高温涂料。该涂料涂覆在排气歧 管或者增压器上后，厚度正常不超过100微米，发动机一旦启动，在经过600℃的温度后， 可形成一致密无空隙的涂层，其能经受多次反复的热循环，不脱壳剥落。

为达到上述目的，本发明第一方面提供技术方案是：一种防腐涂料的制备方法，其包 括如下步骤：

(1)基料的制备：将固含量在30％以上的酸性硅溶胶与硅烷偶联剂在室温下进行水解 反应，硅溶胶与硅烷偶联剂的重量比为1:1～3:1；

(2)填料浆料的制备：将填料原料在溶剂中进行球磨成微小颗粒，浆料的固含量为40％ ～70％；

(3)将步骤(1)的基料与步骤(2)的填料浆料进行混合，基料与浆料的重量比为1:1 ～1:4，搅拌均匀配制成涂料。

本发明一优选技术方案，所述基料包括10～50重量份的酸性硅溶胶和0～30重量份的 铝溶胶；其中酸化的酸种类选自盐酸，硫酸。

本发明一优选技术方案，所述填料选自石英砂，氧化铝，碳化硅，滑石粉，高岭土粉， 无机颜料，莫来石粉和云母粉中的至少一种。

本发明一优选技术方案，所述硅烷偶联剂选自四甲氧基硅烷，四乙氧基硅烷，甲基三 甲氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷，二甲基二甲氧基硅烷，二甲基二乙氧基硅烷，乙基三甲 氧基硅烷，乙基三乙氧基硅烷和γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种；优选 地，所述硅烷偶联剂选自四甲氧基硅烷，四乙氧基硅烷，甲基三甲氧基硅烷，甲基三乙氧 基硅烷。

本发明一优选技术方案，按重量份比例计，步骤(2)中，在所述填料中还加入0～50 份的抗腐蚀金属粉，所述抗腐蚀金属粉选自Al粉、Ti粉、Ni粉、Cr粉、Zn粉或不锈钢粉 中的至少一种或两种以上的组合。

本发明一优选技术方案，步骤(2)中，将填料材料球磨至D50为1μm～20μm。

优选的，所述涂料的溶剂选自水、甲醇、乙醇或异丙醇中的至少一种或两种以上的组 合。

优选的，所述涂料的pH值为3～8。