一種工業窯爐用高溫紅外輻射涂料及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種工業窯爐用高溫紅外輻射涂料及其制備方法。主要由紅外輻射基料、高溫熱膨脹系數調節劑和粘結劑直接球磨混合而成。紅外輻射基料具有穩定的尖晶石結構，高溫熱膨脹系數調節劑選自二氧化硅微粉，粘結劑中采用高溫溶膠和氧化物微粉中的一種或兩種的混合；紅外輻射基料采用由MnO2、工業級鉻綠、Co2O3、Ni2O3、CuO、Fe2O3、TiO2、ZrO2配料混合而成的過渡族金屬氧化物，經高溫燒結得到。本發明既可以改善涂料紅外輻射率又能夠保證涂料紅外輻射率的穩定性，并且提高了使用壽命，工藝簡單，不會對爐內產品造成污染，具有較強的粘結力和抗熱震性。
【專利說明】
一種工業窯爐用高溫紅外輻射涂料及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及紅外輻射涂料技術領域，具體涉及一種工業窯爐用高溫紅外輻射涂料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]在我國，工業窯爐的能耗約占全國工業能耗的60%，占全國總能耗量的25%。但是，我國目前工業窯爐的熱效率平均不到30%，而國際上工業窯爐熱效率的平均值為50%以上。因此，工業窯爐的節能具有相當大的潛力。目前工業窯爐的節能方法與節能技術主要有高效燃燒技術、余熱回收與利用、新爐型結構、紅外輻射涂料等。紅外輻射涂料作為工業窯爐中的一項節能新技術，與其它工業窯爐節能技術相比，具有投資少、見效快的優點，具體施工時，一般不需對工業窯爐基體進行特殊的改造與檢修處理便可進行正常的涂料施工，因而具有施工方便、快捷的特點。作為工業窯爐上的一種節能新材料，在工業窯爐中應用可收到良好的節能效果，同時對基體材料具有良好的保護作用，可延長工業窯爐使用壽命、減輕爐窯維護工作量，降低工業窯爐生產成本。此外，通過強化爐內輻射傳熱，改善爐內加熱的溫度均勻性，提高爐子的熱效率及產品的加熱質量，因而深受人們的關注。在世界礦物能源不斷開發與利用的情況下，有限的礦物能源資源的枯竭問題，時時都在威脅著整個世界的經濟發展，大力開發與應用節能新技術、新材料已刻不容緩。因而，紅外輻射涂料作為工業窯爐節能中的一種新材料，具有強大的生命力和廣泛的應用前景。
[0003]目前，根據國內外紅外輻射涂料的主要成分可知，紅外輻射涂料常用的物質有Mn02、Cr203、Co203、Ni203、Cu0、Fe203、Ti02、Zr02、Si02、Al203、SiC 等。根據紅外輻射涂料的成分不同，按照構成涂料的主要成分可以分為以下幾個類別:氧化鐵-氧化錳系、鋯英砂系、氧化錯系、氧化絡系、二氧化娃系、碳化娃系。
[0004]我國關于紅外輻射涂料已公開的發明專利申請約有三十多項，其中，①專利CN102153946A《高溫紅外輻射涂料及其制備方法》公開了一種高溫紅外輻射涂料及其制備方法，其主要特征是將硅酸鋯20?35%，堇青石5?15%，棕剛玉30?45%，氧化硅5?15%，氧化鉻5?15%，氧化鐵5?15%，粘土I?5%，改性膨潤土I?5%破碎與高溫膠(PA-80膠和/或磷酸鋁鉻)混勻，所述涂料中各組分的粒徑在10nm至2μπι之間，涂料全波段法向發射率達到0.92;?專利0附028751774《高溫爐窯紅外節能涂料及其制備方法》涉及一種高溫爐窯紅外節能涂料及其制備方法，其主要特征是將紅外輻射填料10-30份、填充料30-40份、硅溶膠20-30份、助劑8-20份和水10-15份，其中紅外輻射填料由如下質量份數的原料組成:三氧化二鐵10-20份、氧化鈷5-10份、氧化鎳0-30份、二氧化猛20-50份和納米級氧化鑭5-10份。