專利名稱：紅外輻射非晶涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紅外輻射材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種紅外輻射非晶涂層的制備方法。
背景技術(shù)：
高發(fā)射紅外輻射材料可以明顯提高工業(yè)爐窯的熱效率并達到節(jié)能效果。開展高發(fā)射紅外輻射材料的研究和開發(fā)對我國發(fā)展低碳經(jīng)濟具有非常重要的現(xiàn)實意義，也符合我國產(chǎn)業(yè)政策的發(fā)展需求。在紅外輻射加熱技術(shù)中，一般要求紅外輻射材料的紅外輻射主波長與被加熱對象 的吸收峰波長相對應。而隨著溫度升高，紅外輻射的主波峰會向短波段移動，這就要求紅外輻射材料在短波段具有比較高的發(fā)射率。近年來，盡管紅外輻射材料的研究取得了較大進展，遠紅外區(qū)(6 25mm)的發(fā)射率已超過O. 9,但在近紅外區(qū)(O. 76 3mm)和中紅外區(qū)(3 6mm)材料的發(fā)射率還比較低，只有O. 5左右，甚至更低，這成為了當前利用紅外輻射節(jié)能材料提高熱工設(shè)備熱效率的瓶頸之一。目前高溫紅外輻射涂層的使用方式是先將紅外輻射材料制成涂料，然后將涂料刷涂或噴涂在基體表面，通過室溫固化和高溫固化獲得紅外輻射涂層(一種高溫爐窯內(nèi)壁、水冷壁表面噴刷涂料的施工工藝，CN1285876C ;一種高溫納米遠紅外節(jié)能涂料，CN101550006A)。但該方法所制備的涂層在使用過程中存在幾個難以克服的弊端
O涂層與基體通過粘接劑結(jié)合，結(jié)合強度一般只有5 7Mpa，結(jié)合強度低，抗熱震能力差，長時間使用會導致粘結(jié)劑老化，從而導致涂層開裂、脫落，使用壽命短；
2)由于涂層與金屬基體采用粘接劑結(jié)合，高溫下涂層與金屬基體膨脹系數(shù)的差異會導致涂層開裂脫落，所以使用溫度一般不能超過400°C，高溫易脫落；
3)現(xiàn)有粘接劑一般呈酸性或堿性，導致紅外輻射涂料本身對金屬基體有一定的腐蝕性，破壞基體。4)高溫下涂層在中短紅外波段的發(fā)射率偏低，只有O. 5左右，其紅外輻射主波長與被加熱對象的吸收峰波長不對應，導致節(jié)能效果不明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的是提供一種周期短、能耗低和生產(chǎn)成本低的紅外輻射非晶涂層的制備方法，所制備的紅外輻射非晶涂層結(jié)合強度高、抗熱震性能好、使用壽命長、使用溫度高、紅外發(fā)射率高、節(jié)能效果明顯和能有效提高金屬基體的抗腐蝕能力。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的制備步驟是
步驟一、制備紅外輻射粉料
將5 20wt%的氧化鐵細粉、5 20wt%的氧化錳細粉、I 3wt%的氧化銅細粉、I 3wt%的氧化鈷細粉、55 80wt%的堇青石細粉、I 3wt%的氧化鎳細粉、I 3wt%的氧化鈦細粉和I 3wt%的氧化鉻細粉混合均勻，制得混合料。將制得的混合料裝入匣缽，再將所述匣缽放入微波爐內(nèi)，輻射加熱，升溫至100(Tl25(TC，保溫3(T60min，冷卻，粉碎，過篩，制得150 300目的紅外輻射粉料，備用。步驟二、金屬基體表面粗化處理
以石英砂、棕剛玉砂和金剛砂中的一種為噴砂用原料，對金屬基體表面進行噴砂，得表面粗化處理后的金屬基體。步驟三、紅外輻射非晶涂層的制備
