【摘 要】
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有机硅涂料被广泛应用于烟囱、排烟管道、燃烧室等高温环境下使用的设备中。有机硅树脂在200℃以上会发生热解形成具有良好耐高温性能的-Si-O-Si-结构,但热解同时会导致有机组分体积收缩,形成孔洞等氧化扩散通道,引起涂层失效。本文通过添加活性填料、耐高温填料等对有机硅进行纳米改性,以304不锈钢为基体制备有机硅耐高温、抗热腐蚀涂层,并对改性有机硅涂层的防护机理进行讨论分析。改变活性填料（纳米Al、纳
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有机硅涂料被广泛应用于烟囱、排烟管道、燃烧室等高温环境下使用的设备中。有机硅树脂在200℃以上会发生热解形成具有良好耐高温性能的-Si-O-Si-结构,但热解同时会导致有机组分体积收缩,形成孔洞等氧化扩散通道,引起涂层失效。本文通过添加活性填料、耐高温填料等对有机硅进行纳米改性,以304不锈钢为基体制备有机硅耐高温、抗热腐蚀涂层,并对改性有机硅涂层的防护机理进行讨论分析。改变活性填料（纳米Al、纳米Ti）和耐高温填料（纳米ZrO2、纳米Al2O3、Si C和低熔点玻璃粉）的配比制备改性有机硅涂层,并且在600℃、600℃固态氯化钠+水蒸气和盐雾-400℃循环腐蚀环境下测试其氧化腐蚀行为。结果表明:填料配比不同时,有机硅涂层在600℃高温环境下表现出不同的抗氧化行为,活性填料的氧化物与形成其氧化物消耗金属的体积比值（PBR）过高易导致涂层与基体产生热失配从而发生剥落;纳米Al、纳米Zr O2、纳米Al2O3、Si C和低熔点玻璃粉的质量配比为10:7:3:7:3时,涂层样品经600℃氧化1000h后,304不锈钢产生的氧化膜仅为0.7～0.8μm,抗高温氧化性能最佳;有机硅涂层在600℃固态氯化钠+水蒸气腐蚀400h和盐雾-400℃循环腐蚀环境下15周期测试后,宏观形貌表明涂层均发生剥落。通过中性盐雾实验筛选出表现良好的纳米ZrO2、纳米TiO2、SiC和铜铬黑作为主要填料制备改性有机硅涂层,并在600℃固态氯化钠+水蒸气和盐雾-400℃循环腐蚀环境下测试其氧化腐蚀行为。结果表明:304不锈钢在600℃固态氯化钠与水蒸气环境中氧化400h后形成的氧化膜厚度为14.3μm,在盐雾-400℃循环腐蚀环境下36个周期后形成的氧化膜厚度为7.8～11.3μm;添加5wt.%纳米Zr O2的纳米改性有机硅涂层,在600℃固态氯化钠+水蒸气环境下400h生成的氧化膜仅为0.86μm,在盐雾-400℃循环腐蚀环境下36个周期则未观察到有氧化膜生成;以Si C为主要填料的纳米改性有机硅涂层,在600℃固态氯化钠+水蒸气环境下400h产生大量孔洞而失效,在盐雾-400℃循环腐蚀环境下,15周期涂层未发现明显孔洞及氧化膜,36周期涂层中有大量孔洞产生。通过纳米改性后的有机硅涂层实现在600℃、600℃固态氯化钠+水蒸气和盐雾-400℃循环腐蚀环境下的长期服役。该论文有图38幅,表12个,参考文献85篇。
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