制備方法為將原料混合、分散、研磨、進行均質化處理使平均粒徑達到350-500目、過濾、封裝，涂料，在I?25μπι全波段的法向發射率能達到0.89?0.93 ；③專利CN103305039A《一種紅外輻射涂料及其制備方法和一種紅外輻射涂層》公開了一種紅外輻射涂料，該涂料主要成分為過渡金屬氧化物(1]102、？6203、(^10、&3203、0203、祖0)、莫來石和/或堇青石、磷酸鹽和水性樹脂等，其全波段輻射率平均為0.88?0.92;④專利CN104177876A《一種紅外輻射涂料及其制備方法》公開了一種紅外福射涂料，所述涂料由40?70質量份的氧化鐵、60?30質量份的氧化鎳、100質量份的粘結劑(鉀水玻璃、鈉水玻璃、磷酸二氫鋁水溶液)和50?70質量份的水組成。所述涂料的制備是先將氧化鐵和氧化鎳混合均勻，在900?1500°C下進行固相反應，得到鎳鐵尖晶石，然后進行粉碎過篩，得到鎳鐵尖晶石粉體，再加入粘結劑和水，混合均勻得到;⑤專利CN101712816A《下轉換頻移紅外輻射強化涂料及其制備方法》公布了一種紅外輻射涂料，該涂料主要成分為輻射協同強化劑(MnO2、Fe203、CuO、Cr2O3、N1、T12、Co2O3、￥205、3丨02)、高溫粘結劑(？205^1203、0203和水組成)；?專利0~1018238714《一種低成本紅外輻射涂料的制備方法》公布了一種紅外輻射涂料，利用釩鐵礦提純五氧化二釩后的廢渣、硅鐵合金產生的副產品S12超細微粉以及工業純Cr203、Mn203為原料;⑦專利CN103305040A《一種復合紅外輻射涂料及其制備方法和一種紅外輻射涂層》公布了一種復合紅外輻射涂料，主要成分為復合紅外粉料(Mn02、Fe203、Cu0、Cr203、Ni0、Co203高溫燒結得到)、剛玉粉、氣相法白炭黑和水玻璃等，全波段紅外輻射率在0.9以上;⑧專利CN102219495A《一種紅外輻射涂料及其使用方法》公開了一種工業窯爐內襯表面的紅外輻射涂料，主要成分為尖晶石_硅酸鹽多相復合體系紅外輻射粉料(由Fe20、Mn02、Al203、Si02、Cu0、Co203、Mg0、Mo203、Ni0、Ti02、V205、W03、Ba0、Ca0 配置而成)、無機結合助劑(Al203、Si02、Mg0、Ti02、Ni0、Cr203、B205、Ti粉、Zn粉)、粘結劑(水玻璃)等制備而成;⑨專利CN1038296A《一種遠紅外輻射涂料的制造方法》公布了一種遠紅外輻射涂料，其特征是由銅渣、氧化鐵、氧化錳、氧化鉻、氧化鎳、氧化鈷及硅酸鹽和磷酸鹽類無機粘結劑組成等。
[0005]現如今公開的專利中所提及的涂料均具有較好的紅外輻射率，在各種工業窯爐、加熱爐上應用時，都起到了一定的節能效果，并且大部分紅外輻射涂料都具有成本低、投資少、見效快的優點，同時具有施工方便、快捷的特點。但是，紅外輻射涂料普遍存在輻射性能不穩定，涂料的使用溫度具有一定的局限性，涂層抗熱震性能較差，往往會出現輻射性能衰減，涂層脫落等問題。這些缺陷給工業窯爐的正常生產維護帶來麻煩，嚴重者還影響工業窯爐生產的產品質量，從而加大了其推廣應用的難度。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于解決現有技術中紅外輻射涂料普遍存在的輻射性能不穩地，涂層抗熱震性能較差，使用溫度較低的技術問題，而提出了一種工業窯爐用高溫紅外輻射涂料及其制備方法。這種制備工藝簡單，能夠有效提高工作效率。