將步驟一制備的紅外輻射粉料裝入等離子噴涂設(shè)備內(nèi)，對粗化處理后的金屬基體進行等離子噴涂，等離子噴涂的工藝參數(shù)為電弧電流為30(Γ600Α，電弧電壓為5(T80V，噴槍與表面粗化處理后的金屬基體表面的距離為7(Tl50mm，送粉速率為2(T60g/min，主氣為Ar氣，流量為35 80L/min，副氣為氫氣，流量為2(T60L/min，紅外輻射非晶涂層的厚度為100mnT500mm,制得紅外福射非晶涂層。 所述氧化鐵細粉中的Fe2O3含量大于95wt%，粒度小于200目。所述氧化錳細粉中的MnO2含量大于95wt%，粒度小于200目。所述氧化銅細粉中的CuO含量大于95wt%，粒度小于200目。所述氧化鈷細粉中的Co2O3含量大于95wt%，粒度小于200目。所述堇青石細粉中的2Mg0 · 2A1203 · 5Si02含量大于95wt%，粒度小于200目。所述氧化鎳細粉中的NiO含量大于95wt%，粒度小于200目。所述氧化鈦細粉中的TiO2含量大于95wt%，粒度小于200目。所述氧化鉻細粉中的Cr2O3含量大于95wt%，粒度小于200目。所述金屬基體為鐵質(zhì)，鋁質(zhì)和銅質(zhì)材料中的一種。由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有以下優(yōu)點
)本發(fā)明采用微波加熱固相反應合成紅外輻射粉料，反應溫度較傳統(tǒng)方式低100°c以
上，反應時間僅為傳統(tǒng)生產(chǎn)紅外輻射材料的方法的一半以下，具有周期短、能耗低和生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢。②本發(fā)明的微波體加熱效應和非熱效應加速了元素的擴散，使難以摻雜遷移的Mn4+Xu2+和Co3+很容易進入Fe的晶格，形成強摻雜效應，從而獲得結(jié)構(gòu)復雜、晶格畸變大和對中短波段紅外波響應積極的紅外輻射材料。f,本發(fā)明采用等離子噴涂能導致紅外輻射非晶涂層與金屬基體之間形成部分冶
金結(jié)合，結(jié)合強度達40Mpa以上，明顯高于采用涂料方式形成的涂層，形成的涂層抗熱震性能好，使用溫度高，使用壽命長。震:本發(fā)明采用等離子噴涂工藝制備的紅外輻射涂層呈非晶結(jié)構(gòu)，對紅外波響應積極，在中短波段紅外輻射率非常高，具有優(yōu)異的紅外輻射特性。本發(fā)明采用等離子噴涂工藝制備的紅外輻射涂層致密度高，孔隙少，對金屬基體形成有效包覆，形成的陶瓷相為非晶結(jié)構(gòu)，能有效提高金屬基體的抗腐蝕能力。
因此，本發(fā)明具有周期短、能耗低和生產(chǎn)成本低的特點，所制備的紅外輻射非晶涂層結(jié)合強度高、抗熱震性能好、使用壽命長、使用溫度高、紅外發(fā)射率高和能有效提高金屬基體的抗腐蝕能力。


圖1是本發(fā)明制備的一種紅外輻射非晶涂層的XRD圖譜；
圖2是圖1所述的一種紅外輻射非晶涂層的的紅外發(fā)射率譜 圖3是圖1所述的一種紅外輻射非晶涂層的SEM照片。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做進一步的描述，并非對其保護范圍的限制
為避免重復、先將本具體實施方式
所涉及原料統(tǒng)一描述如下，實施例中不再贅述
氧化鐵細粉中的Fe2O3含量大于95wt%，粒度小于200目；
氧化錳細粉中的MnO2含量大于95wt%，粒度小于200目；
氧化銅細粉中的CuO含量大于95wt%，粒度小于200目；
氧化鈷細粉中的Co2O3含量大于95wt%，粒度小于200目；
堇青石細粉中的2Mg0 · 2A1203 · 5Si02含量大于95wt%，粒度小于200目；
氧化鎳細粉中的NiO含量大于95wt%，粒度小于200目；
