一種紅外高發(fā)射率涂層材料及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種紅外高發(fā)射率涂層材料，所述涂層材料由紅外高發(fā)射率粉體材料與膠體材料混合制作而成；其中紅外高發(fā)射率粉體材料由鐵礦渣、氧化鐵、氧化錳、氧化鋯、氧化鉻與碳化硅按一定重量比經(jīng)球磨混料、高溫預(yù)燒、超細(xì)化處理工藝制作而成；所述膠體材料由水、水玻璃、羧甲基纖維素和超細(xì)二氧化硅按一定重量比混合制作而成。該涂層材料具有紅外發(fā)射率高且穩(wěn)定、不易老化，涂層與基體結(jié)合力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種紅外高發(fā)射率涂層材料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及高溫爐涂層材料【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種紅外高發(fā)射率涂層材料及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，紅外高發(fā)射率涂層材料是應(yīng)用于工業(yè)高溫窯爐上的節(jié)能材料，不僅能夠提高爐膛內(nèi)壁的發(fā)射率，改善加熱均勻性，提高熱量利用率，而且可以增強(qiáng)爐膛內(nèi)壁表面強(qiáng)度，起到保護(hù)爐膛內(nèi)壁的作用，延長(zhǎng)窯爐使用壽命。國(guó)內(nèi)外對(duì)高發(fā)射率涂料都進(jìn)行了大量研究，并開發(fā)了很多產(chǎn)品。例如，美國(guó)CRC公司生產(chǎn)的以鋯英石、Si02、Al2O3為主的紅外高發(fā)射率涂料，日本日上公司生產(chǎn)的主要成分為Si02、A1203、Fe2O3> Cr2O3的紅外高發(fā)射率涂料，北京聯(lián)合榮大工程材料有限責(zé)任公司生產(chǎn)的“RJT-2高溫節(jié)能涂層”，河南許昌市紅外技術(shù)研究所生產(chǎn)的“HS-2-1系列”高發(fā)射涂料等。
[0003]上述現(xiàn)有技術(shù)的產(chǎn)品都以金屬氧化物體系為主，配合少量添加劑，經(jīng)高溫煅燒，破碎處理后與粘結(jié)劑配合使用，高溫發(fā)射率可達(dá)0.9左右，現(xiàn)有的這些涂料雖然有一定節(jié)能效果，但還存在著一 些問題，例如涂層發(fā)射率隨時(shí)間衰減，影響使用壽命；涂層與基體結(jié)合力不足，使用一段時(shí)間后易剝離、脫落，制約了涂料在工業(yè)窯爐上的應(yīng)用，同時(shí)成本與售價(jià)高，每公斤價(jià)格普遍在百元以上，工業(yè)窯爐大量使用成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種紅外高發(fā)射率涂層材料及制備方法，該涂層材料具有紅外發(fā)射率高且穩(wěn)定、不易老化，涂層與基體結(jié)合力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
[0005]一種紅外高發(fā)射率涂層材料，所述涂層材料由紅外高發(fā)射率粉體材料與膠體材料混合制作而成；
[0006]其中，所述紅外高發(fā)射率粉體材料由鐵礦渣、氧化鐵、氧化錳、氧化鋯、氧化鉻與碳化硅按一定重量比經(jīng)球磨混料、高溫預(yù)燒、超細(xì)化處理工藝制作而成；
[0007]所述膠體材料由水、水玻璃、羧甲基纖維素和超細(xì)二氧化硅按一定重量比混合制作而成。
[0008]所述紅外高發(fā)射率粉體材料的原料配方按各組分的重量百分?jǐn)?shù)如下:
[0009]鐵礦渣:45-75% ;氧化鐵:0-10% ;氧化錳:5_15% ;氧化鋯:5_15% ;氧化鉻:5_15% ；碳化娃:5_15%。
[0010]所述鐵礦渣的主要成分包括85-90%的二氧化硅、5-10%的氧化鐵以及5%左右的鎂Mg、鋁Al、鈣Ca的金屬氧化物。
