采用无机-有机复合涂层改进含碳浇注料铝粉的抗水合性能

采用无机-有机复合涂层改进含碳浇注料铝粉的抗水合性能 采用无机-有机复合涂层改进含碳浇注料铝 粉的抗水合性能 2005年10月 第3O卷第5期国外耐火材料?45? 采用无机一有机复合涂层改进 含碳浇注料铝粉的抗水合性能 摘要:在60~C和100~(2的水中放置36h,通过确定相和显微结构变化来研究未涂覆和涂覆无机一有机复合涂 层的铝粉的水合性能,指明其抗水合性能得到显着改善.在空气气氛中于1250~(2下放置1,5h,研究了与未涂覆 和涂覆无机一有机复合涂层的铝粉共存的石墨的抗氧化性能.与有涂层的铝粉共存的石墨的氧化率相似于与无涂 层的铝粉共存的石墨的氧化率,指明两种铝粉具有相似的抗氧化性.抗氧化性方面的极小变化以及抗水合性的显 着改善,使得有涂层的铝粉作为潜在的抗氧化剂使用于含碳浇注料系统中. 关键词:铝;抗氧化性;含碳浇注料;水合;复合涂层 中图分类号:TQ175.13文献标识码:A文章编号:1000—7563(2005)05—0045—03 1简介 金属铝粉作为抗氧化剂被广泛使用,以保护含 碳砖避免其氧化.然而,由于其水合趋势,故不能 直接用于含碳浇注料系统中. 2AI+6H2O=2AI(OH)3+3H2(1) 2AI+4H:O=2AIOOH+3H2(2) 2AI+3H:O=AI2O3(凝胶)+3H2(3) 为了解决这个问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 ,开发研究了几种涂层技 术.其中一种技术包括通过仔细控制水合作用,在 铝粉上形成原位拜耳体或一水软铝石涂层.尽管这 种技术改进了抗水合性,因为它取决于铝自身的水 合作用,并形成厚的涂层,以获得足够的抗水合 性,但大量的铝要被水合,也因此被浪费掉了.另 一 种技术是通过溶胶一凝胶工艺,在铝粉上制备氧 化物涂层.如以前所报道的,涂有SiO凝胶涂层 的铝粉显示出抗水合性得到显着改进.最近的工作 进一步证实,无机一有机复合涂层,例如,将聚乙 烯醇(PVA)加入到SiOz凝胶结构中,可能具有更 好的抗水合性.本文还论述了由SiO:一PVA复合 涂层涂覆的铝粉的抗水合性,并测定了其抗氧化能 力.. 2试验过程 2.1原料和涂层制备 作为原料,使用了Aldrich铝粉(纯度99%), PVA(98,99%),四乙基原硅酸盐(TEOS)Si (OCzHs)(>98%),乙醇(>99%),盐酸HCI(水中 37%)和中国产的鳞片状石墨(纯度约98%).在溶 胶一凝胶工艺和水合试验中使用了蒸馏水. 首先,10gPVA溶解在200ml水中加热到 80,90cc.之后,100mlTEOS和100ml乙醇被缓 慢加入到PVA溶液中,用电磁搅拌器强力搅拌 30min,加入HCI以调节溶液的pH值,使pH值约 为3.最后,溶液被进一步搅拌30min,以产生透 明的溶胶.约30g铝粉被分散在150ml制备的溶胶 中搅拌10min,然后,用离心机将铝粉从溶胶中分 离出来,在110oC的炉子中干燥4h,以在其 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 面形 成凝胶.这个涂覆过程重复进行一次,以获得复合 凝胶涂覆的铝粉. 2.2水合试验 约4g未涂覆或涂覆的铝粉被浸渍在200ml的 蒸馏水中,在一个 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的搅动电炉中预热到6O? 或100~C.在水合作用后36h,用离心机将铝粉从 水中分离出来,在100oC的炉子中干燥2h. 用粉末x射线衍射(XRD)分析来测定水合试 验前后的铝粉中的相.铝粉也被碳涂覆,在Cam. scan系列2ASEM中用背反射电子(BEI)和二次电 子成象(SEI)模式进行测定,或在Jeol64o0的某些 情况下,使用无窗能量分散光谱(EDS) 检测 工程第三方检测合同工程防雷检测合同植筋拉拔检测方案传感器技术课后答案检测机构通用要求培训 器.为 ? 46?FORElGNREFRACTORIES 0et.2005 Vt)l_30No.5 了定量水合程度,水合的铝粉被放置到冷却的硬性 树脂中,沿断面切开并抛光.在碳涂覆后,用 SEM和EDS测定铝/水合产物之间的界面 2.3与涂覆的或未涂覆的铝粉共存的石墨的 抗氧化性 为了比较未涂覆的铝粉和SiO:涂覆的铝粉对 石墨的抗氧化性的影响,lg未涂覆的铝粉或涂覆 的铝粉和10g石墨进行混合,将混合物在空气中加 热到1250?,加热速率为5K?min,,并保温 1.5h,之后自然冷却.通过石墨重量损失来评价抗 氧化性,从氧化率方程式中计算氧化率[氧化率 (%)=(重量损失/原始石墨重量)×100]. 3结果和讨论 3.1未水合的显微结构 图1示出了SEI显微图象和涂覆的金属铝粉. 