專(zhuān)利名稱(chēng)：近紅外輻射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外輻射加熱器，具體地，本發(fā)明涉及一種近紅外輻射管加熱器。
背景技術(shù)：
涂料覆蓋于基體表面后，由液態(tài)或熟料固體粉末狀態(tài)轉(zhuǎn)變成致密完整的固體涂膜的過(guò)程稱(chēng)為涂層或涂膜的干燥或固化。涂層干燥是涂漆施工的主要環(huán)節(jié)之一，只有最終形成固化的連續(xù)涂層之后，涂料才能發(fā)揮它的各種功能。只有選擇正確的干燥方式和工藝，才能得到理想的預(yù)期涂層，完成涂料施工的整個(gè)工藝要求。涂層干燥工藝除了影響涂料施工的效果之外，由于它是一個(gè)耗能高、耗時(shí)長(zhǎng)的過(guò)程，因而對(duì)涂料施工的效率和經(jīng)濟(jì)性也有重大影響。涂層的干燥過(guò)程一般是由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，黏度逐漸增加，性能逐漸達(dá)到規(guī)定要求的過(guò)程。變化過(guò)程經(jīng)歷表面干燥、半干燥、完全干燥三個(gè)階段。(1)表面干燥是涂膜叢可流動(dòng)的狀態(tài)干燥到用手指輕觸涂膜時(shí)手指上不沾漆但感到涂膜發(fā)黏、涂膜上留有指痕的階段。(2)半干燥，是用手指輕壓涂膜時(shí)能不留指紋的干燥狀態(tài)，是一種半硬的干燥狀態(tài)。(3)完全干燥，是用手指強(qiáng)壓涂膜也不留指紋，用手指磨擦涂膜也不留傷痕的干燥狀態(tài)，此時(shí)涂膜能抗壓、耐打磨。但不同涂膜完全干燥的標(biāo)準(zhǔn)往往還有具體要求，標(biāo)準(zhǔn)的方法是測(cè)試涂膜的硬度等力學(xué)性質(zhì)來(lái)判斷涂膜的干燥或固化程度。根據(jù)干燥時(shí)的具體條件可分為自然干燥、加熱干燥和特種干燥三種情況。紅外線(xiàn)輻射干燥是常用的加熱干燥方式之一。眾所周知，紅外輻射按其輻射波長(zhǎng)可以分為三個(gè)波段，近紅外波段其波長(zhǎng)為 750nm-2500nm，輻射體溫度為2000-2200°C，熱元件啟動(dòng)時(shí)間為1_2秒，輻射源呈光亮色；中紅外波段其波長(zhǎng)為2500歷-4000歷，輻射體溫度為800-900°C，熱元件啟動(dòng)時(shí)間為60-90秒， 輻射源呈暗紅色；遠(yuǎn)紅外波段其波長(zhǎng)為4-50um，輻射體溫度400-600°C，熱元件啟動(dòng)時(shí)間為 15分鐘，輻射源呈暗色。應(yīng)用在工業(yè)上的紅外輻射加熱器，對(duì)不同的被加熱工件，其加熱及吸收紅外輻射波長(zhǎng)各不相同，于是紅外輻射加熱器提供的波長(zhǎng)必須與工件加熱及吸收所需的波長(zhǎng)相互匹配，才能達(dá)到預(yù)期的效果，其性能指標(biāo)包含節(jié)能效果，升溫及降溫快速，紅外輻射加熱器使用壽命等。近年來(lái)，一種類(lèi)似于太陽(yáng)輻射的紅外線(xiàn)的近紅外線(xiàn)，有著0. 75-2. Ομπι的短波長(zhǎng)， 能轉(zhuǎn)換為僅對(duì)物體輻射而不對(duì)空氣加熱的形式，日漸成為人們的研究重點(diǎn)。尤其是，近紅外線(xiàn)被加熱元件如燈絲產(chǎn)生之后，通過(guò)透明的石英管被透射和輻射出來(lái)，其用于加熱具有諸多優(yōu)點(diǎn)，例如高的加熱效率，對(duì)人體的無(wú)害性，無(wú)污染和極好地瞬間加熱性能。因此，近紅外線(xiàn)被廣泛使用在工業(yè)干燥器中。關(guān)于提高近紅外線(xiàn)的透射率，已有諸多國(guó)內(nèi)外的實(shí)驗(yàn)室和企業(yè)對(duì)此開(kāi)展了廣泛的研究。其中比較引人注目的有，例如從加熱元件中僅發(fā)射近紅外射線(xiàn)為目的，一種選擇性的近紅外加熱技術(shù)已經(jīng)成為研究的重點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種近紅外輻射管加熱器，并且其具有加熱時(shí)間短、輻射效率高的特點(diǎn)，適合于粉末涂料的固化。