本發(fā)明涉及一種防止金屬間粘結(jié)的涂料，具體涉及一種水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料及其在鈦錠制備過程中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)廠家使用鈦錠圓坯生產(chǎn)鈦管過程中沒有報道使用耐高溫鈦-鋼防粘結(jié)涂層；鈦錠圓坯900℃在加熱爐中保溫4h以上，才能推出加熱爐，進行鈦管的軋制工作。由于鈦及其合金在高溫900℃保溫4h后，在與鋼鐵軋制設(shè)備、輥道和軋制絞盤發(fā)生“粘鈦”現(xiàn)象，這使鈦管表面出現(xiàn)不同深度的“缺肉”現(xiàn)象，由于在軋制鈦管時是轉(zhuǎn)動穿孔、軋制，鈦坯是在高速轉(zhuǎn)動過程中進行穿孔軋制的，由于鈦基鈦合金高溫特性作用，其很容易和鐵發(fā)生粘敷現(xiàn)象，甚者可生成TiFe相。如果鈦管表面生成TiFe相會嚴重影響鈦材表面力學(xué)性能及組織，使鈦管在后續(xù)加工及使用過程中帶來各種缺陷、損耗、不耐腐蝕等缺陷問題；另外，由于“設(shè)備粘鈦”導(dǎo)致在后續(xù)的軋制過程中要先打磨設(shè)備才能再次軋制后續(xù)鈦坯。不能連續(xù)軋制鈦管或鈦材產(chǎn)品，浪費大量的時間和能耗；同時，為保證鈦管的內(nèi)、外徑尺寸精度及表面質(zhì)量，國內(nèi)廠家都是將其進行切削處理，這樣損失較大，由于鈦錠是由海綿鈦反應(yīng)制的，將鈦管內(nèi)、外部分切削掉，嚴重影響鈦材的成本及成材率，故進行耐高溫鈦-鋼防粘結(jié)涂層的保護工作非常有必要。
而現(xiàn)有技術(shù)都是在鈦錠進行退火處理前，噴涂在鈦錠表面，對每一個鈦錠表面都要進行噴涂處理，再加上噴涂后涂料需要一定時間干燥，這樣制備工藝就變得復(fù)雜，制備時間特別長，不能連續(xù)化高效生產(chǎn)。而在鈦管的軋制過程中，由于鈦錠的變形，在鈦錠表面噴涂該涂料以防止鈦-鋼粘結(jié)的效果不佳。若直接將該涂料噴涂于軋制絞盤表面，由于絞盤與鈦錠的材質(zhì)不同，成膜以及附著效果較差，無法很好的防止鈦-鋼粘結(jié)。
因此，為了解決上述問題，需要一種工藝簡單，節(jié)能環(huán)保，可以連續(xù)化、高效制備鈦管，有效降低缺陷損失和生產(chǎn)成本，還能防止設(shè)備損壞的耐高溫防粘結(jié)涂料。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在鈦管軋制過程中，可以減少鈦管表面缺陷，降低生產(chǎn)成本，提高鈦管表面質(zhì)量，可以連續(xù)化生產(chǎn)的水性耐高溫防鈦-鋼粘結(jié)涂料。
本發(fā)明水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料，含有以下重量份成分：水性成膜劑50～150份，Cu粉0～50份，Al2O3粉400～450份，滑石粉300～350份，F(xiàn)e2O3粉0～50份。
進一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料，含有以下重量份成分：水性成膜劑50～150份，Cu粉10～50份，Al2O3粉400～450份，滑石粉300～350份，F(xiàn)e2O3粉10～50份；優(yōu)選含有以下重量份成分：水性成膜劑100份，Cu粉50份，Al2O3粉450份，滑石粉350份，F(xiàn)e2O3粉50份。
進一步的，上述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料，還含有以下重量份成分：固化劑1～2份，分散劑0.5～1份，水1～5份；優(yōu)選為固化劑1份，分散劑0.5份，水5份。
進一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料，由以下重量份成分組成：水性成膜劑50～150份，Cu粉10～50份，Al2O3粉400～450份，滑石粉300～350份，F(xiàn)e2O3粉10～50份，固化劑1～2份，分散劑0.5～1份，水1～5份；更優(yōu)選水性成膜劑100份，Cu粉50份，Al2O3粉450份，滑石粉350份，F(xiàn)e2O3粉50份，固化劑1份，分散劑0.5份，水5份。
上述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料，其中所述水性成膜劑為環(huán)氧樹脂、水性聚氨酯漆、水性丙烯酸乳膠漆、水性醇酸漆中的至少一種。
上述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料，其中所述固化劑為SiO2、水玻璃、Al2(HPO4)3中的至少一種，優(yōu)選為SiO2；所述分散劑為聚乙烯醇、水解馬來酸酐、硬脂酸鋇中的至少一種，優(yōu)選為聚乙烯醇。
進一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料，其中所述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料的pH值為7.5～9.5；固含量為85～90％，優(yōu)選為87％。
本發(fā)明還提供一種水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料在鈦管軋制中的應(yīng)用。
上述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料在鈦管軋制中的應(yīng)用，在室溫下，將水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料涂覆在鋼鐵設(shè)備表面、軋輥表面或絞盤表面，形成0.2～0.4mm厚的膜層；優(yōu)選為0.3mm。