[0007]本發明目的是通過如下技術方案來實現:
[0008]一、一種工業窯爐用高溫紅外輻射涂料:
[0009]主要成分包括紅外輻射基料、高溫熱膨脹系數調節劑和粘結劑，所述紅外輻射基料具有穩定的尖晶石結構，所述高溫熱膨脹系數調節劑選自二氧化硅微粉，所述粘結劑中采用高溫溶膠和氧化物微粉中的一種或兩種的混合。
[0010]所述紅外輻射涂料主要由紅外輻射基料、高溫熱膨脹系數調節劑和粘結劑直接混合而成。
[0011]所述紅外輻射基料的含量為10?40wt%，高溫熱膨脹系數調節劑的含量為10?40wt%，粘結劑的含量為20?60wt%。
[0012]所述紅外輻射基料采用過渡族金屬氧化物，是由過渡族金屬氧化物高溫燒結得到。
[0013]所述的過渡族金屬氧化物是按質量比O?50wt%Mn02、30?80wt%工業級鉻綠、O?5wt%Co203、0?5wt%Ni203、0?5wt%Cu0、0?5wt%Fe203、5?50wt%Ti02、0?20wt%Zr02配料混合而成。
[0014]所述的高溫溶膠選自硅溶膠，所述的氧化物微粉選自Cr203微粉。
[0015]所述粘結劑中硅溶膠的含量為40?60wt%，Cr203微粉的含量為40?60wt%。
[0016]所述高溫溶膠采用規格為二氧化硅含量30±1%，密度1.19?1.218八1113、？!1值
8.5-10.0和粒度8-15nm的硅溶膠。
[0017]二、一種工業窯爐用高溫紅外輻射涂料的制備方法:
[0018]將主要成分紅外輻射基料、高溫熱膨脹系數調節劑和粘結劑混合均勻，置于行星式球磨機球磨，轉速320r/min，球磨6h，即得本發明涂料。
[0019]所述組分中紅外輻射基料制備工藝包括以下步驟:
[0020]I)按紅外輻射基料原料的配比進行配料，按照混合球磨料與蒸餾水的質量比為1:(I?1.5)進行濕法球磨，加入蒸饋水，在轉速為320r/min的條件下，球磨12h;將球磨好后的球磨料110?115°(:烘干；
[0021]2)將烘干后的球磨料進行模壓成型，成型壓力為35?40Mpa;
[0022]3)將成型后的坯體置于快速升溫箱式實驗電爐中進行燒結，燒結溫度為1400?1450°C，保溫2?3h，最后隨爐冷卻；
[0023]4)將燒結后的料塊破碎、球磨，最后將球磨料110?115°C烘干，即得到本發明的紅外輻射基料。
[0024]所述步驟4)料塊球磨是將其置于行星式球磨機球磨，轉速320r/min，球磨6h。
[0025]所述紅外輻射基料的含量為10?40wt%，高溫熱膨脹系數調節劑的含量為10?40wt%，粘結劑的含量為20?60wt%。
[0026]所述紅外輻射基料采用過渡族金屬氧化物，是由過渡族金屬氧化物在1400?1450°c的高溫燒結得到。
[0027]所述的過渡族金屬氧化物是按質量比O?50wt%Mn02、30?80wt%工業級絡綠、O?5wt%Co203、0?5wt%Ni2〇3、0?5wt%Cu0、0?5wt%Fe2〇3、5?50wt%Ti02、0?20wt%Zr02配料混合而成。
[0028]所述的高溫溶膠選自硅溶膠，所述的氧化物微粉選自Cr2O3微粉。
[0029]所述粘結劑中硅溶膠的含量為40?60wt% ,Cr2O3微粉的含量為40?60wt%。
[0030]所述高溫溶膠采用規格為二氧化硅含量30±1%，密度1.19?1.218八1113、？!1值
8.5-10.0和粒度8-15nm的硅溶膠。
[0031]本發明的紅外輻射基料主要由具有穩定尖晶石結構的物相組成，同時基料中T12和/或Zr02具有半導體性能和優異的熱穩定性，二者的引入能夠顯著增加基料中雜質能級和自由載流子濃度并提高涂料的使用溫度，因此既可以改善涂料紅外輻射率又能夠保證涂料紅外輻射率的穩定性，同時使用溫度可高達1400°C以上。
