一種耐腐蝕陶瓷輥棒涂料的研制

劉程 彭兆禹

摘 要：介紹了一種可以在輥道窯高低箱和燒成帶都能使用的以磷酸鹽溶液為結(jié)合劑，以氮化硼、氧化鉻、白剛玉和氧化鋁微粉等為主要原料的陶瓷輥棒涂料，研究了各主要原料的加入對(duì)涂料各項(xiàng)性能的影響。

關(guān)鍵詞：陶瓷輥棒涂料，耐腐蝕

1 引 言

輥道窯是燒成建筑陶瓷的主要設(shè)備。在建筑陶瓷燒成過程中，燃料或原料中的硫化物以及陶瓷產(chǎn)品釉料中的的鋅、堿金屬氧化物等與瓷磚底部的鎂質(zhì)磚底粉一起反應(yīng)，在窯爐高低箱區(qū)域陶瓷輥棒表面結(jié)瘤（棒釘），這些結(jié)瘤的棒釘在高溫下通過陶瓷輥棒表面的開孔氣孔滲透到陶瓷輥棒內(nèi)部，逐漸腐蝕陶瓷輥棒，導(dǎo)致陶瓷輥棒內(nèi)部產(chǎn)生玻璃相并改變陶瓷輥棒原有晶相結(jié)構(gòu)，從而使得陶瓷輥棒的高溫性能發(fā)生變化。經(jīng)過一段時(shí)間，這種漸變達(dá)到一定程度就會(huì)質(zhì)變，造成陶瓷輥棒在使用中出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象。

目前，市場(chǎng)上供應(yīng)的Al2O3-SiO2系輥棒涂料只能用于輥道窯燒成帶，在高低箱處（600℃左右）不能使用，并且Al2O3-SiO2系輥棒涂料不耐酸堿腐蝕。為了減少棒釘對(duì)輥道窯高低箱和燒成帶輥棒的腐蝕，我們研制了一種新的陶瓷輥棒涂料，這種涂料在輥道窯高低箱和燒成帶都能使用，保護(hù)陶瓷輥棒表面不受腐蝕，并減少陶瓷輥棒表面粘附物的形成，延長(zhǎng)了陶瓷輥棒的使用壽命，降低了陶瓷廠的生產(chǎn)成本。

2 試 驗(yàn)

2.1原料選擇

輥棒涂料在輥棒窯中使用時(shí)主要受到酸、堿性物質(zhì)的侵蝕，并且瓷磚在窯內(nèi)行進(jìn)中對(duì)涂料也造成磨損。因此，我們研制的這種輥棒涂料以中性離子氧化物如氧化鉻、電熔白剛玉、氧化鋁微粉等和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的共價(jià)鍵化合物氮化硼等為主要原料。

作為腐蝕試驗(yàn)用的材料是采用一家陶瓷廠用過的陶瓷輥棒上粘結(jié)的棒釘加工磨成的粉。其主要成分及物相如表2。

2.2試驗(yàn)方法

體積密度、線變化、常溫抗折強(qiáng)度的樣條制樣采用石膏模注漿成型，制成20㎜×20㎜×120㎜的樣條。經(jīng)過1200℃×2h燒成后，體積密度、線變化、常溫抗折強(qiáng)度的測(cè)定分別按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。

按照設(shè)計(jì)配方配好料，然后將配好的料倒入快速球磨罐中，按照料、球、水=1：2：1的比例加入球石和水，球磨20分鐘，從球磨罐倒出來(lái)后，放在烘箱80℃干燥，把干燥好的混合料碾碎并過200目篩。把過篩的混合料按比例加入磷酸鹽溶液并混合均勻，在30MPa的壓力下，壓制成外徑40㎜，高30㎜，內(nèi)孔直徑10㎜，深度10㎜的坩堝。

耐酸堿腐蝕的檢測(cè)方法：采用靜態(tài)坩堝法，取5g 棒釘粉加入到坩堝試樣內(nèi)，用低鋁瓷片蓋住，經(jīng)600℃×5h處理后沿坩堝試樣的中心截面切開，比較切開面上腐蝕深度來(lái)判斷耐酸堿腐蝕性能的好壞。酸堿侵蝕深度越小表明涂料耐酸堿腐蝕能力越強(qiáng)，否則，就越差。

按照同樣的方法，檢驗(yàn)1200℃×5h處理后試樣的耐酸堿腐蝕。

3試驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1 磷酸鹽溶液加入量對(duì)涂料抗折強(qiáng)度的影響

我們先把不同比例磷酸鹽溶液分別與配好的干粉混合，再適當(dāng)加水，把涂料漿料攪拌均勻，再把漿料注到石膏模中，制成樣條。把干燥好的樣條在600℃×2h下進(jìn)行熱處理，最后檢驗(yàn)樣條的抗折強(qiáng)度。

由上表可以看出，隨著結(jié)合劑加入量的增加，漿料的粘度越大，粉料顆粒之間的結(jié)合力也就越大。 隨著熱處理溫度的提高，涂料的抗折強(qiáng)度越高。

3.2? 氮化硼加入量與涂料性能的關(guān)系

氮化硼中的N、B是以強(qiáng)共價(jià)鍵結(jié)合，具有很穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，難以被氧化物熔渣潤(rùn)濕，阻礙了酸堿性氧化物的腐蝕，因而使涂料具有優(yōu)良的抗侵蝕性。當(dāng)加入氮化硼2b%時(shí)，涂料堆積最緊密，密度最大，具有最低的吸水率，因此，它抵抗棒釘對(duì)涂料的腐蝕性最好。

3.3? 不同氧化鋁與涂料性能的影響

我們還采用幾種不同氧化鋁微粉進(jìn)行比較。其中A是γ-Al2O3制成的，它的主晶相為γ-Al2O3相，單峰;B是國(guó)產(chǎn)，α-Al2O3相占94%，單峰;C是國(guó)產(chǎn)，α-Al2O3相占96%，雙峰;D是進(jìn)口氧化鋁微粉，α-Al2O3相占98%，α-Al2O3相晶體發(fā)育好，粒度分布呈雙峰。

由上表可以看出，由于D晶體發(fā)育好，粒度分布好，涂料中顆粒堆積緊密，吸水率低，它的抗腐蝕性最好。相對(duì)B和C來(lái)說(shuō)，它們的抗腐蝕性也比較好。由于A的主晶相為γ-Al2O3相，晶體發(fā)育不太好，開孔氣孔比較多，顯氣孔率大，它的抗腐蝕性最差。

3.4? 氧化鉻與涂料性能的影響

由表6、表7可以看出，在600℃時(shí)，由于溫度低，棒釘粉還沒有熔融，處于原狀晶體狀態(tài)，對(duì)涂料沒有什么腐蝕現(xiàn)象發(fā)生。在1200℃時(shí)，棒釘粉已經(jīng)熔化，對(duì)涂料有了一定的腐蝕、滲透。隨著氧化鉻加入量的增加，涂料的耐腐蝕性就越高。

4 結(jié)論

（1）以磷酸鹽溶液為結(jié)合劑的陶瓷輥棒涂料，在600℃和1200℃燒后都具有較高的強(qiáng)度，因此，可以用于陶瓷輥道窯的高低箱和燒成帶。

（2）以氮化硼、氧化鉻、白剛玉和氧化鋁微粉等為主要原料的陶瓷輥棒涂料具有較好的耐酸堿腐蝕性。