上述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料在鈦管軋制中的應(yīng)用，采用氣壓噴涂、真空噴涂或者手工刷涂的方式進行涂覆。
相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明還具有如下有益效果：
(1)本發(fā)明涂層能保證鈦管在900℃軋制或穿孔過程中，不與鋼鐵設(shè)備軋輥或絞盤發(fā)生粘結(jié)反應(yīng)，提高鈦材加工的成材率和生產(chǎn)效率；
(2)本發(fā)明使用生產(chǎn)工藝簡單、易操作，可以在裝有氣壓噴涂、真空噴涂和刷涂設(shè)備的生產(chǎn)線上使用；
(3)本產(chǎn)品為水性環(huán)保耐高溫防粘結(jié)涂料，涂料中不含有RoHS質(zhì)量中限制的有害元素，同時，本品在空氣中沒有有毒物質(zhì)揮發(fā)，不影響施工環(huán)境等的環(huán)保功效；
(4)本發(fā)明水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料可以使用時現(xiàn)場配制，配制時間段，簡單可行；也可以配制生產(chǎn)后，室溫下，涂料穩(wěn)定放置穩(wěn)定性可達到6個月以上。
具體實施方式
本發(fā)明水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料，含有以下重量份成分：水性成膜劑50～150份，Cu粉0～50份，Al2O3粉400～450份，滑石粉300～350份，F(xiàn)e2O3粉0～50份。
進一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料，含有以下重量份成分：水性成膜劑50～150份，Cu粉10～50份，Al2O3粉400～450份，滑石粉300～350份，F(xiàn)e2O3粉10～50份；優(yōu)選含有以下重量份成分：水性成膜劑100份，Cu粉50份，Al2O3粉450份，滑石粉350份，F(xiàn)e2O3粉50份。
進一步的，上述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料，還含有以下重量份成分：固化劑1～2份，分散劑0.5～1份，水1～5份；優(yōu)選為固化劑1份，分散劑0.5份，水5份。
進一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料，由以下重量份成分組成：水性成膜劑50～150份，Cu粉10～50份，Al2O3粉400～450份，滑石粉300～350份，F(xiàn)e2O3粉10～50份，固化劑1～2份，分散劑0.5～1份，水1～5份；更優(yōu)選水性成膜劑100份，Cu粉50份，Al2O3粉450份，滑石粉350份，F(xiàn)e2O3粉50份，固化劑1份，分散劑0.5份，水5份。
上述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料，其中所述水性成膜劑為環(huán)氧樹脂、水性聚氨酯漆、水性丙烯酸乳膠漆、水性醇酸漆中的至少一種。
上述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料，其中所述固化劑為SiO2、水玻璃、Al2(HPO4)3中的至少一種，優(yōu)選為SiO2；所述分散劑為聚乙烯醇、水解馬來酸酐、硬脂酸鋇中的至少一種，優(yōu)選為聚乙烯醇。
進一步的，作為更優(yōu)選的技術(shù)方案，上述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料，其中所述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料的pH值為7.5～9.5；固含量為85～90％，優(yōu)選為87％，這樣能保證軋制設(shè)備表面形成均勻的高溫防粘結(jié)保護膜層。
本發(fā)明還提供一種水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料在鈦管軋制中的應(yīng)用。
上述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料在鈦管軋制中的應(yīng)用，在室溫下，將水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料涂覆在鋼鐵設(shè)備表面、軋輥表面或絞盤表面，形成0.2～0.4mm厚的膜層；優(yōu)選為0.3mm。當(dāng)膜層附著量不到0.20mm時，在軋制或穿孔過程中，鈦錠旋轉(zhuǎn)、粘貼造成涂層附著量厚度逐漸降低，所以要保證有足夠的涂層厚度，防止被鈦管全部粘掉，得不到充分的耐高溫氧化保護。若膜層附著量超過0.40mm時，成本升高。
上述水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料在鈦管軋制中的應(yīng)用，采用氣壓噴涂、真空噴涂或者手工刷涂的方式進行涂覆在鋼鐵設(shè)備表面、軋輥表面或者絞盤表面后，形成的膜層在室溫下，5～10min內(nèi)快速固化；由于固體份高，不會出現(xiàn)膜層流淌、流掛等現(xiàn)象，涂層附著性非常好，無論是在濕膜下還是干膜時，涂層附著性都能滿足鈦錠輥道振動機摩擦的需要，不會出現(xiàn)涂層掉皮或掉粉現(xiàn)象；對于涂敷方法、干燥方法等沒有特別限定，涂覆方式可以根據(jù)現(xiàn)場實際情況需要進行相應(yīng)施工方式。