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種近紅外輻射器，包括石英管燈、管燈的燈絲由鎢絲制成，石英管燈的內(nèi)壁涂覆有多層陶瓷近紅外反射層；其特征在于所述的陶瓷近紅外反射層具有由SiO2和Cr2O3組成的底層；其上具有由Al2O3和( 組成的面層。其中，底層中Cr2O3的含量為25_68wt %。其中，面層中CeO2的含量為32_58wt%。其中，底層的厚度為100nm-2000nm。其中，面層的厚度為100nm-5000nm。優(yōu)選的，所述的陶瓷近紅外反射層的底層為42Wt% Si02+58wt% Cr2O30優(yōu)選的，所述的陶瓷近紅外反射層的面層為45Wt% Ce02+55wt% A1203。優(yōu)選的，所述的陶瓷近紅外反射層的底層和面層的厚度均介于200nm-800nm之間。其中，所述的陶瓷近紅外反射層的底層和面層可以通過(guò)本領(lǐng)域已知的技術(shù)來(lái)沉積，例如，濺射法如磁控濺射、噴涂法如電弧噴涂、蒸鍍法如電子束蒸鍍法、化學(xué)氣相沉積如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積等。優(yōu)選的，可以通過(guò)濺射法制備，例如可以通過(guò)磁控濺射含有SiO2和Cr2O3的復(fù)合靶來(lái)制備所述的底層；通過(guò)磁控濺射含有( 和Al2O3的復(fù)合靶來(lái)制備所屬的面層。優(yōu)選的，也可以通過(guò)蒸鍍法例如電子束蒸鍍法來(lái)制備上述涂層；優(yōu)選的也可以利用化學(xué)氣相沉積方法來(lái)制備上述涂層；所述的沉積技術(shù)均屬于現(xiàn)有技術(shù)。采用濺射法、蒸鍍法或者化學(xué)氣相沉積方法制備的涂層質(zhì)量高，厚度易于精確控制，從而有利于實(shí)現(xiàn)對(duì)紅外輻射線(xiàn)有選擇的發(fā)射；并且制備得到的涂層與基體的結(jié)合力牢固，能夠長(zhǎng)期保持很高的近紅外輻射性能。本申請(qǐng)制備的陶瓷近紅外反射層的輻射性能采用中科院上海技術(shù)物理研究所研制的IRE-2紅外輻射測(cè)試儀，按照GB7287. 9-87規(guī)定的方法，在800度測(cè)試其紅外發(fā)射率高達(dá)91-95%之間。另外，申請(qǐng)人還對(duì)陶瓷近紅外反射層的抗熱震性進(jìn)行了測(cè)試，將制備的紅外輻射涂層在1000度的高溫下加熱120小時(shí)，視覺(jué)檢查涂層表面無(wú)明顯變化，而通過(guò)紅外發(fā)射率測(cè)試也表明，發(fā)射率降低了不到2%，顯示出該涂層在嚴(yán)酷的高溫條件下依然具有優(yōu)異的紅外輻射性能。同現(xiàn)有技術(shù)的近紅外輻射管加熱器相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明的近紅外輻射器的波長(zhǎng)主要集中在0. 75-1. 25um的范圍內(nèi)，能夠在幾分鐘以?xún)?nèi)，甚至數(shù)十秒之內(nèi)完成粉末涂料的熔融、流動(dòng)和固化的整個(gè)過(guò)程，而且涂料具有優(yōu)異的外觀(guān)。(2)主要采用陶瓷近紅外反射層作為發(fā)射層，并且采用了雙層結(jié)構(gòu)，輻射加熱器的發(fā)射率高達(dá)90%以上，克服了現(xiàn)有技術(shù)中金屬材料作為反射層易氧化、反射率低下的缺點(diǎn)。(3)本發(fā)明的遠(yuǎn)紅外輻射涂層能耐1000度高溫長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)，而且性能沒(méi)有明顯下降(工作溫度一般低于800度)。