[0011]所述膠體材料各組分的重量百分?jǐn)?shù)如下:
[0012]水:55-85% ;水玻璃:15-30% ;羧甲基纖維素:1_3% ;超細(xì)二氧化硅3_10%。
[0013]所述超細(xì)二氧化硅為粒徑分布在數(shù)個(gè)納米至150納米之間、且平均粒徑為數(shù)十納米的粉體材料；[0014]所述水玻璃能由磷酸二氫鋁代替，其中所述磷酸二氫鋁的重量百分比為10-20%，且水的重量百分比為60-85%，而其它原料的配比保持不變。
[0015]一種紅外高發(fā)射率涂層材料的制備方法，所述制備方法包括:
[0016]按一定的重量百分比稱量制作紅外高發(fā)射率粉體材料的原料，加入球磨機(jī)球磨、并混合均勻，其中所述紅外高發(fā)射率粉體材料的原料的重量百分?jǐn)?shù)為:鐵礦渣:45-75% ;氧化鐵:0-10% ;氧化錳:5-15% ;氧化鋯:5-15% ;氧化鉻:5-15% ;碳化硅:5_15% ；
[0017]將球磨后的粉體材料在1200°C高溫下熱處理8小時(shí)以上，將熱處理后的粉體材料再次球磨、超細(xì)化處理，直至得到的粉體材料的顆粒尺寸在I微米以下；[0018]按一定的重量百分比稱量制作膠體材料的原材料，加入攪拌機(jī)，攪拌均勻至具有一定粘度的膠體材料，其中所述膠體材料的原材料各組分的重量百分?jǐn)?shù)為:水:55-85% ;水玻璃:15-30% ;羧甲基纖維素:1-3% ;超細(xì)二氧化硅3-10% ；
[0019]將所制得的紅外高發(fā)射率粉體材料與膠體材料按照重量比為1:2.5~3.5的比例混合，攪拌均勻，最終制得紅外高發(fā)射率涂層材料。
[0020]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，該涂層材料具有紅外發(fā)射率高且穩(wěn)定、不易老化，涂層與基體結(jié)合力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。
[0022]圖1為本發(fā)明實(shí)施例所述紅外高發(fā)射率涂層材料的制備方法流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024]本發(fā)明實(shí)施例所述紅外高發(fā)射率涂層材料由紅外高發(fā)射率粉體材料與膠體材料混合制作而成；
[0025]其中，所述紅外高發(fā)射率粉體材料由鐵礦渣、氧化鐵、氧化錳、氧化鋯、氧化鉻與碳化硅按一定重量比經(jīng)球磨混料、高溫預(yù)燒、超細(xì)化處理工藝制作而成；
[0026]所述膠體材料由水、水玻璃、羧甲基纖維素和超細(xì)二氧化硅按一定重量比混合制作而成。
[0027]在具體實(shí)現(xiàn)中，所述紅外高發(fā)射率粉體材料的原料配方按各組分的重量百分?jǐn)?shù)如下:
[0028]鐵礦渣:45-75% ;氧化鐵:0_10% ;氧化錳:5_15% ;氧化鋯:5_15% ;氧化鉻:5_15% ；碳化娃:5_15%。
[0029]所述鐵礦渣的主要成分包括85-90%的二氧化硅、5-10%的氧化鐵以及5%左右的鎂Mg、鋁Al、鈣Ca的金屬氧化物。因此，上述紅外高發(fā)射率粉體材料的原料配方中的鐵礦渣能用相應(yīng)比例的二氧化硅和氧化鐵粉體材料替代。
[0030]以上制作紅外高發(fā)射率粉體材料的原材料均為200目左右的粉體，除鐵礦渣以外，其它材料的純度為95%左右的工業(yè)級(jí)原料，其中鐵礦渣的主要成分是二氧化硅和少量的Fe、Mg、Al、Ca等金屬氧化物，因此，上述紅外高發(fā)射率粉體材料配方中的鐵礦渣還可以用相應(yīng)比例的二氧化硅和氧化鐵粉體材料替代。
[0031]具體實(shí)現(xiàn)中，所述膠體材料各組分的重量百分?jǐn)?shù)如下:
[0032]水:55-85% ;水玻璃:15-30% ;羧甲基纖維素:1_3% ;超細(xì)二氧化硅3_10%。
[0033]另外，所述超細(xì)二氧化硅為粒徑分布在數(shù)個(gè)納米至150納米之間、且平均粒徑為數(shù)十納米的粉體材料；