在铝粉中(图1,a),板条状和圆形颗粒达50~Lm, 但许多颗粒直径<51xm.而在涂覆的铝粉中(图1, b),由于涂层,观察到了粗糙不平的表面. 图1水合作用试验前的SEI图像和涂覆的铝粉 3.2水合产物和水合的显微结构 图2中示出在60%水合36h后的未涂覆的和 涂覆的铝粉的XRD光谱.在未涂覆的铝粉试样中 鉴别出了A1(OH),(图2,a),而在涂覆的铝粉试 样中没有检测出水合产物相(图2,b).与这些 XRD结果相一致,在未涂覆的铝粉的水合显微结 构中,可以看到大范围的圆形和/或角形水合产物 相<图3,a)而在涂覆的铅粉中没有观察到水合 产物相的形成(图3,b).在图3(b)的显微结构中 发现了一些小颗粒,这些不是水合产物,如EDS 证实的,他们只含有Si,这意味着,他们多半来自 于原始复合凝胶.复合涂层的抗水合作用可以进一 步的由未涂覆的铝粉和涂覆的铝粉在水合后的断面 的BEI来检验(图3,C和d).由水合产物产生了 灰色对比度,而在残余的未水合的铝粉中产生了明 亮的对比度.在未涂覆的铝粉中保留着大量的水合 产物,但只有少量的未水合的铝(图3,C),而在 涂覆的铝粉中,没有观察到水合产物,其显微结构 主要是未水合的铝(图3,d).在图3(d)中可以看 到非常小的灰色对比度颗粒.然而,这些不是水合 产物,而是来自于原始复合凝胶,如EDS所证实 的.图2和图3中的结果显示,复合涂层显着改进 了铝粉的抗水合性能. 图2在60~C的水中水合36h后的未涂覆的铝粉 和涂覆的铝粉的XRD图 A=AI;B=拜耳体AI(OH), 图3在60~C水合36h后的未涂覆的铝粉和 涂覆的铝粉的显微图片 a)SEI,未涂覆的;b)$El,涂覆的; c)BEI,未涂覆的;d)BEI,涂覆的 2005年lO月 第30卷第5期国外耐火材料?47? 为了进一步检测涂覆的铝粉的抗水合性能,在 IO0~C下进行水合.IO0~C下水合36h后,通过 XRD检测,没有观察到水合相,在显微结构中也 没有观察到水合相. 以上的水合试验结果显示,由于涂覆了SiOz— PVA复合涂层,铝粉的抗水合性得到了显着改 善.这种改善得益于两个主要因素.热动力学方 面,Si一0一A1键合(在SiO:和Al之间形成的)比 A1—0一A1(铝的水合产物)更加有益,涂层实际上 覆盖了铝表面.在SiO凝胶结构中PVA的引进有 助于避免最终涂层中的裂纹形成(如在纯氧化物凝 胶涂层中经常观察到的),并填充了SiO凝胶颗粒 之间的空隙,所以对涂层有较好的屏蔽作用. 3.3未涂覆的铝和涂覆的铝作为抗氧化剂的比较 图4示出了石墨(G),G+10%未涂覆的铝粉 (简称UAG)和G+10%涂覆的铝粉(简称CAG)在空气中于1250~C下加热1.5h的氧化率.UAG和 CAG的氧化率低于G,指明未涂覆的铝粉和涂覆 的铝粉都可以保护石墨,避免其氧化.图4也显 示,UAG的氧化率近似于CAG,指明未涂覆的铝 粉和涂覆的铝粉显示出相似的抗氧化性.这些结果 以及以上讨论的水合试验结果都指明,铝粉上的 SiO—PVA复合涂层能有效改进铝的抗水合性能, 对铝作为抗氧化剂的使用没有负面影响.由于铝上 的复合涂层在低温下是连续的,可以改进抗水合 性.然而在高温,由于涂层中的PVA的有机物的分 解,开口通道,诸如开口气孑L和裂纹形成,使铝轻易 的通过,因此,可以作为有效的抗氧化剂.故涂覆一 定数量的SiO:一PVA复合涂层的铝粉作为抗氧化 剂,应用于含碳浇注料中是很有发展潜力的. 70 6O 誉5O 4o 盏30 20 lO 0 GUAGCAG / 图4在空气中1250~C氧化1.5h后.石墨(G),石 墨和未涂覆的铝粉(UAG),石墨和涂覆的铝粉 (CAG)的氧化率. 4结论 (1)铝粉上的SiO—PVA复合涂层有效的阻止 了铝的水合作用.在60~C或100~C的水中水合36h 后,未检测到明显的水合作用. (2)由复合涂层涂覆的铝粉显示出与未涂覆的 铝粉相似的抗氧化作用,指明涂层对抗氧化作用没 有负面影响.因此,由SiO一PVA复合涂层涂覆 的铝粉作为一个潜在的抗氧化剂,可用于含碳浇注 料中. 王刚编译自/(AdvancesinAppliedCeramics) 2005.?2:79—81 王晓阳校 收稿日期:2005—08—10 《国外耐火材料》光盘版征订启示 为给广大冶金,钢铁,玻璃,陶瓷,水泥,耐火材料等企业提供阅读《国外耐火材料》杂志的方便 条件,本刊将1976年至2002年的《国外耐火材料》近30年,约300期杂志全部刻录成光盘,全套光盘8 张,售价400元,外加邮费50元. 地址:辽宁省鞍山市胜利南路27号《国外耐火材料》编辑部邮编:114002 收款单位:鞍山焦耐设计研究总院图文制作中心电话:0412—5510206传真:0412—5534944 帐号:63010326104284开户行:建行鞍山分行营业部