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一種寬溫區(qū)紅外高發(fā)射率涂層材料及其制備方法

文檔序號:8932739閱讀:979來源:國知局
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
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