[0034]所述水玻璃能由磷酸二氫鋁代替，其中所述磷酸二氫鋁的重量百分比為10-20%，且水的重量百分比為60-85%，而其它原料的配比保持不變。
[0035]在具體使用中，上述制得的紅外高發(fā)射率涂層材料的施工工藝可以為:
[0036]1.先將爐膛內(nèi)壁表面清潔，去除灰塵雜質(zhì)；
[0037]2.在對(duì)爐膛內(nèi)壁預(yù)處理，使用I~10%濃度的水玻璃溶液噴涂于內(nèi)壁；
[0038]3.然后涂刷或噴涂制得的紅外高發(fā)射率涂層材料，厚度在0.1~Imm之間；
[0039]4.對(duì)爐膛預(yù)熱，窯爐加熱到600°C~1100°C，保溫12小時(shí)以上。
[0040]基于上述的紅外高發(fā)射率涂層材料，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種紅外高發(fā)射率涂層材料的制備方法，如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例所述紅外高發(fā)射率涂層材料的制備方法流程示意圖，所述制備方法包括:
[0041]步驟11:按一定的重量百分比稱量制作紅外高發(fā)射率粉體材料的原料，加入球磨機(jī)球磨、并混合均勻
[0042]在該步驟中，所述紅外高發(fā)射率粉體材料的原料的重量百分?jǐn)?shù)為:鐵礦渣:45-75% ;氧化鐵:0-10% ;氧化錳:5-15% ;氧化鋯:5_15% ;氧化鉻:5_15% ;碳化硅:5_15%。
[0043]步驟12:將球磨后的粉體材料在1200°C高溫下熱處理8小時(shí)以上，將熱處理后的粉體材料再次球磨、超細(xì)化處理，直至得到的粉體材料的顆粒尺寸在I微米以下
[0044]步驟13:按一定的重量百分比稱量制作膠體材料的原材料，加入攪拌機(jī)，攪拌均勻至具有一定粘度的膠體材料
[0045]在該步驟中，所述膠體材料的原材料各組分的重量百分?jǐn)?shù)為:水:55-85% ;水玻璃:15-30% ;羧甲基纖維素:1-3% ;超細(xì)二氧化硅3-10%。
[0046]步驟14:將所制得的紅外高發(fā)射率粉體材料與膠體材料按照重量比為1:2.5~
3.5的比例混合，攪拌均勻，最終制得紅外高發(fā)射率涂層材料。
[0047]下面以具體的實(shí)例對(duì)上述制備過程進(jìn)行描述:
[0048]實(shí)施例1
[0049]1.稱取鐵礦洛2kg,氧化鐵0.4kg,氧化猛0.4kg,氧化錯(cuò)0.4kg,氧化鉻0.4kg、碳化硅0.4kg，加入球磨機(jī)，研磨數(shù)小時(shí)，使粉料混合均勻。
[0050]2.將球磨混合后的粉體在高溫1200°C下熱處理12小時(shí) ，得到紅外高發(fā)射率粉體材料。
[0051]3.待熱處理結(jié)束后降溫至常溫，將粉體進(jìn)行球磨數(shù)小時(shí)得到粒徑在I微米以下的超細(xì)粉體。
[0052]4.再稱取IOkg水，2.5kg水玻璃，0.125kg羧甲基纖維素，0.5kg超細(xì)二氧化硅，放入攪拌機(jī)，攪拌至粘稠狀膠體材料。
[0053]5.按重量比例1:3稱取紅外高發(fā)射率粉體材料與膠體材料，攪拌混合均勻，即得到可以使用的紅外高發(fā)射率涂層材料。
[0054]實(shí)施例2
[0055]1.稱取二氧化硅1.8kg,氧化鐵0.6kg,氧化錳0.4kg,氧化鋯0.4kg,氧化鉻
0.4kg、碳化娃0.4kg,加入球磨機(jī),研磨并混合均勻。
[0056]2.將混合后的粉體在高溫1200°C下熱處理12小時(shí)，得到紅外高發(fā)射率粉體材料。
[0057]3.待熱處理結(jié)束后將粉體進(jìn)行球磨得到I微米以下的超細(xì)化粉體。
[0058]4.稱取IOkg水，2kg磷酸二氫鋁，0.125kg羧甲基纖維素，0.5kg超細(xì)二氧化硅，放入攪拌機(jī)，攪拌至粘稠狀膠體材料。
[0059]5.按重量比例1:3稱取紅外高發(fā)射率粉體材料與膠體材料，攪拌混合均勻，即得到可以使用的紅外高發(fā)射率涂層材料。
[0060]按照上述流程制得的紅外高發(fā)射率涂層材料經(jīng)測(cè)試，在800°C時(shí)半球全發(fā)射率在