氧化鈦細粉中的TiO2含量大于95wt%，粒度小于200目；
氧化鉻細粉中的Cr2O3含量大于95wt%，粒度小于200目。實施例1
一種紅外輻射非晶涂層的制備方法，該制備方法的具體步驟是
步驟一、制備紅外輻射粉料
將5 10wt%的氧化鐵細粉、5 10wt%的氧化錳細粉、I 2wt%的氧化銅細粉、I 2wt%的氧化鈷細粉、75 80wt%的堇青石細粉、I 2wt%的氧化鎳細粉、I 2wt%的氧化鈦細粉和I 2wt%的氧化鉻細粉混合均勻，制得混合料。將制得的混合料裝入匣缽，再將所述匣缽放入微波爐內(nèi)，輻射加熱，升溫至100(Tl05(TC，保溫5(T60min，冷卻，粉碎，過篩，制得150 200目的紅外輻射粉料，備用。步驟二、金屬基體表面粗化處理
以石英砂為噴砂用原料，對金屬基體表面進行噴砂，得表面粗化處理后的金屬基體。步驟三、紅外輻射非晶涂層的制備
將步驟一制備的紅外輻射粉料裝入等離子噴涂設(shè)備內(nèi)，對粗化處理后的金屬基體進行等離子噴涂，等離子噴涂的工藝參數(shù)為電弧電流為30(Γ400Α，電弧電壓為5(T60V，噴槍與表面粗化處理后的金屬基體表面的距離為7(T90mm，送粉速率為2(T30g/min，主氣為Ar氣，流量為35 45L/min，副氣為氫氣，流量為2(T30L/min，紅外輻射非晶涂層的厚度為100 200_，制得紅外輻射非晶涂層。實施例2
一種紅外輻射非晶涂層的制備方法，該制備方法的具體步驟是步驟一、制備紅外輻射粉料
將l(Tl5wt%的氧化鐵細粉、l(Tl5wt%的氧化錳細粉、2 3wt%的氧化銅細粉、2 3wt%的氧化鈷細粉、6(T70wt%的堇青石細粉、2^3wt%的氧化鎳細粉、2^3wt%的氧化鈦細粉和2^3wt%的氧化鉻細粉混合均勻，制得混合料。將制得的混合料裝入匣缽，再將所述匣缽放入微波爐內(nèi)，輻射加熱，升溫至105(Tll0(TC，保溫4(T50min，冷卻，粉碎，過篩，制得200 250目的紅外輻射粉料，備用。步驟二、金屬基體表面粗化處理 以棕剛玉砂為噴砂用原料，對金屬基體表面進行噴砂，得表面粗化處理后的金屬基體。步驟三、紅外輻射非晶涂層的制備
將步驟一制備的紅外輻射粉料裝入等離子噴涂設(shè)備內(nèi)，對粗化處理后的金屬基體進行等離子噴涂，等離子噴涂的工藝參數(shù)為電弧電流為40(Γ500Α，電弧電壓為6(T70V，噴槍與表面粗化處理后的金屬基體表面的距離為9(Tll0mm，送粉速率為3(T40g/min，主氣為Ar氣，流量為45 55L/min，副氣為氫氣，流量為3(T40L/min，紅外輻射非晶涂層的厚度為200 300mm,制得紅外福射非晶涂層。實施例3
一種紅外輻射非晶涂層的制備方法，該制備方法的具體步驟是
步驟一、制備紅外輻射粉料
將15 20wt%的氧化鐵細粉、15 20wt%的氧化錳細粉、I 2wt%的氧化銅細粉、I 2wt%的氧化鈷細粉、55 60wt%的堇青石細粉、Γ2 %的氧化鎳細粉、Γ2 %的氧化鈦細粉和r2wt%的氧化鉻細粉混合均勻，制得混合料。將制得的混合料裝入匣缽，再將所述匣缽放入微波爐內(nèi)，輻射加熱，升溫至110(Tll5(TC，保溫5(T60min，冷卻，粉碎，過篩，制得250 300目的紅外輻射粉料，備用。步驟二、金屬基體表面粗化處理
以金剛砂為噴砂用原料，對金屬基體表面進行噴砂，得表面粗化處理后的金屬基體。步驟三、紅外輻射非晶涂層的制備
將步驟一制備的紅外輻射粉料裝入等離子噴涂設(shè)備內(nèi)，對粗化處理后的金屬基體進行等離子噴涂，等離子噴涂的工藝參數(shù)為電弧電流為50(Γ600Α，電弧電壓為7(T80V，噴槍與表面粗化處理后的金屬基體表面的距離為ll(Tl30mm，送粉速率為4(T50g/min，主氣為Ar氣，流量為55 65L/min，副氣為氫氣，流量為4(T50L/min，紅外輻射非晶涂層的厚度為30(T400mm,制得紅外福射非晶涂層。實施例4
