一種寬溫區(qū)紅外高發(fā)射率涂層材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高溫爐節(jié)能涂層材料，尤其涉及一種寬溫區(qū)的紅外高發(fā)射率涂層材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高溫窯爐被廣泛用于國民生產(chǎn)和科研各個領(lǐng)域，是屬于高耗能工業(yè)產(chǎn)品，在能源消耗總量中占有很大的份額。特別是大部分工業(yè)用高溫爐的熱能利用率普遍較低，有很大的節(jié)能空間。將高溫爐內(nèi)壁涂覆高發(fā)射率材料是實現(xiàn)節(jié)能的一種有效途徑，高發(fā)射率涂層不僅能夠提高爐膛內(nèi)壁的發(fā)射率，改善爐膛熱射線的分布，增加二次發(fā)射熱能利用，提高能源利用效率，而且可以通過特殊的涂層設(shè)計增強爐膛內(nèi)壁耐火材料的抗腐蝕、抗熱震和耐火焰沖刷等性能，起到保護高溫爐膛、延長窯爐使用壽命的作用。國內(nèi)外對高發(fā)射率涂料進行了大量研宄，并開發(fā)了多種產(chǎn)品得到廣泛應(yīng)用。例如，有文獻公開報道了多種氧化物基和碳化硅基紅外高發(fā)射率涂層材料配方及其制備方法(歐陽德剛等，“紅外輻射涂料制備技術(shù)與方法研宄”，鋼鐵研宄，2001年6月，第3期，第41-44頁)?，F(xiàn)有的高發(fā)射率涂料雖然有一定節(jié)能效果，但還存在諸多問題，例如涂層發(fā)射率與波長(使用溫度)的依賴關(guān)系明顯，即涂層只能工作在一定溫區(qū)才具有高的發(fā)射率并起到節(jié)能作用，而不能在很寬的溫區(qū)范圍內(nèi)具有高發(fā)射率性能；在高溫下使用，涂層的發(fā)射率容易衰減，影響使用壽命和節(jié)能效果；涂層與基體結(jié)合不理想，使用一段時間后易開裂、剝離、脫落。此外，高性能的節(jié)能涂層材料制備成本與售價都比較高，工業(yè)窯爐大面積使用成本較高。這些不足都制約了高發(fā)射率節(jié)能涂料在高溫窯爐上的應(yīng)用推廣。
[0003]最近，中國專利申請(公開號:CN 103613962 A)公開了一種以鐵礦渣為主要原料的低成本紅外高發(fā)射率涂層材料，不僅有明顯的節(jié)能效果，而且涂層具有優(yōu)異的力熱學(xué)性能。但該涂層材料只能使用在1100°c以下，而且，由于涂層材料因熱膨脹系數(shù)不匹配和膠體的原因，該涂料不能用于氧化鋁纖維材料制成的高溫爐和耐火材料制品。氧化鋁纖維耐火材料是一種疏松的輕質(zhì)耐火材料，具有很好的保溫性和可加工性能，其制品根據(jù)其氧化鋁纖維的純度可用于不同的耐火溫度，最高可耐溫1700°c以上，并且根據(jù)氧化鋁纖維材料的密度不同可用于高溫爐的耐火面或保溫層，因此，氧化鋁纖維耐火材料作為一種輕質(zhì)耐火材料得到越來越多的推廣應(yīng)用。然而，氧化鋁纖維耐火材料在高溫下的紅外發(fā)射率較低，作為高溫爐膛耐火面使用熱能利用率較低，特別是疏松的多孔結(jié)構(gòu)強度很差，表面非常容易掉渣，嚴重影響了作為爐膛耐火面的使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種在高溫下使用同時起到節(jié)能與表面增強作用的寬溫區(qū)的紅外高發(fā)射率涂層材料及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明的寬溫區(qū)的紅外高發(fā)射率涂層材料，包括寬溫區(qū)紅外高發(fā)射率粉體和膠黏劑按照重量比1:1-1:2.5混合；
[0007]所述寬溫區(qū)高發(fā)射率粉體包括以下原材料按重量百分比配制:
[0008]鐵礦渣基高發(fā)射率粉體材料:5-30%，鐵鋁尖晶石:25-50%，磁鐵礦:0_15% ;氧化鋯:0-20%，氧化鈰:20-40%，硅化鉬:0-15% ；
[0009]所述膠黏劑為氧化鋁溶膠。