0.91以上；涂層與基體結(jié)合牢固，不易掉渣，并可長(zhǎng)期工作在1100°C，耐火焰沖刷，耐急冷急熱；在鋼化玻璃窯爐(BT爐的爐膛頂部和側(cè)壁)內(nèi)實(shí)際使用，節(jié)能效率達(dá)到8%以上。
[0061]綜上所述，該涂層材料具有紅外發(fā)射率高且穩(wěn)定、不易老化，涂層與基體結(jié)合力強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)，價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)；在高溫窯爐爐膛內(nèi)使用后不僅可以節(jié)能，而且能夠保護(hù)爐膛，延長(zhǎng)窯爐使用壽命。
[0062]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種紅外高發(fā)射率涂層材料,其特征在于,所述涂層材料由紅外高發(fā)射率粉體材料與膠體材料混合制作而成； 其中，所述紅外高發(fā)射率粉體材料由鐵礦渣、氧化鐵、氧化錳、氧化鋯、氧化鉻與碳化硅按一定重量比經(jīng)球磨混料、高溫預(yù)燒、超細(xì)化處理工藝制作而成； 所述膠體材料由水、水玻璃、羧甲基纖維素和超細(xì)二氧化硅按一定重量比混合制作而成。
2.如權(quán)利要求1所述紅外高發(fā)射率涂層材料,其特征在于,所述紅外高發(fā)射率粉體材料的原料配方按各組分的重量百分?jǐn)?shù)如下: 鐵礦渣:45-75% ;氧化鐵:0-10% ;氧化錳:5-15% ;氧化鋯:5_15% ;氧化鉻:5_15% ;碳化硅:5-15%ο
3.如權(quán)利要求2所述紅外高發(fā)射率涂層材料，其特征在于， 所述鐵礦渣的主要成分包括85-90%的二氧化硅、5-10%的氧化鐵以及5%左右的鎂Mg、鋁Al、鈣Ca的金屬氧化物。
4.如權(quán)利要求1所述紅外高發(fā)射率涂層材料，其特征在于，所述膠體材料各組分的重量百分?jǐn)?shù)如下: 水:55-85% ;水玻璃:15-30% ;羧甲基纖維素:1_3% ;超細(xì)二氧化硅3_10%。
5.如權(quán)利要求4所述紅外高發(fā)射率涂層材料，其特征在于， 所述超細(xì)二氧化硅為粒徑分布在數(shù)個(gè)納米至150納米之間、且平均粒徑為數(shù)十納米的粉體材料； 所述水玻璃能由磷酸二氫鋁代替，其中所述磷酸二氫鋁的重量百分比為10-20%，且水的重量百分比為60-85%，而其它原料的配比保持不變。
6.一種紅外高發(fā)射率涂層材料的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括: 按一定的重量百分比稱量制作紅外高發(fā)射率粉體材料的原料，加入球磨機(jī)球磨、并混合均勻，其中所述紅外高發(fā)射率粉體材料的原料的重量百分?jǐn)?shù)為:鐵礦渣:45-75% ;氧化鐵:0-10% ;氧化錳:5-15% ;氧化鋯:5-15% ;氧化鉻:5-15% ;碳化硅:5_15% ； 將球磨后的粉體材料在1200°C高溫下熱處理8小時(shí)以上，將熱處理后的粉體材料再次球磨、超細(xì)化處理，直至得到的粉體材料的顆粒尺寸在I微米以下； 按一定的重量百分比稱量制作膠體材料的原材料，加入攪拌機(jī)，攪拌均勻至具有一定粘度的膠體材料，其中所述膠體材料的原材料各組分的重量百分?jǐn)?shù)為:水:55-85% ;水玻璃:15-30% ;羧甲基纖維素:1-3% ;超細(xì)二氧化硅:3-10% ； 將所制得的紅外高發(fā)射率粉體材料與膠體材料按照重量比為1:2.5~3.5的比例混合，攪拌均勻，最終制得紅外高發(fā)射率涂層材料。
【文檔編號(hào)】C09D1/00GK103613962SQ201310553965
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】鄒鍵, 戴建明, 劉強(qiáng)春 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院