一種紅外輻射非晶涂層的制備方法，該制備方法的具體步驟是
步驟一、制備紅外輻射粉料
將5 10wt%的氧化鐵細粉、5 10wt%的氧化錳細粉、2. 5 3wt%的氧化銅細粉、2. 5 3wt%的氧化鈷細粉、7(T75wt%的堇青石細粉、2 3wt%的氧化鎳細粉、2 3wt%的氧化鈦細粉和2^3wt%的氧化鉻細粉混合均勻，制得混合料。將制得的混合料裝入匣缽，再將所述匣缽放入微波爐內(nèi)，輻射加熱，升溫至115(Tl200°C，保溫3(T40min，冷卻，粉碎，過篩，制得150 200目的紅外輻射粉料，備用。步驟二、金屬基體表面粗化處理以棕剛玉砂為噴砂用原料，對金屬基體表面進行噴砂，得表面粗化處理后的金屬基體。步驟三、紅外輻射非晶涂層的制備
將步驟一制備的紅外輻射粉料裝入等離子噴涂設(shè)備內(nèi)，對粗化處理后的金屬基體進行等離子噴涂，等離子噴涂的工藝參數(shù)為電弧電流為50(Γ600Α，電弧電壓為7(T80V，噴槍與表面粗化處理后的金屬基體表面的距離為13(Tl50mm，送粉速率為5(T60g/min，主氣為Ar氣，流量為65 80L/min，副氣為氫氣，流量為5(T60L/min，紅外輻射非晶涂層的厚度為40(T500mm，制得紅外輻射非晶涂層。實施例5
一種紅外輻射非晶涂層的制備方法，該制備方法的具體步驟是
步驟一、制備紅外輻射粉料
將l(Tl5wt%的氧化鐵細粉、l(Tl5wt%的氧化錳細粉、2 2. 5wt%的氧化銅細粉、
2.5 3wt%的氧化鈷細粉、6(T70wt%的堇青石細粉、I 2wt%的氧化鎳細粉、2 3wt%的氧化鈦細粉和廣2被％的氧化鉻細粉混合均勻，制得混合料。將制得的混合料裝入匣缽，再將所述匣缽放入微波爐內(nèi)，輻射加熱，升溫至120(Tl250°C，保溫4(T50min，冷卻，粉碎，過篩，制得150^200目的紅外輻射粉料，備用。步驟二、金屬基體表面粗化處理
以金剛砂為噴砂用原料，對金屬基體表面進行噴砂，得表面粗化處理后的金屬基體。步驟三、紅外輻射非晶涂層的制備
將步驟一制備的紅外輻射粉料裝入等離子噴涂設(shè)備內(nèi)，對粗化處理后的金屬基體進行等離子噴涂，等離子噴涂的工藝參數(shù)為電弧電流為40(Γ500Α，電弧電壓為6(T70V，噴槍與表面粗化處理后的金屬基體表面的距離為9(Tll0mm，送粉速率為4(T50g/min，主氣為Ar氣，流量為65 80L/min，副氣為氫氣，流量為5(T60L/min，紅外輻射非晶涂層的厚度為20(T300mm，制得紅外輻射非晶涂層。
權(quán)利要求
1.一種紅外輻射非晶涂層的制備方法，其特征在于該制備方法的步驟是步驟一、制備紅外輻射粉料將5 20wt%的氧化鐵細粉、5 20wt%的氧化錳細粉、I 3wt%的氧化銅細粉、I 3wt%的氧化鈷細粉、55 80wt%的堇青石細粉、I 3wt%的氧化鎳細粉、I 3wt%的氧化鈦細粉和I 3wt%的氧化鉻細粉混合均勻，制得混合料；將制得的混合料裝入匣缽，再將所述匣缽放入微波爐內(nèi)，輻射加熱，升溫至100(Tl25(TC，保溫3(T60min，冷卻，粉碎，過篩，制得150 300目的紅外輻射粉料，備用；步驟二、金屬基體表面粗化處理以石英砂、棕剛玉砂和金剛砂中的一種為噴砂用原料，對金屬基體表面進行噴砂，得表面粗化處理后的金屬基體；步驟三、紅外輻射非晶涂層的制備將步驟一制備的紅外輻射粉料裝入等離子噴涂設(shè)備內(nèi)，對粗化處理后的金屬基體進行等離子噴涂，等離子噴涂的工藝參數(shù)為電弧電流為30(Γ600Α，電弧電壓為5(T80V，噴槍與表面粗化處理后的金屬基體表面的距離為7(Tl50mm，送粉速率為2(T60g/min，主氣為Ar氣，流量為35 