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    志盛威華研發優質耐高溫防腐涂料

    2016-03-04人氣:0


    耐高溫腐蝕是指材料在高溫下與環境介質發生化學或電化學反應,導致材料變質的現象稱為高溫腐蝕(HighTemperatureCorrosion)。高溫又是指對高于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公司耐高溫防腐涂料,數據具有針對性,數據不代表其他耐高溫防腐涂料數據。

      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)和腐蝕性固態顆粒沖刷下的腐蝕等。

      志盛威華多年高溫防腐涂料研發過程中發現,氧化腐蝕是高溫腐蝕中最常見的一種形式,熱力學表明,幾乎所有的金屬(除Pt、Au等)在大氣環境中都有自發發生氧化的傾向,氧化的損耗占鋼產量的7~10%,高溫腐蝕涉及的范圍很廣新的高科技時代,為提高效率,許多裝備要提高運行溫度,許多新技術需要在高溫下實現,如:鍋爐、反應釜、內燃機、渦輪發動機等,特高溫環境多集中在冶金、石油、航空航天等部門設備部件上。

      熱力學數據表明,自然界中絕大多數金屬氧化物的G均為負值,即使在常壓條件下PO2=2.13×104Pa,注意除以標準大氣壓P0下,G比G?稍正,但仍為負值。常態下,氧化反應的隨溫度升高有由負向正變化的趨勢,即金屬自發氧化的趨勢隨溫度上升而減小,這與人們的直覺相反,然而這正是金屬冶煉要在高溫下進行的熱力學依據。

      內部數據

      常溫下絕大多數金屬氧化物的分解壓遠小于大氣中氧的分壓,即在此狀態下金屬都有自發氧化的趨勢隨著溫度的升高,金屬氧化物的分解壓增大,金屬自發氧化的熱力學趨勢減小,調節體系氧分壓能夠改變金屬的自發氧化熱力學傾向,根據這一原理可以實施金屬的可控氣氛熱處理。

      金屬高溫腐蝕標準吉布斯自由能-溫度關系圖

      金屬高溫氧化的基本過程分為兩個方式,物理吸附階段:O2向O2/MO界面擴散,發生物理吸附,其吸附熱<25J/mol.化學吸附階段:O2分解成原子氧,發生化學吸附變成O-,最終形成O2-在MO/M界面,金屬M電離成M2+。

      耐高溫腐蝕為了維持反應的進行,必須有兩種遷移O2-和M2+通過氧化膜的遷移,遷移的存在形式通過晶格擴散,T較高,通過晶界擴散,T較低,同時通過晶格、晶界擴散,如Ti、Zr等在中溫區(400~600℃)長時間氧化時。金屬在高溫下氧化反應速率通常以單位時間內氧化膜的生長厚度表示(dy/dt),高溫下的金屬氧化的動力學曲線大致遵循直線、拋物線、立方、對數及反對數五種規律。高溫下金屬氧化時,若不能生成氧化膜,或在反應期間形成氣相或液相產物而脫離金屬表面,則氧化速率恒定不變(k),由形成氧化物的化學反應所決定。

      金屬高溫下氧化的規律,多數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。n2,擴散阻滯作用比膜增厚所產生的阻滯更嚴重,如:摻雜等因數。

      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超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生交聯,致密玻璃相狀態,高溫下Tg相界穩定,可以有效防止氧化介質的侵入,避免氧化晶格產生。ZS-811耐高溫防腐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更高,ZS-811耐高溫防腐涂料耐溫1700℃可以在高溫環境中保護基體防腐腐蝕,抗氧化,致密封閉,耐磨保護等作用,涂層穩定性高,在高溫環境下會與其他活性分子反應,使用壽命長。高溫防腐涂料在航天航空、石油石化、冶金、電力、軍隊系統已廣泛應用,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、感應發熱設備、發動機部件、真空高溫設備、回轉窯、烘干設備等上應用。

      在一定溫度范圍內,某些金屬的氧化服從立方規律,如Cu在100~300℃及各氣壓下,Zr在600~900℃、1×105Pa氧中的恒溫氧化。金屬的高溫氧化過程比較復雜,不同的金屬、不同的溫度可能遵循的規律不同。

      金屬氧化的機理,金屬氧化的擴散模型,金屬表面形成致密的氧化膜,擴散是氧化過程的控制因素,金屬氧化的電化學模型(Wagner理論),可推出拋物線規律,適用于厚氧化膜,氧化物的電導率越大,金屬的氧化速率越大。溫度升高,金屬氧化的速率顯著增大,對于金屬過剩型氧化物(n型半導體),速率與氧壓無關,對于金屬離子不足型氧化物(p型半導體),隨氧壓增大,速率先增大,后平緩,高溫下燃燒產物對金屬的高溫氧化影響很大。含硫氣體(硫蒸氣、SO2、H2S)加速高溫腐蝕硫化物的性質,熱力學穩定性差,生成自由能比氧化物高,體積大,表面膜易破裂,晶格缺陷較多,易生成低熔點共晶體,Cr、Al可有效的抗硫蝕。

      ZS-811耐高溫防腐涂料選用高溫下抗腐蝕的金屬一是貴金屬,如:Au、Pt等,二是與氧的親和力強,且生成致密的保護性氧化膜的金屬和合金;多采用金屬的合金化提高其氧化性能,通過選擇性氧化生成優異的保護膜,如:Cr2O3、Al2O3、SiO2,生成具有尖晶石結構的復合氧化膜,通式:AO.B2O3,控制氧化膜的晶格缺陷濃度,降低離子的擴散速率(原子價規律),增強氧化物膜與基體金屬表面的粘附力。


      


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