具體實(shí)施例以下將通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例1一種近紅外輻射器，包括石英管燈、管燈的燈絲由鎢絲制成，石英管燈的內(nèi)壁涂覆有多層陶瓷近紅外反射層；其特征在于所述的陶瓷近紅外反射層具有由SiO2和Cr2O3組成的底層；其上具有由Al2O3和( 組成的面層。其中，底層中Cr2O3的含量為25wt%，面層中CeO2的含量為32wt%。底層和面層的厚度均為500nm。采用磁控濺射法制備。800度的反射率為92%。實(shí)施例2一種近紅外輻射器，包括石英管燈、管燈的燈絲由鎢絲制成，石英管燈的內(nèi)壁涂覆有多層陶瓷近紅外反射層；其特征在于所述的陶瓷近紅外反射層具有由SiO2和Cr2O3組成的底層；其上具有由Al2O3和( 組成的面層。其中，底層中Cr2O3的含量為32wt%，面層中CeO2的含量為38wt%。底層和面層的厚度均為lOOOnm。采用蒸鍍法制備。800度的反射率為93%。實(shí)施例3一種近紅外輻射器，包括石英管燈、管燈的燈絲由鎢絲制成，石英管燈的內(nèi)壁涂覆有多層陶瓷近紅外反射層；其特征在于所述的陶瓷近紅外反射層具有由SiO2和Cr2O3組成的底層；其上具有由Al2O3和( 組成的面層。其中，底層中Cr2O3的含量為58wt%，面層中CeO2的含量為38wt%。底層和面層的厚度均為2000nm。采用化學(xué)氣相沉積法制備。800 度的反射率為95%。本發(fā)明的近紅外輻射器可以用于涂層固化爐上。通過(guò)鋅鋁合金粉末涂層的固化對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，與普通的加熱爐方式相比，節(jié)省電力大約50-75%，固化時(shí)間縮短了 80%以上。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡在本申請(qǐng)的權(quán)利要求要求保護(hù)的技術(shù)方案范圍之內(nèi)，所作的任何修改和/或等同替換和/或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本申請(qǐng)的保護(hù)范圍以權(quán)利要求的技術(shù)方案及其等同的技術(shù)方案為準(zhǔn)，而不受說(shuō)明書(shū)具體描述部分的限制。
權(quán)利要求
1.一種近紅外輻射器，包括石英管燈、管燈的燈絲由鎢絲制成，石英管燈的內(nèi)壁涂覆有多層陶瓷近紅外反射層；其特征在于所述的陶瓷近紅外反射層具有由SiA和O2O3組成的底層；其上具有由Al2O3和CeO2組成的面層；底層中Cr2O3的含量為25-68wt%，面層中( 的含量為32-58wt%。
2.權(quán)利要求1所述的近紅外輻射器，其特征在于所述的底層厚度為100nm-2000nm。
3.權(quán)利要求1所述的近紅外輻射器，其特征在于所述的面層的厚度為100nm-5000nm。
4.權(quán)利要求1所述的近紅外輻射器，其特征在于所述的陶瓷近紅外反射層的底層為 42wt% Si02+58wt% Cr2O3。
5.權(quán)利要求1所述的近紅外輻射器，其特征在于所述的陶瓷近紅外反射層的面層為 45wt% Ce02+55wt% Al2O30
6.權(quán)利要求1所述的近紅外輻射器，其特征在于所述的陶瓷近紅外反射層采用濺射法、蒸鍍法或化學(xué)氣相沉積法來(lái)制備。
7.權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的近紅外輻射器的用途，用于粉末涂料的干燥或固化。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種近紅外輻射器，包括石英管燈、管燈的燈絲由鎢絲制成，石英管燈的內(nèi)壁涂覆有多層陶瓷近紅外反射層；其特征在于所述的陶瓷近紅外反射層具有由SiO2和Cr2O3組成的底層；其上具有由Al2O3和CeO2組成的面層；底層中Cr2O3的含量為25-68wt％，面層中CeO2的含量為32-58wt％。本發(fā)明的設(shè)備具有加熱時(shí)間短、輻射效率高的特點(diǎn)，適合于粉末涂料的固化。
文檔編號(hào)H05B3/10GK102256397SQ201110103290
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2011年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月25日
發(fā)明者俞春東, 方得志 申請(qǐng)人:張家港市佳龍真空浸漆設(shè)備制造廠(chǎng)