一種寬溫區紅外高發射率涂層材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種高溫爐節能涂層材料，尤其涉及一種寬溫區的紅外高發射率涂層材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]高溫窯爐被廣泛用于國民生產和科研各個領域，是屬于高耗能工業產品，在能源消耗總量中占有很大的份額。特別是大部分工業用高溫爐的熱能利用率普遍較低，有很大的節能空間。將高溫爐內壁涂覆高發射率材料是實現節能的一種有效途徑，高發射率涂層不僅能夠提高爐膛內壁的發射率，改善爐膛熱射線的分布，增加二次發射熱能利用，提高能源利用效率，而且可以通過特殊的涂層設計增強爐膛內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。國內外對高發射率涂料進行了大量研宄，并開發了多種產品得到廣泛應用。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與方法研宄”，鋼鐵研宄，2001年6月，第3期，第41-44頁)。現有的高發射率涂料雖然有一定節能效果，但還存在諸多問題，例如涂層發射率與波長(使用溫度)的依賴關系明顯，即涂層只能工作在一定溫區才具有高的發射率并起到節能作用，而不能在很寬的溫區范圍內具有高發射率性能；在高溫下使用，涂層的發射率容易衰減，影響使用壽命和節能效果；涂層與基體結合不理想，使用一段時間后易開裂、剝離、脫落。此外，高性能的節能涂層材料制備成本與售價都比較高，工業窯爐大面積使用成本較高。這些不足都制約了高發射率節能涂料在高溫窯爐上的應用推廣。
[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射率涂層材料，不僅有明顯的節能效果，而且涂層具有優異的力熱學性能。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耐火材料，具有很好的保溫性和可加工性能，其制品根據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耐火材料得到越來越多的推廣應用。然而，氧化鋁纖維耐火材料在高溫下的紅外發射率較低，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構強度很差，表面非常容易掉渣，嚴重影響了作為爐膛耐火面的使用。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種在高溫下使用同時起到節能與表面增強作用的寬溫區的紅外高發射率涂層材料及其制備方法。
[0005]本發明的目的是通過以下技術方案實現的:
[0006]本發明的寬溫區的紅外高發射率涂層材料，包括寬溫區紅外高發射率粉體和膠黏劑按照重量比1:1-1:2.5混合；
[0007]所述寬溫區高發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]本發明的上述的寬溫區的紅外高發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，得到鐵礦渣基高發射率粉體材料備用；
[0013]然后，按以下方法制備所述寬溫區紅外高發射率粉體材料:
[0014]按上述重量百分比稱量制作寬溫區紅外高發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紅外高發射率粉體粗料再次球磨超細化處理，制得寬溫區紅外高發射率粉體材料備用；
[0015]之后，將所制得的寬溫區紅外高發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，最終制得寬溫區的紅外高發射率涂層材料。
[0016]由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明提供的寬溫區的紅外高發射率涂層材料及其制備方法，既能起到紅外高發射率節能作用又可以起到表面增強的作用，能在更高溫度下使用，并且在寬的溫區內都具有高發射率性能，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能與表面增強的作用。
【具體實施方式】
[0017]下面將對本發明實施例作進一步地詳細描述。
[0018]本發明的寬溫區的紅外高發射率涂層材料，其較佳的【具體實施方式】是:
[0019]包括寬溫區紅外高發射率粉體和膠黏劑按照重量比1:1-1:2.5混合；
[0020]所述寬溫區高發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]本發明的上述的寬溫區的紅外高發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，得到鐵礦渣基高發射率粉體材料備用；
[0032]然后，按以下方法制備所述寬溫區紅外高發射率粉體材料:
[0033]按上述重量百分比稱量制作寬溫區紅外高發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紅外高發射率粉體粗料再次球磨超細化處理，制得寬溫區紅外高發射率粉體材料備用；
[0034]之后，將所制得的寬溫區紅外高發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，最終制得寬溫區的紅外高發射率涂層材料。
[0035]將所述寬溫區紅外高發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