【摘要】：磷酸鹽陶瓷涂層具有耐高溫,耐腐蝕性和耐磨損擦磨損性能好,粘結(jié)強(qiáng)度大等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于高溫工業(yè)。本文針對燃煤鍋爐管道腐蝕問題,選用料漿法制備改性磷酸鹽耐腐蝕陶瓷涂層,以H_3PO_4、Al(OH)_3、MgO和ZnO等為原料,采用液相法制備了磷酸鋁鎂、磷酸鋁鋅和磷酸鋁鎂鋅三個(gè)體系的改性粘結(jié)劑,研究了改性磷酸鹽粘結(jié)劑中不同金屬原子比對粘結(jié)劑的pH值、固化溫度、微觀形貌、晶體穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性等性能的影響。將制備好的磷酸鋁鎂、磷酸鋁鋅和磷酸鋁鎂鋅粘結(jié)劑分別與一定配比的填料混合制備出磷酸鹽陶瓷涂層,研究了粘結(jié)劑中不同的金屬原子對涂層耐腐蝕性能、耐熱性、抗熱震性等影響。本文制備出的磷酸鋁鎂、磷酸鋁鋅、和磷酸鋁鎂鋅三個(gè)體系的粘結(jié)劑的pH都為酸性,pH介于0.7~1.2之間,均比磷酸二氫鋁大。三個(gè)體系磷酸鹽粘結(jié)劑都有相同的固化特點(diǎn),在300℃前,粘結(jié)劑的初步固化完成,近80 wt%的水分已脫去。磷酸鋁鎂粘結(jié)劑在高溫?zé)Y(jié)過程中晶體穩(wěn)定性明顯比單獨(dú)的磷酸二氫鋁和磷酸二氫鎂好,形成的晶粒較小。磷酸鋁鋅粘結(jié)劑燒結(jié)后整體呈非晶態(tài),但高溫下也有少量的Zn(PO_3)_2、Zn_3(PO_4)_2和b-Al(PO_3)_3晶體生成。磷酸鋁粘結(jié)劑中同時(shí)引入Mg、Zn原子,增加了體系的混亂度后,粘結(jié)劑晶體的高溫穩(wěn)定性好,在高溫?zé)Y(jié)過程中沒有發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變,主要形成的是Mg(PO_3)_2和Zn_2(PO_3)_4晶體。掃描電子顯微鏡(SEM)顯示,在磷酸鋁鎂粘結(jié)劑中,隨著Mg原子的增加,粘結(jié)劑燒結(jié)后表面形成顆粒狀的晶體增多,裂紋等缺陷減少;當(dāng)Mg原子含量超過臨界值時(shí),粘結(jié)劑的缺陷又增多,A1M2(A代表Al,M代表Mg,該式表示粘結(jié)劑中Al和Mg的原子比為1:2,下同)粘結(jié)劑表面形貌最好。在磷酸鋁鋅粘結(jié)劑中,隨著Zn原子的增多,粘結(jié)劑燒結(jié)后表面形成的鱗片狀結(jié)晶物質(zhì)越多,在Al/Zn=1:1和Al/Zn=1:2時(shí),磷酸鋁鋅粘結(jié)劑最為連續(xù)致密。鱗片狀物質(zhì)尺寸不僅跟粘結(jié)劑存放時(shí)間有關(guān),還與粘結(jié)劑中的Al/Zn比有關(guān),生長速度呈先緩慢,后快速,最后幾乎不再增加的趨勢。磷酸鋁鎂鋅粘結(jié)劑表面連續(xù)致密,有少量可見的晶體形成,粘結(jié)劑出現(xiàn)的缺陷較少,涂層的性能較好。針對涂層的耐腐蝕性能,測試了涂層的耐酸性液體介質(zhì)腐蝕、耐高溫熔鹽腐蝕和電化學(xué)腐蝕。結(jié)果均表明Mg、Zn原子的引入,可提高磷酸鋁粘結(jié)劑的耐腐蝕性,磷酸鋁鎂鋅的耐腐蝕性均比其他的高,說明了高熵涂層中混亂度增加,涂層耐腐蝕性也增加。測試涂層的耐700℃性能和抗熱震性能,結(jié)果表明,Mg、Zn原子的引入,可提高磷酸鋁粘結(jié)劑的耐熱性能和抗熱震性能,且Zn原子的貢獻(xiàn)較Mg高。測試涂層的耐摩擦磨損性能,結(jié)果表明Mg原子對磷酸鋁涂層耐摩擦磨損性能提升明顯,但Zn對磷酸鋁的耐摩擦磨損性能則提升不大。
【學(xué)位授予單位】：深圳大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.453;TK229
【圖文】：

改性磷酸鹽陶瓷涂層的制備及其在高溫鍋爐中的應(yīng)用業(yè)鍋爐對涂層的高溫性能的要求，磷酸鹽陶瓷涂層具有優(yōu)異的綜合磷酸鹽陶瓷涂層作為研究。粘結(jié)劑身并無粘結(jié)性，但它與金屬氧化物或氫氧化物等形成的磷酸鹽具有鹽可以 MaOb xP2O5 yH2O 表示，式中 M 為金屬元素，一般有鋁、、銅等金屬。以料漿法制備涂層的膠黏劑 M/P 的摩爾比通常為 0.2，膠黏劑難以固化，涂層固化后形成有效粘結(jié)成分少，涂層性能差；易發(fā)生自聚產(chǎn)生沉淀，難以得到均勻的膠黏劑，當(dāng) P/M 的摩爾比黏劑固化后可形成聚合體，具有較高的粘附性，粘結(jié)效果好。磷酸時(shí)，以磷酸二氫鋁為例，機(jī)理如圖 1.1、圖 1.2 所示：

但它與金屬氧化物或氫氧化物等形成的磷酸鹽具有鹽可以 MaOb xP2O5 yH2O 表示，式中 M 為金屬元素，一般有鋁、銅等金屬。以料漿法制備涂層的膠黏劑 M/P 的摩爾比通常為 0.膠黏劑難以固化，涂層固化后形成有效粘結(jié)成分少，涂層性能差易發(fā)生自聚產(chǎn)生沉淀，難以得到均勻的膠黏劑，當(dāng) P/M 的摩爾比劑固化后可形成聚合體，具有較高的粘附性，粘結(jié)效果好。磷酸，以磷酸二氫鋁為例，機(jī)理如圖 1.1、圖 1.2 所示：圖 1.1 聚磷酸鹽、偏磷酸鹽形成Figure 1.1 Formation of polyphosphate and metaphosphate.

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2721011