[发明专利]一种钛合金用高结合力耐高温绝缘涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及特种功能材料技术领域，具体涉及一种钛合金用高结合力耐高温绝缘涂料及其制备方法。

背景技术

随着钛合金在航空航天、石油、原子能等高技术产业中越来越广泛地应用，钛合金表面技术的研究和开发日益活跃。钛及钛合金由于具有密度小、抗拉伸强度好、比强度高、耐腐蚀、无磁性、可加工性好等特点。目前船舶的热力管道（如柴油机排烟管、蒸汽管等部位）已逐渐采用钛合金取代传统钢基材，然而钛合金在使用中易与其接触的铝、钢、铜及铜基合金工件在海水中产生电偶腐蚀，影响产品的使用寿命和可靠程度。然而，钛合金基材低表面处理需求，表面处理等级无法达到Sa2.5级，常规有机硅涂料在常温下与其结合力较差。

在国内外的研究中，美国Tenmar公司开发出一种名为耐热耐腐的新型环氧涂料，可实现热绝缘，并减少传统的热绝缘管涂层的必需厚度，其表面光滑，可增加液体的流动性能。该涂料可涂于管线的内壁和外壁，适用于接触输送高温高压气体和产出液的管系，尤其使用于需要绝热防腐的各种输油管、采油管和套管等。它不仅有利于简单、迅速地铺设管线，不增加外径尺寸，而且，热绝缘值比熔和环氧(FBE)大得多。该涂料的使用可极大地减少总尺寸，使管线、套管的安装更容易。当与绝缘实体(聚氨脂)结合时，可大大增强该绝缘体的性能。；美国Narmco公司产品名为Imidifel850的耐热漆，是以聚苯并咪唑作基料，此产品高温强度极优良，短期可耐539℃，但价格较贵，热喷涂，固化操作麻烦。法国Rhone-Poulene公司开发的M33以聚双马来酰亚胺树脂的耐热漆，耐热可达250℃以上，具有较高的热稳定性和耐化学品性。俄罗斯研制的聚有机硅酸盐涂料由有机硅氧烷清漆和硅酸盐添加剂及金属氧化物组成，耐700℃高温2500h，可耐500℃到700℃冷热交变10个循环，耐湿热、电绝缘、耐腐蚀、耐辐照，主要用于舰船高温设备和管线的防护等。日本在耐温防腐涂料上的研究较早，报道较多。1966年日本东芝电器公司生产了此种低温固化的有机硅树脂漆，牌号为YR22、YR23，采用了Cu、Ni、Co、Cr等金属为中心原子的胺类络合物作为有机硅树脂漆的固化剂，改善了有机硅清漆的贮存稳定性，可低温固化，热机械性能、耐热性优异。

大连理工大学的李娜娜等人利用浸涂法在TC4钛合金表面制备了高温防氧化玻璃-陶瓷涂层，该涂料是以硅酸盐玻璃为主体，硅酸钠为粘结剂制备而成的料浆悬浮体，可在500~1000℃的温度范围内保护钛合金防止氧化；王连军等人以硼铝硅酸盐玻璃为主体，加入有机粘结剂，配制成水悬浮液，所制备的玻璃-陶瓷涂料在高温下对钛合金有较好的保护作用；南京航空航天大学的王云鹏等人以磷酸二氢铝作为粘接剂，氧化镁与氧化锌作为固化剂，氧化铝与氮化硼作为填料，正硅酸四乙酯作为助剂制备出水性涂料，在钛合金表面固化后制备出高温防护陶瓷涂层，对钛合金最高防护温度可达900℃。以上研究的钛合金表面防护涂层主要用于钛合金工件的热加工，涂层一般一次性使用，利用涂层和钛合金的热膨胀系数差异，使涂层在冷却后自行剥落，便于清除。

株洲时代新材料科技股份有限公司以高分子量环氧树脂为基料制备的涂料电气绝缘性能体积电阻率为9.6×10¹³Ω•m，电气强度达67MV/m，耐电弧性能可达127s，其最高耐热温度约为320℃；化工部涂料工业研究设计院采用有机硅树脂和无机填料研制出一种耐高温绝缘涂料，涂层可以在300℃下长期使用；国网天津市电力公司经济技术研究院针对变电工程电力保障系统的绝缘安全问题，研制了一种新型单组分高压绝缘涂料，该涂料的工作温度范围在-50℃~200℃，电击穿强度达20KV•mm^-1以上，具有优异的电气绝缘性和阻燃性；北京航空材料研究院研制出一种长期耐600℃、短期耐700℃的有机硅耐高温绝缘涂料，其主要针对飞机高温钢部件绝缘的需求。中船重工第七二五所厦门分部在“十五”期间开发了有机硅耐高温涂料25#和40#，这两种涂料主要针对导弹发射筒瞬间耐高温使用，长期耐高温为200℃左右。

因此，研制一种钛合金用高结合力耐高温绝缘涂料，应用在钛合金热力管道外壁，在高温环境下具有良好的结合力和绝缘性能，提升钛合金热力管道的高温防腐蚀能力，具有重大意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种钛合金用高结合力耐高温绝缘涂料及其制备方法，应用在钛合金热力管道外壁，在高温下与钛合金具有较好的结合力，并具有较好的耐高温绝缘性能，有效提升钛合金热力管道的高温防腐蚀能力。