專利名稱：能夠形成低導(dǎo)熱系數(shù)涂層的紅外輻射涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外輻射節(jié)能材料領(lǐng)域，尤其涉及一種能夠形成低導(dǎo)熱系數(shù)涂層的紅外福射涂料。
背景技術(shù)：
紅外輻射節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用是提高工業(yè)窯爐的能源利用效率的ー種有效途徑。將紅外輻射涂料應(yīng)用在エ業(yè)窯爐耐火材料內(nèi)壁表面，可以有效提高爐內(nèi)參與輻射傳熱物體表面的紅外輻射能力及其光譜特性，增強爐內(nèi)的輻射傳熱效率，促進加熱過程的進行，改善窯爐內(nèi)部溫度的均勻性，加快對エ件加熱的速度和質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，提高工業(yè)窯爐使用過程中能源利用的有效性，并具有減少有害氣體排放、降低排放煙氣溫度、延長エ業(yè)窯爐使用壽命等良好的綜合效益。近年來，我國的紅外輻射涂料得到了很大發(fā)展，其在エ業(yè)窯爐中的節(jié)能作用日益受到重視。與窯爐爐襯材料相比，我國的紅外輻射涂層往往具有較高的導(dǎo)熱系數(shù)，這就會增大窯爐內(nèi)壁向窯爐外壁的熱傳導(dǎo)，増大窯爐的熱能耗散，減低了窯爐對能源利用的有效性?，F(xiàn)有的低導(dǎo)熱系數(shù)材料往往紅外輻射性能不佳，或者高溫穩(wěn)定性不好。通過紅外輻射涂層的組成設(shè)計和結(jié)構(gòu)控制來降低涂層的導(dǎo)熱系數(shù)，是改善紅外輻射涂料的使用效果、充分提高窯爐的能源利用效率的有效途徑，對紅外輻射涂料在エ業(yè)窯爐中的廣泛應(yīng)用具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)而提供一種能夠形成低導(dǎo)熱系數(shù)涂層的紅外輻射涂料，改善紅外輻射涂料的使用效果。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種能夠形成低導(dǎo)熱系數(shù)涂層的紅外輻射涂料，由下述組分經(jīng)混合配制而成，所述各組分及其組分含量按質(zhì)量百分比計為尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料3(T50%、造孔劑3 15%、六鈦酸鉀(T20%、水玻璃25 50%、水5 15%、無機結(jié)合助劑廣10%、防沉降劑(T2%、分散劑0 3%、消泡劑0 1%、流平劑(Tl%。按上述方案，所述的尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料的制備方法是包括有以下步驟1)將各種原料按規(guī)定比例配料，再對該配料進行球磨、混合、干燥和壓制成型為塊狀坯體的初步處理；所述的原料包括有形成尖晶石型固溶體的A組分、形成硅酸鹽礦物的B組分和促進劑C組分，其質(zhì)量比為100% =20^300% :0 15%，其中，所述的A組分包括有 Fe2O3、MnO2、CuO、Co2O3、Mo2O3、Ni O、V2O5 和 WO3,所述的 B 組分包括有 A1203、Si02、Mg0、BaO、CaO和TiO2,所述的促進劑C組分包括有玻璃粉和B2O3,各組分含量以質(zhì)量百分比計 為 IFe2O3 :0 60%、MnO2: 0 60%、Al2O3 :5 50%、SiO2 :5 50%、CuO :0 12%、Co2O3 :0 10%、MgO 0 10%、Mo2O3 :0 6%、Ni0 :0 6%、Ti02 0^6%, V2O5 :0 5%、冊3 :0 5%、Ba0 :0 3%、Ca0 :0 3%、玻璃粉(T3%、B2O3 :(T3% ；2)將步驟I)所得塊狀坯體在80(T98(TC溫度范圍內(nèi)進行加熱保溫，加熱保溫時間為1飛小時，形成尖晶石型固溶體；然后繼續(xù)升溫到ii0(Ti30(rc溫度范圍內(nèi)進行加熱保溫，保溫21小吋，形成硅酸鹽礦物，使尖晶石型固溶體與硅酸鹽礦物進行多相復(fù)合，形成多相復(fù)合結(jié)構(gòu)的黑色燒結(jié)體；3)將步驟2)所得黒色燒結(jié)體經(jīng)破碎、粉碎和過200^500篩，得到尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料。