[0032]本發明采用了二氧化硅微粉作為高溫熱膨脹系數調節劑，這是因為二氧化硅微粉具有極小的熱膨脹系數(0.5X10—6/K)，并且具有較好的紅外輻射率，有效避免使用莫來石或者堇青石等作為膨脹系數調節劑導致涂料紅外輻射率的降低，此外涂層干燥時，二氧化娃能很快形成網絡結構，提尚涂料的施工性能。
[0033]與現有技術相比，本發明有益效果是:
[0034]1、本發明生產的紅外輻射涂料采用多種過渡族金屬氧化物，在高溫條件下燒結生產具有尖晶石結構的紅外輻射涂料，基料中T12和/或ZrO2具有半導體性能和優異的熱穩定性，二者的引入能夠顯著增加基料中雜質能級和自由載流子濃度并提高涂料的使用溫度，因此既可以改善涂料紅外輻射率又能夠保證涂料紅外輻射率的穩定性，同時使用溫度可高達1400°C以上，突破了現有紅外輻射涂料使用溫度的限制。
[0035]2、本發明采用了二氧化硅微粉作為高溫熱膨脹系數調節劑，這是因為二氧化硅微粉具有極小的熱膨脹系數(0.5X10—6/K)，并且具有較好的紅外輻射率，有效避免使用莫來石或者堇青石等作為膨脹系數調節劑導致涂料紅外輻射率的降低，此外涂層干燥時，二氧化娃能很快形成網絡結構，提尚涂料的施工性能。
[0036]3、本發明生產的紅外輻射涂料采用硅溶膠和多種氧化物微粉作為高溫粘結劑，具有較強的粘結力，表干速度塊，并可耐高溫，相比涂料領域較常使用的磷酸鹽類高溫粘結劑，成本更低且不易引入揮發性雜質，不會對爐內產品造成污染。
[0037]4、本發明生產的紅外輻射涂料在3?5μπι波段紅外輻射率最高達0.936且使用溫度高達1400°C以上，同時本發明制備工藝簡單，容易操作。
[0038]5、本發明生產的紅外輻射涂料在抗熱震性方面進行了反復試驗，100tC保溫30min后水淬次數平均為18?25次。
【具體實施方式】
[0039]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用于解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0040]本發明的實施例如下:
[0041 ] 實施例1:
[0042]所述組分中紅外福射基料由30wt %Mn02、50wt %絡綠(工業級)、5wt % CuO、5wt %Fe203、5wt%Ti02、2.5wt%Co203、2.5wt%Ni203的配比配料，并按照如下實驗步驟制備具有尖晶石結構的紅外輻射基料:
[0043]I)將制備紅外輻射基料所需原料按照混合球磨料與蒸餾水的質量比為1:1.5進行濕法球磨，加入蒸餾水，在轉速為320r/min的條件下，球磨12h;將球磨好后的球磨料110 °C烘干。
[0044]2)將烘干后的球磨料進行模壓成型，成型壓力為35Mpa，壓制成直徑30mm，厚度5?1mm的小圓塊。
[0045]3)將成型后的坯體置于快速升溫箱式實驗電爐中進行燒結，燒結溫度為1450°C，保溫2h，最后隨爐冷卻。
[0046]4)將燒結后的料塊破碎、球磨，最后將球磨料110 °C烘干，即得到本發明組分中的紅外輻射基料。
[0047]本發明涂料由紅外輻射基料、二氧化硅微粉、粘結劑按質量比3:2:7.5球磨混合而成，轉速320r/min，球磨6h ；
[0048]其中，粘結劑由硅溶膠與Cr2O3微粉按質量比1:1配料。
[0049]采用活塞式空氣壓縮機將該涂料均勻涂覆于經過表面清灰處理的剛玉基板上，然后在50°(:下預烘211，100°(:烘干211，得到厚度0.15111111的涂層。