本發(fā)明水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料的制備方法無特殊要求，可以采用本領(lǐng)域常用的各種方法，只要將各組分混合均勻即可，可現(xiàn)用現(xiàn)配。但本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，優(yōu)選采用如下方法制備水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料，能夠使各組分混合得更均勻。具體方法為：先將水性水性成膜劑與水混合進行稀釋，然后在攪拌下，緩慢加入銅粉、滑石粉、三氧化二鐵粉和三氧化二鋁粉，然后再加入固化劑，攪拌均勻，再加入分散劑，攪拌至呈均勻穩(wěn)定相即可。
固化過程中，僅需除去附著在鍍層表面的水分，因而不需要再添加任何促進劑，主要固化方式是自然固化，為了節(jié)約固化時間，也可以使用熱風(fēng)干燥或感應(yīng)加熱等方法，涂層固化后，涂層不會出現(xiàn)掉粉和龜裂現(xiàn)象。
耐高溫防鈦-鋼粘結(jié)涂料使用的溫度沒有特別限制，但由于本發(fā)明的處理劑的溶劑是水，保證水不結(jié)冰及汽化的溫度條件即可，在常溫下使用。
本發(fā)明一種耐高溫防鈦-鋼粘結(jié)涂料，在線直接噴涂在軋制絞盤表面，能迅速固化，形成自干型涂層，該涂層能保證鈦管在900℃高溫下，表面不與鋼鐵表面發(fā)生粘結(jié)生成TiFe相，能有效降低生產(chǎn)成本和提高生產(chǎn)效益，更主要的提高產(chǎn)品精度尺寸和表面質(zhì)量；本發(fā)明提供的相應(yīng)涂裝工藝技術(shù)具有良好的經(jīng)濟效益、社會效益和廣闊的推廣應(yīng)用前景。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的具體實施方式做進一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。
實施例1
按照表1中各原料及其重量配比制備水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料：
表1水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料的原料及其配比
其中，K1～K4為實驗組，D1～D2為對照組，另設(shè)置一個空白對照組D3(即不涂涂料直接軋制)，且其中水性成膜劑為環(huán)氧樹脂(固含量為50％)；固化劑為SiO2，分散劑為聚乙烯醇。本發(fā)明制備的水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料pH值為7.5～9.5；固含量為85～90％。
其制備方法為：在常溫常壓下，將水性成膜劑、Cu粉、滑石粉、Al2O3粉、Fe2O3粉，加入到容器中，加入過程中不斷攪拌，攪拌均勻后加入固化劑、分散劑和水，攪拌均勻，待溶液呈均勻穩(wěn)定相，即得水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料。
將上述各組制備的水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料采用氣壓噴涂、真空噴涂或者手工刷涂的方式進行涂覆在鋼鐵設(shè)備表面、軋輥表面或者絞盤表面后，在室溫下自然干燥、固化10～15min，得到厚度為0.2～0.4mm的膜層。在900℃下進行鈦管軋制。軋制后得到的鈦管表面質(zhì)量良好，鈦管與軋輥、絞盤等不黏連，具體對比情況如下：
表2水性防鋼-鈦粘結(jié)涂料及對照組測試性能
從表2中可以看出，采用實施例K1～K4的涂料涂覆設(shè)備，軋制后得到的鈦管表面質(zhì)量良好，鈦管與軋輥、絞盤等幾乎不粘結(jié)。不涂覆任何涂料(即空白對照組D3)的軋輥或絞盤，軋制后得到的鈦管，鈦管表面缺陷嚴重，設(shè)備也會有一定程度的粘鈦，需要打磨后才能繼續(xù)使用。采用D1、D2的涂料涂覆設(shè)備，軋制后的鈦管表面缺陷率依舊較高，不能很好的防止鈦鋼粘結(jié)。
設(shè)計年產(chǎn)1萬噸產(chǎn)能，以每個鈦錠(坯子)1.5噸計算，每年要生產(chǎn)6300個左右的鈦坯錠，以每個鈦錠出現(xiàn)鈦鋼粘結(jié)5mm～20mm深度計算，每個鈦錠要切削掉100～200公斤，以鈦錠80000元/噸計算，每個鈦錠因粘鈦切削部分損失在8000～16000元之間，同時，還要花費大量的人力、物力進行切削，額外增加生產(chǎn)成本和生產(chǎn)時間，而采用本技術(shù)，將為鈦管及其他鈦合金產(chǎn)品的生產(chǎn)節(jié)約大量的生產(chǎn)成本，以每個鈦錠軋制過程中使用涂料2～5kg計算，每涂料價格按20萬/噸計算，本技術(shù)的新增效益見下式所示：
W-每年鈦錠的生產(chǎn)量：以1萬噸計算，約每年生產(chǎn)6300個鈦錠；
A-每個鈦錠因粘鈦-鋼層問題切削的量：按50Kg計算/鈦錠；
P1-鈦錠的成本：80元/Kg；
W1-噴涂耐高溫防粘結(jié)涂層的消耗量，3Kg/錠；
P2-每噸耐高溫防粘結(jié)涂層價格：按200元/Kg計算；
Y-每年采用本技術(shù)產(chǎn)生的新增效益：
則：
Y＝(P1×A-W1×P2)×W
＝(4000-600)×6300
＝2142(萬元)
可見，本發(fā)明提供的涂料具有良好的經(jīng)濟效益、社會效益和廣闊的推廣應(yīng)用前景。