80L/min，副氣為氫氣，流量為2(T60L/min，紅外輻射非晶涂層的厚度為100mnT500mm,制得紅外福射非晶涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外輻射非晶涂層的制備方法，其特征在于所述氧化鐵細粉中的Fe2O3含量大于95wt%，粒度小于200目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外輻射非晶涂層的制備方法，其特征在于所述氧化錳細粉中的MnO2含量大于95wt%，粒度小于200目。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外輻射非晶涂層的制備方法，其特征在于所述氧化銅細粉中的CuO含量大于95wt%，粒度小于200目。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外輻射非晶涂層的制備方法，其特征在于所述氧化鈷細粉中的Co2O3含量大于95wt%,粒度小于200目。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外輻射非晶涂層的制備方法，其特征在于所述堇青石細粉中的2Mg0 · 2A1203 · 5Si02含量大于95wt%，粒度小于200目。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外輻射非晶涂層的制備方法，其特征在于所述氧化鎳細粉中的NiO含量大于95wt%，粒度小于200目。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外輻射非晶涂層的制備方法，其特征在于所述氧化鈦細粉中的TiO2含量大于95wt%，粒度小于200目。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外輻射非晶涂層的制備方法，其特征在于所述氧化鉻細粉中的Cr2O3含量大于95wt%,粒度小于200目。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紅外輻射非晶涂層的制備方法，其特征在于所述金屬基體為鐵質(zhì)，鋁質(zhì)和銅質(zhì)材料中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紅外輻射非晶涂層的制備方法。其技術(shù)方案是將5~20wt%的氧化鐵細粉、5~20wt%的氧化錳細粉、1~3wt%的氧化銅細粉、1~3wt%的氧化鈷細粉、55~80wt%的堇青石細粉、1~3wt%的氧化鎳細粉、1~3wt%的氧化鈦細粉和1~3wt%的氧化鉻細粉混合均勻；將混合料裝入匣缽后置入微波爐內(nèi)，升溫至1000~1250℃，保溫30~60min，粉碎，制得紅外輻射粉料。然后用紅外輻射粉料對粗化處理后的金屬基體進行等離子噴涂，紅外輻射非晶涂層的厚度為100mm~500mm，制得紅外輻射非晶涂層。本發(fā)明方法具有周期短和生產(chǎn)成本低的特點，所制備的紅外輻射非晶涂層結(jié)合強度高、抗腐蝕能力強、抗熱震性能好、壽命長、使用溫度高和紅外發(fā)射率高。
文檔編號C23C4/10GK103014591SQ201210550658
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月18日
發(fā)明者樊希安, 胡曉明 申請人:蘇州賽格瑞新材料有限公司