[0050]經測試，在300°C下該涂層3?5μπι波段的紅外發射率為0.936且在1400 °C下燒結保溫5h未出現裂紋，涂層試樣放置在加熱爐內升溫至100tC后保溫30min，同等條件水淬21次不開裂。
[0051 ] 實施例2:
[0052]所述組分中紅外福射基料由50wt %Mn02、30wt %絡綠(工業級)、5wt % CuO、5wt %Fe203、5wt%Ti02、2.5wt%Co203、2.5wt%Ni203的配比配料，并按照如下實驗步驟制備具有尖晶石結構的紅外輻射基料:
[0053]I)將制備紅外輻射基料所需原料按照混合球磨料與蒸餾水的質量比為1:1進行濕法球磨，加入蒸餾水，在轉速為320r/min的條件下，球磨12h;將球磨好后的球磨料115°C烘干。
[0054]2)將烘干后的球磨料進行模壓成型，成型壓力為35Mpa，壓制成直徑30mm，厚度5?1mm的小圓塊。
[0055]3)將成型后的坯體置于快速升溫箱式實驗電爐中進行燒結，燒結溫度為1400°C，保溫3h，最后隨爐冷卻。
[0056]4)將燒結后的料塊破碎、球磨，最后將球磨料110 °C烘干，即得到本發明組分中的紅外輻射基料。
[0057]本發明涂料由紅外輻射基料、二氧化硅微粉、粘結劑按質量比1.2:1.8:2球磨混合而成，轉速320r/min，球磨6h ；
[0058]其中，粘結劑由硅溶膠與Cr2O3微粉按質量比1:1配料。
[0059]采用活塞式空氣壓縮機將該涂料均勻涂覆于經過表面清灰處理的剛玉基板上，然后在50°(:下預烘211，100°(:烘干211，得到厚度0.21111111的涂層。
[0060]經測試，在300°C下該涂層3?5μπι波段的紅外發射率為0.893且在1400 °C下燒結保溫5h未出現裂紋，涂層試樣放置在加熱爐內升溫至100tC后保溫30min，同等條件水淬25次不開裂。
[0061 ] 實施例3:
[0062]所述組分紅外福射基料由40wt %Mn02、40wt %絡綠(工業級)、5wt %CuO、5wt %Fe203、5wt%Ti02、2.5wt%Co203、2.5wt%Ni203的配比配料，并按照如下實驗步驟制備具有尖晶石結構的紅外輻射基料:
[0063]I)將制備紅外輻射基料所需原料按照混合球磨料與蒸餾水的質量比為1:1.2進行濕法球磨，加入蒸餾水，在轉速為320r/min的條件下，球磨12h;將球磨好后的球磨料113°C烘干。
[0064]2)將烘干后的球磨料進行模壓成型，成型壓力為38Mpa，壓制成直徑30mm，厚度5?1mm的小圓塊。
[0065]3)將成型后的坯體置于快速升溫箱式實驗電爐中進行燒結，燒結溫度為1400°C，保溫3h，最后隨爐冷卻。
[0066]4)將燒結后的料塊破碎、球磨，最后將球磨料115 °C烘干，即得到本發明組分中的紅外輻射基料。
[0067]本發明涂料由紅外輻射基料、二氧化硅微粉、粘結劑按質量比7.5:7.5:10球磨混合而成，轉速320r/min，球磨6h ；
[0068]其中，粘結劑由硅溶膠與Cr2O3微粉按質量比1:1.5配料。
[0069]采用活塞式空氣壓縮機將該涂料均勻涂覆于經過表面清灰處理的剛玉基板上，然后在50°(:下預烘211，100°(:烘干211，得到厚度0.19111111的涂層。
[0070]經測試，在300°C下該涂層3?5μπι波段的紅外發射率為0.911且在1400°(:下燒結保溫5h未出現裂紋，涂層試樣放置在加熱爐內升溫至1000°C后保溫30min，同等條件水淬18次不開裂。
[0071]實施例4:
[0072]所述組分中紅外福射基料由30wt %Mn02、50wt %絡綠(工業級)、5wt % CuO、5wt %Fe203、5wt%Ti02、2.5wt%Co203、2.5wt%Ni203的配比配料，并按照如下實驗步驟制備具有尖晶石結構的紅外輻射基料:
[0073]I)將制備紅外輻射基料所需原料按照混合球磨料與蒸餾水的質量比為I: 1.2進行濕法球磨，加入蒸餾水，在轉速為320r/min的條件下，球磨12h;將球磨好后的球磨料113°C烘干。
[0074]2)將烘干后的球磨料進行模壓成型，成型壓力為38Mpa，壓制成直徑30mm，厚度5?1mm的小圓塊。
[0075]3)將成型后的坯體置于快速升溫箱式實驗電爐中進行燒結，燒結溫度為1450°C，保溫2h，最后隨爐冷卻。
[0076]4)將燒結后的料塊破碎、球磨(球磨方法同步驟I所述)，最后將球磨料112 0C烘干，即得到本發明組分中的紅外輻射基料。
[0077]本發明涂料由紅外輻射基料、二氧化硅微粉、粘結劑按質量比2.25:1.5:2.5球磨混合而成，轉速320r/min，球磨6h ；
[0078]其中，粘結劑由硅溶膠與Cr2O3微粉按質量比1.5:1配料。
[0079]采用活塞式空氣壓縮機將該涂料均勻涂覆于經過表面清灰處理的剛玉基板上，然后在50°(:下預烘211，100°(:烘干211，得到厚度0.25111111的涂層。
[0080]經測試，在300°C下該涂層3?5μπι波段的紅外發射率為0.922且在1400 °C下燒結保溫5h未出現裂紋，涂層試樣放置在加熱爐內升溫至1000°C后保溫30min，同等條件水淬19次不開裂。
[0081 ] 實施例5:
[0082]所述組分中紅外輻射基料由80￥七％鉻綠(工業級)、5￥七％010、5￥七％?6203、5￥七％Ti02、2.5Wt%Co203、2.5Wt%Ni203的配比配料，并按照如下實驗步驟制備具有尖晶石結構的紅外輻射基料:
[0083]I)將制備紅外輻射基料所需原料按照混合球磨料與蒸餾水的質量比為1:1進行濕法球磨，加入蒸餾水，在轉速為320r/min的條件下，球磨12h;將球磨好后的球磨料110°C烘干。
[0084]2)將烘干后的球磨料進行模壓成型，成型壓力為40Mpa，壓制成直徑30mm，厚度5?1mm的小圓塊。
[0085]3)將成型后的坯體置于快速升溫箱式實驗電爐中進行燒結，燒結溫度為1400°C，保溫3h，最后隨爐冷卻。
[0086]4)將燒結后的料塊破碎、球磨(球磨方法同步驟I所述)，最后將球磨料112 0C烘干，即得到本發明組分中的紅外輻射基料。
[0087]本發明涂料由紅外輻射基料、二氧化硅微粉、粘結劑按質量比2.25:1.5:2.5球磨混合而成，轉速320r/min，球磨6h ；
[0088]其中，粘結劑由硅溶膠與Cr2O3微粉按質量比1.5:1配料。
[0089]采用活塞式空氣壓縮機將該涂料均勻涂覆于經過表面清灰處理的剛玉基板上，然后在50°(:下預烘211，100°(:烘干211，得到厚度0.26111111的涂層。
[0090]經測試，在300°C下該涂層3?5μπι波段的紅外發射率為0.920且在1400 °C下燒結保溫5h未出現裂紋，涂層試樣放置在加熱爐內升溫至100tC后保溫30min，同等條件水淬21次不開裂。
[0091]實施例6:
[0092]所述組分中紅外輻射基料由30wt%Ti02、50wt%鉻綠(工業級)、15wt%Zr02、2.5Wt%Co203、2.5Wt%Ni203的配比配料，并按照如下實驗步驟制備具有尖晶石結構的紅外輻射基料:
[0093]I)將制備紅外輻射基料所需原料按照混合球磨料與蒸餾水的質量比為1:1.5進行濕法球磨，加入蒸餾水，在轉速為320r/min的條件下，球磨12h;將球磨好后的球磨料115°C烘干。
[0094]2)將烘干后的球磨料進行模壓成型，成型壓力為40Mpa，壓制成直徑30mm，厚度5?1mm的小圓塊。
[0095]3)將成型后的坯體置于快速升溫箱式實驗電爐中進行燒結，燒結溫度為1450°C，保溫2h，最后隨爐冷卻。
[0096]4)將燒結后的料塊破碎、球磨(球磨方法同步驟I所述)，最后將球磨料112 0C烘干，即得到本發明組分中的紅外輻射基料。
[0097]本發明涂料由紅外輻射基料、二氧化硅微粉、粘結劑按質量比2.25:1.5:2.5球磨混合而成，轉速320r/min，球磨6h ；
[0098]其中，粘結劑由硅溶膠與Cr2O3微粉按質量比1:1.5配料。
[0099]采用活塞式空氣壓縮機將該涂料均勻涂覆于經過表面清灰處理的剛玉基板上，然后在50°(:下預烘211，100°(:烘干211，得到厚度0.3111111的涂層。
[0100]經測試，在300°C下該涂層3?5μπι波段的紅外發射率為0.922且在1400 °C下燒結保溫5h未出現裂紋，涂層試樣放置在加熱爐內升溫至100tC后保溫30min，同等條件水淬23次不開裂。
[0101]實施例7:
[0102]所述組分中紅外輻射基料由50wt%Ti02、30wt%鉻綠(工業級)、15wt%Zr02、2.5Wt%Co203、2.5Wt%Ni203的配比配料，并按照如下實驗步驟制備具有尖晶石結構的紅外輻射基料:
[0103]I)將制備紅外輻射基料所需原料按照混合球磨料與蒸餾水的質量比為1:1進行濕法球磨，加入蒸餾水，在轉速為320r/min的條件下，球磨12h;將球磨好后的球磨料115°C烘干。
[0104]2)將烘干后的球磨料進行模壓成型，成型壓力為38Mpa，壓制成直徑30mm，厚度5?1mm的小圓塊。
[0105]3)將成型后的坯體置于快速升溫箱式實驗電爐中進行燒結，燒結溫度為1450°C，保溫2h，最后隨爐冷卻。
[0106]4)將燒結后的料塊破碎、球磨(球磨方法同步驟I所述)，最后將球磨料113 0C烘干，即得到本發明組分中的紅外輻射基料。
[0107]本發明涂料由紅外輻射基料、二氧化硅微粉、粘結劑按質量比2.25:1.5:2.5球磨混合而成，轉速320r/min，球磨6h ；
[0108]其中，粘結劑由硅溶膠與Cr2O3微粉按質量比1:1.5配料。
[0109]采用活塞式空氣壓縮機將該涂料均勻涂覆于經過表面清灰處理的剛玉基板上，然后在50°(:下預烘211，100°(:烘干211，得到厚度0.28111111的涂層。
[0110]經測試，在300°C下該涂層3?5μπι波段的紅外發射率為0.926且在1400 °C下燒結保溫5h未出現裂紋，涂層試樣放置在加熱爐內升溫至1000°C后保溫30min，同等條件水淬18次不開裂。
[0111]通過以上實施例可以看出，本發明通過在基料中添加一定量的T12和/或ZrO2既能夠改善涂料紅外輻射率又能夠保證涂料紅外輻射率的穩定性，同時使用溫度可高達1400°C以上;此外，通過使用二氧化硅微粉能夠有效避免使用莫來石或者堇青石等作為膨脹系數調節劑導致涂料紅外輻射率的降低，又能夠極大改善涂料的抗熱震性。
