[发明专利]硅碳棒高温保护涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种硅碳棒高温保护涂层及其制备方法。保护涂层包括甲组粉料和乙组混合液；其中，甲组粉料选用比例为(12～27)：(4～15)：(15～27)：(1～7)：(5～16)：(5～16)：(15～25)的碳化硅、石墨、氧化铝、氮化硅、莫来石、铝钴合金和硅铁合金；乙组混合液选用质量比为1：(0.5～0.8)的硅酸钾水溶液和甲醛改性聚乙烯醇；甲组和乙组的质量比为(25～30)：(70～75)。本发明的全新硅碳复合涂层，能够显著提高硅碳棒在高温酸性介质工作环境下的抗氧化和抗腐蚀作用，大幅延长硅碳棒的使用寿命；涂层厚度为20～35μm时，最高使用温度可达1400℃，且硅碳棒使用寿命可提高50％以上。

技术领域

本发明涉及硅碳棒涂层技术领域，具体涉及一种硅碳棒高温保护涂层及其制备方法。

背景技术

硅碳棒涂层是在硅碳棒制作好后在发热部表面涂的一种合成的表面薄膜，可在特殊的使用环境中起到延长硅碳棒使用寿命的作用，能阻隔加快硅碳棒老化的气体，保护硅碳棒的作用。然而，目前行业普遍使用的硅碳棒高温保护涂层材料成分单一，在不同工作介质中使用效果不佳，对提高硅碳棒的使用寿命有限等缺点。

具体地，原硅碳棒使用的高温抗氧化抗腐蚀涂层粉料主要由二硅化钼和一般的石墨粉料组成，之后加水玻璃液体混合后涂敷在硅碳棒的发热部表面，该类涂层有很大的局限性。此外，中国专利201610682759.1公开了一种二硅化钼加氮化硅粉料改进后的涂层方法，发明名称为重结晶硅碳棒表面高温抗氧化涂层的制备方法。然而，在复杂的高温酸性炉况下，上述涂层均未起到良好的抗氧化和抗腐蚀的保护作用，导致硅碳棒很快被氧化腐蚀，对硅碳棒的使用延寿有限。基于此，提供一种新型的硅碳棒高温保护涂层尤为重要。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明旨在提供一种硅碳棒高温保护涂层及其制备方法，从而提高硅碳棒在高温酸性介质工作环境下的抗氧化抗腐蚀的保护作用，以延长硅碳棒的使用寿命。目前现有技术的缺点主要在于高温涂层过于简单基本上是硅化钼石墨的粉料和水玻璃溶液的混合体，在高温炉况气氛呈酸性的复杂状况下，炉内高温分解物、碳氧化物、氮氧化物、卤化物等都会对硅碳棒的主体材料碳化硅产生致命的氧化腐蚀破坏作用。旧涂层在这样的炉况下，起不到很好的保护作用，从而降低了硅碳棒的使用寿命。本发明提供的全新硅碳复合涂层，能够显著提高硅碳棒在高温酸性介质工作环境下的抗氧化抗腐蚀作用，从而大幅延长硅碳棒的使用寿命。具体地，本发明涂层厚度为20～35μm，最高使用温度可达1400℃；且本发明涂层可以将硅碳棒使用寿命提高50％以上，费效比明显。

为此，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种硅碳棒保护涂层，保护涂层的原料包括甲组粉料和乙组混合液；其中，甲组粉料选用碳化硅、石墨、氧化铝、氮化硅、莫来石、铝钴合金和硅铁合金中的一种或多种；乙组混合液选用硅酸钾水溶液和/或甲醛改性聚乙烯醇；且甲组粉料和乙组混合液的质量比优选(25～30)：(70～75)。

优选地，甲组粉料的原料组分按重量份计，包括碳化硅12～27重量份、石墨4～15重量份、氧化铝15～27重量份、氮化硅1～7重量份、莫来石5～16重量份、铝钴合金5～16重量份和硅铁合金15～25重量份。

优选地，乙组混合液选用质量比为1：(0.5～0.8)的硅酸钾水溶液和甲醛改性聚乙烯醇。

优选地，保护涂层的原料还包括丙组分：丙组分选用硅氧烷，且硅氧烷的加入量占甲组粉料和乙组混合液总质量的2.5～3％。

优选地，碳化硅的粒度为320目，纯度≥90％；石墨的粒度为320目，纯度为固定碳含量≥97％；氧化铝的粒度为320目，纯度≥90％；氮化硅的粒度为320目；其中，氮含量为40～45％；莫来石的粒度为200目；其中，氧化铝含量为78％；铝钴合金的粒度为200目；其中，氧化铝含量为55％；硅铁合金的粒度为320目；其中，硅含量≥15％。