[0010]本發(fā)明的上述的寬溫區(qū)的紅外高發(fā)射率涂層材料的制備方法，包括步驟:
[0011]首先，按以下方法制備所述鐵礦渣基高發(fā)射率粉體材料:
[0012]按上述重量百分比稱量制作鐵礦渣基高發(fā)射率粉體材料的原料，加入球磨機球磨，強制混合均勻，將球磨后的粉體材料在1100°c高溫下熱處理6小時以上，得到鐵礦渣基高發(fā)射率粉體材料備用；
[0013]然后，按以下方法制備所述寬溫區(qū)紅外高發(fā)射率粉體材料:
[0014]按上述重量百分比稱量制作寬溫區(qū)紅外高發(fā)射率粉體材料的原料，加入球磨機球磨，強制混合均勻，將球磨后的粉體材料在1300°C _1600°C高溫下熱處理6小時以上，將熱處理后得到的寬溫區(qū)紅外高發(fā)射率粉體粗料再次球磨超細化處理，制得寬溫區(qū)紅外高發(fā)射率粉體材料備用；
[0015]之后，將所制得的寬溫區(qū)紅外高發(fā)射率粉體材料與膠體材料按照上述重量比例混合，攪拌均勻，最終制得寬溫區(qū)的紅外高發(fā)射率涂層材料。
[0016]由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的寬溫區(qū)的紅外高發(fā)射率涂層材料及其制備方法，既能起到紅外高發(fā)射率節(jié)能作用又可以起到表面增強的作用，能在更高溫度下使用，并且在寬的溫區(qū)內(nèi)都具有高發(fā)射率性能，可用于氧化鋁纖維耐火材料表面，在高溫下使用同時起到節(jié)能與表面增強的作用。
【具體實施方式】
[0017]下面將對本發(fā)明實施例作進一步地詳細描述。
[0018]本發(fā)明的寬溫區(qū)的紅外高發(fā)射率涂層材料，其較佳的【具體實施方式】是:
[0019]包括寬溫區(qū)紅外高發(fā)射率粉體和膠黏劑按照重量比1:1-1:2.5混合；
[0020]所述寬溫區(qū)高發(fā)射率粉體包括以下原材料按重量百分比配制:
[0021]鐵礦渣基高發(fā)射率粉體材料:5-30%，鐵鋁尖晶石:25-50%，磁鐵礦:0_15% ;氧化鋯:0-20%，氧化鈰:20-40%，硅化鉬:0-15% ；
[0022]所述膠黏劑為氧化鋁溶膠。
[0023]所述的鐵礦渣基高發(fā)射率粉體材料包括以下配料按重量百分比配制:
[0024]鐵礦渣:45-65 %，氧化鐵:0-10 %，氧化錳:5-15 %，氧化鋯:5_20%，氧化鉻:5-15%，碳化娃:0-10% ο
[0025]所述鐵礦渣的主要成分包括:
[0026]70-90 %的二氧化硅、5-10 %的氧化鐵以及5_20 %的鎂Mg、鋁Al、鈣Ca的金屬化合物。
[0027]所述氧化鋁溶膠由氧化鋁含量為4-15%的透明氧化鋁溶膠中加入重量百分比為2-5%、粒度分布為10-40納米的水合氧化鋁粉體配制而成。
[0028]本發(fā)明的上述的寬溫區(qū)的紅外高發(fā)射率涂層材料的制備方法，其較佳的【具體實施方式】是:
[0029]包括步驟:
[0030]首先，按以下方法制備所述鐵礦渣基高發(fā)射率粉體材料:
[0031]按上述重量百分比稱量制作鐵礦渣基高發(fā)射率粉體材料的原料，加入球磨機球磨，強制混合均勻，將球磨后的粉體材料在1100°c高溫下熱處理6小時以上，得到鐵礦渣基高發(fā)射率粉體材料備用；
[0032]然后，按以下方法制備所述寬溫區(qū)紅外高發(fā)射率粉體材料:
[0033]按上述重量百分比稱量制作寬溫區(qū)紅外高發(fā)射率粉體材料的原料，加入球磨機球磨，強制混合均勻，將球磨后的粉體材料在1300°C _1600°C高溫下熱處理6小時以上，將熱處理后得到的寬溫區(qū)紅外高發(fā)射率粉體粗料再次球磨超細化處理，制得寬溫區(qū)紅外高發(fā)射率粉體材料備用；
[0034]之后，將所制得的寬溫區(qū)紅外高發(fā)射率粉體材料與膠體材料按照上述重量比例混合，攪拌均勻，最終制得寬溫區(qū)的紅外高發(fā)射率涂層材料。
[0035]將所述寬溫區(qū)紅外高發(fā)射率粉體粗料超細化處理后，得到粉體材料的顆粒尺寸在10微米以下，并且顆粒尺寸在2微米以下的占