[发明专利]一种红外辐射涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及节能材料领域，具体涉及一种用于金属表面的红外辐射涂料及其制备方法。

背景技术

红外辐射涂料是一种能够提高锅炉、加热炉等工业窑炉的能源利用率，起到节能降耗作用的功能材料。将红外辐射涂料涂覆在窑炉加热体和炉壁表面，可以增强炉内的辐射传热效率，改善炉内的温度均匀性，提高能源利用效率和热效率。

国外比较著名的红外涂料主要有英国CRC公司的ET-4，美国CRC-10A，日本的CRC1100、1150。尽管我国红外辐射涂料的研发与应用起步较晚，但经过近20年的技术积累，我国的红外辐射涂料也取得了很大的发展，红外辐射涂料在民用及军用领域的应用日益广泛。在红外辐射材料的研究与应用发展过程中，红外辐射涂料一直存在着两大技术瓶颈：一是涂料发射率不稳定，随温度升高，发射波长向短波段移动，如英国ET-4涂料在400℃时发射率大于0.9，而在1000℃时为0.84，短波段的高发射率红外材料有待开发涂层；二是涂料与基体的附着力差，容易脱落，尤其是与金属基体的结合能力较为不理想，涂层在使用过程中从金属基体表面脱落的现象时有发生，如英国ET-4涂料在金属表面应用温度不能超过1100℃，否则脱落。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种红外辐射涂料以及其制备方法，所述红外辐射涂料，具有优良的红外辐射性能和高温稳定性，与耐热钢等金属基体结合牢固，在1000～1200℃高温下长期使用不开裂，不脱落，耐腐蚀，抗热震性能优良。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种红外辐射涂料，它由复合红外辐射料和有机-无机粘结剂按100:(175～300)的质量比混合而成；其中，复合红外辐射料中各原料所占质量百分比为：尖晶石结构红外辐射粉料40～70％、刚玉粉5～20％、SiO₂粉5～20％、堇青石粉5～20％和釉粉1～5％。

按上述方案，所述尖晶石结构红外辐射粉料的制备方法包括如下步骤：

1)按配比称取各原料，各原料及其所占质量百分比为：FeTiO₃ 35～65％、Fe₂O₃ 1～20％、MnO₂ 1～15％、Co₂O₃ 1～15％、CuO 1～15％、Cr₂O₃ 1～20％，将称取的原料混合并进行旋转湿混后干燥，得混合料；

2)将所得混合料置于石墨反应器并放入大电流脉冲反应合成装置中，在真空状态下对石墨反应器直接施加脉冲电流，加热至950～1250℃保温5～30min，自然冷却后得含尖晶石结构的合成粉体；

3)将步骤2)所得合成粉体进行球磨至粒度≤2μm，即得所述的尖晶石结构红外辐射粉料。

按上述方案，所述旋转湿混步骤的湿混时间不少于12小时。

优选的，所述旋转湿混步骤采用无水乙醇为分散介质。

按上述方案，步骤2)中所述加热速率为50～400℃/min。

按上述方案，所述球磨过程以氧化铝为磨球介质，球料比为30～35:1，转速为250～350r/min，时间为24～36h。

按上述方案，所述真空条件的真空度≤10Pa。

按上述方案，所述复合红外辐射料的制备包括如下步骤：

1)按配比称取各原料，各原料及其所占质量百分比为：尖晶石结构红外辐射粉料40～70％、刚玉粉5～20％、SiO₂ 5～20％、堇青石5～20％、釉粉1～5％，将称取的原料混合均匀后压制成块坯，然后升温至1200～1400℃保温1～5小时，使尖晶石型高辐射粉体与硅酸盐矿物进行复合，得含多相复合结构的红外辐射材料；

2)将所得含多相复合结构的红外辐射材料破碎后放入球磨罐中，进行高能球磨至粒度≤2μm，即得所述复合红外辐射料(尖晶石-硅酸盐复合红外辐射料组分)。

按上述方案，所述球磨过程以氧化铝为磨球介质，球料比为30～35:1，转速为250～350r/min，时间为24～36h。

按上述方案，所述有机-无机粘结剂组分由硅铬铝复合溶胶、硅酸酯和硝酸钾混合而成，各组分所占质量百分比为：硅铬铝复合溶胶80-95％、硅酸酯1-15％、硝酸钾1-15％。

按上述方案，所述硅铬铝复合溶胶由重量百分比分别为80～90％的硅溶胶、2～5％的铬酐和8～10％的铝溶胶组成。