[发明专利]红外辐射非晶涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于红外辐射材料技术领域，具体涉及一种红外辐射非晶涂层的制备方法。

背景技术

高发射红外辐射材料可以明显提高工业炉窑的热效率并达到节能效果。开展高发射红外辐射材料的研究和开发对我国发展低碳经济具有非常重要的现实意义，也符合我国产业政策的发展需求。

在红外辐射加热技术中，一般要求红外辐射材料的红外辐射主波长与被加热对象的吸收峰波长相对应。而随着温度升高，红外辐射的主波峰会向短波段移动，这就要求红外辐射材料在短波段具有比较高的发射率。近年来，尽管红外辐射材料的研究取得了较大进展，远红外区（6~25mm）的发射率已超过0.9，但在近红外区（0.76~3mm）和中红外区（3~6mm）材料的发射率还比较低，只有0.5左右，甚至更低，这成为了当前利用红外辐射节能材料提高热工设备热效率的瓶颈之一。

目前高温红外辐射涂层的使用方式是先将红外辐射材料制成涂料，然后将涂料刷涂或喷涂在基体表面，通过室温固化和高温固化获得红外辐射涂层(一种高温炉窑内壁、水冷壁表面喷刷涂料的施工工艺，CN1285876C；一种高温纳米远红外节能涂料，CN101550006A)。但该方法所制备的涂层在使用过程中存在几个难以克服的弊端：

1）涂层与基体通过粘接剂结合，结合强度一般只有5~7Mpa，结合强度低，抗热震能力差，长时间使用会导致粘结剂老化，从而导致涂层开裂、脱落，使用寿命短； 

2）由于涂层与金属基体采用粘接剂结合，高温下涂层与金属基体膨胀系数的差异会导致涂层开裂脱落，所以使用温度一般不能超过400℃，高温易脱落；

3）现有粘接剂一般呈酸性或碱性，导致红外辐射涂料本身对金属基体有一定的腐蚀性，破坏基体。

4）高温下涂层在中短红外波段的发射率偏低，只有0.5左右，其红外辐射主波长与被加热对象的吸收峰波长不对应，导致节能效果不明显。

发明内容

本发明旨在克服上述现有技术的不足，目的是提供一种周期短、能耗低和生产成本低的红外辐射非晶涂层的制备方法，所制备的红外辐射非晶涂层结合强度高、抗热震性能好、使用寿命长、使用温度高、红外发射率高、节能效果明显和能有效提高金属基体的抗腐蚀能力。

为了实现上述目的，本发明采用的制备步骤是：

步骤一、制备红外辐射粉料

将5~20wt%的氧化铁细粉、5~20wt%的氧化锰细粉、1~3wt%的氧化铜细粉、1~3wt%的氧化钴细粉、55~80wt%的堇青石细粉、1~3wt%的氧化镍细粉、1~3wt%的氧化钛细粉和1~3wt%的氧化铬细粉混合均匀，制得混合料。将制得的混合料装入匣钵，再将所述匣钵放入微波炉内，辐射加热，升温至1000~1250℃，保温30~60min，冷却，粉碎，过筛，制得150~300目的红外辐射粉料，备用。

步骤二、金属基体表面粗化处理

以石英砂、棕刚玉砂和金刚砂中的一种为喷砂用原料，对金属基体表面进行喷砂，得表面粗化处理后的金属基体。

步骤三、红外辐射非晶涂层的制备

将步骤一制备的红外辐射粉料装入等离子喷涂设备内，对粗化处理后的金属基体进行等离子喷涂，等离子喷涂的工艺参数为：电弧电流为300~600A，电弧电压为50~80V，喷枪与表面粗化处理后的金属基体表面的距离为70~150mm，送粉速率为20~60g/min，主气为Ar气，流量为35~80L/min，副气为氢气，流量为20~60L/min，红外辐射非晶涂层的厚度为100mm~500mm，制得红外辐射非晶涂层。

所述氧化铁细粉中的Fe₂O₃含量大于95wt%，粒度小于200目。

所述氧化锰细粉中的MnO₂含量大于95wt%，粒度小于200目。

所述氧化铜细粉中的CuO含量大于95wt%，粒度小于200目。

所述氧化钴细粉中的Co₂O₃含量大于95wt%，粒度小于200目。

所述堇青石细粉中的2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂含量大于95wt%，粒度小于200目。

所述氧化镍细粉中的NiO含量大于95wt%，粒度小于200目。

所述氧化钛细粉中的TiO₂含量大于95wt%，粒度小于200目。