[0112]以上實施例僅為本發明的優選實施方式，僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而并非是對本發明的實施方式的限定。對于所屬領域技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其他不同形式的變化，這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發明的精神和原理之內所作的任何修改和改進，均應包括在本發明權利要求的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種工業窯爐用高溫紅外輻射涂料，其特征在于:主要成分包括紅外輻射基料、高溫熱膨脹系數調節劑和粘結劑，所述紅外輻射基料具有穩定的尖晶石結構，所述高溫熱膨脹系數調節劑選自二氧化硅微粉，所述粘結劑中采用高溫溶膠和氧化物微粉中的一種或兩種的混合。2.根據權利要求1所述的一種工業窯爐用高溫紅外輻射涂料，其特征在于:所述紅外輻射涂料主要由紅外輻射基料、高溫熱膨脹系數調節劑和粘結劑直接混合而成，獲得的涂料使用溫度可高達1400°C以上。3.—種工業窯爐用高溫紅外輻射涂料的制備方法，其特征在于:將主要成分紅外輻射基料、高溫熱膨脹系數調節劑和粘結劑混合均勻，置于行星式球磨機球磨，轉速320r/min，球磨6h，即得本發明涂料。4.根據權利要求3所述的一種工業窯爐用高溫紅外輻射涂料的制備方法，其特征在于:所述組分中紅外輻射基料制備工藝包括以下步驟: 1)按紅外輻射基料原料的配比進行配料，按照混合球磨料與蒸餾水的質量比為1:(I?1.5)進行濕法球磨，加入蒸餾水，在轉速為32(^/1^11的條件下，球磨1211;將球磨好后的球磨料110?115°C烘干； 2)將烘干后的球磨料進行模壓成型，成型壓力為35?40Mpa; 3)將成型后的坯體置于快速升溫箱式實驗電爐中進行燒結，燒結溫度為1400?14500C，保溫2?3h，最后隨爐冷卻； 4)將燒結后的料塊球磨破碎，最后將球磨料110?115°C烘干，即得到本發明的紅外輻射基料。5.根據權利要求1?4任一所述的一種工業窯爐用高溫紅外輻射涂料或其制備方法，其特征在于:所述紅外輻射基料的含量為10?40wt%，高溫熱膨脹系數調節劑的含量為10?40wt%，粘結劑的含量為20?60wt%。6.根據權利要求1?4任一所述的一種工業窯爐用高溫紅外輻射涂料或其制備方法，其特征在于:所述紅外輻射基料采用過渡族金屬氧化物，是由過渡族金屬氧化物高溫燒結得到。7.根據權利要求6所述的一種工業窯爐用高溫紅外輻射涂料或其制備方法，其特征在于:所述的過渡族金屬氧化物是按質量比O?50wt %Mn02、30?80wt %工業級絡綠、O?5?^%&3203、0?5￥1:%祖203、0?5￥1:%(]110、0?5￥1:%卩6203、5?50￥1:%1'；[02、0?20￥1:%21'02配料混合而成。8.根據權利要求1?4任一所述的一種工業窯爐用高溫紅外輻射涂料或其制備方法，其特征在于:所述的高溫溶膠選自硅溶膠，所述的氧化物微粉選自Cr2O3微粉。9.根據權利要求8所述的一種工業窯爐用高溫紅外輻射涂料或其制備方法，其特征在于:所述粘結劑中娃溶膠的含量為40?60wt%，Cr203微粉的含量為40?60wt%。10.根據權利要求1?4任一所述的一種工業窯爐用高溫紅外輻射涂料或其制備方法，其特征在于:所述高溫溶膠采用規格為二氧化硅含量30± I %，密度1.19?1.21g/cm3、PH值.8.5-10.0和粒度8-15nm的硅溶膠。
【文檔編號】C04B35/66GK105924184SQ201610252233
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年4月20日
【發明人】吳永權, 王家邦
【申請人】浙江大學