按上述方案，所述的無機結(jié)合助劑由以下組分經(jīng)混合配制而成=Al2O3 :2(T40%、SiO2 :20 60%、Mg0 :2 10%、Ti02 :2 10%、Ni0 :0 10%、Cr2O3 :0 10%、B205 :0 10%，以上均為質(zhì)量百分比計。按上述方案，所述的造孔劑由石墨和淀粉組成，石墨和淀粉的質(zhì)量比為50% :50%。按上述方案，所述的防沉降劑為有機膨潤土 ；所述的分散劑為磷酸鈉；所述的消泡劑為磷酸三丁酷；所述的流平劑為水性丙烯酸樹脂。本發(fā)明在混合制備時，將上述各組份按配比稱重，攪拌混合1飛小吋，即制得粘稠狀懸浮流體的紅外輻射涂料。 本發(fā)明的紅外輻射涂料的反應(yīng)機理是通過水玻璃干燥固化后形成硅溶膠和無機結(jié)合助劑在高溫下形成液相增加紅外輻射涂層的結(jié)合性力，在加熱使用過程中造孔劑在涂層中形成多孔結(jié)構(gòu)減少涂層的導(dǎo)熱系數(shù)，同時加入低導(dǎo)熱系數(shù)的六鈦酸鉀進ー步降低涂層的導(dǎo)熱系數(shù)。在耐火材料基體上使用時，直接在基體表面噴刷本發(fā)明的紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層，可在500 1300で高溫下長期使用不開裂，不脫落，耐腐蝕，抗熱震性能優(yōu)良。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的紅外輻射涂料具有的特點是
1)在涂料中加入造孔劑，使涂層在加熱使用過程中形成多孔結(jié)構(gòu)，減低涂層的導(dǎo)熱系數(shù)，增強涂層的隔熱效果，同時加入低導(dǎo)熱系數(shù)的六鈦酸鉀，進一歩降低涂層的導(dǎo)熱系數(shù)和提聞涂層的隔熱效果；
2)在涂料中加入無機結(jié)合助劑，在加熱使用過程該助劑在涂層中形成高溫液相，起到封閉氣孔的作用，形成分離閉孔結(jié)構(gòu)，有利于降低導(dǎo)熱系數(shù)，井能夠促進了涂層與基體的結(jié)合，防止涂層結(jié)構(gòu)開裂或脫落，提高涂層的抗熱震沖擊能力；
3)采用預(yù)先制備的尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系粉料作為涂料中的紅外輻射材料，該復(fù)合體系粉料具有優(yōu)異的紅外輻射性能，使多孔結(jié)構(gòu)的涂層保持高的紅外輻射性能，保證涂層的節(jié)能效果。本發(fā)明的紅外輻射涂料所形成的涂層兼有優(yōu)良的紅外輻射性能和低導(dǎo)熱系數(shù)，并能與耐火材料基體牢固結(jié)合，在高溫下結(jié)構(gòu)和性能，耐腐蝕，抗熱震性能優(yōu)良，可以用于建材、冶金、熱電、石化、化工、輕エ等行業(yè)的エ業(yè)窯爐內(nèi)襯材料表面，提高工業(yè)窯爐的能源利用效率，保護窯爐的內(nèi)襯材料，延長窯爐內(nèi)襯材料的使用壽命。


圖I為實施例I經(jīng)1200°C熱處理紅外輻射涂層的XRD圖譜；
圖2為實施例I經(jīng)1200°C熱處理紅外輻射涂層的SEM照片。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進ー步說明，但是此說明不會構(gòu)成對本發(fā)明的限制。實施例I
按質(zhì)量百分比為尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料40%、造孔劑5%、六鈦酸鉀10%、水玻璃30%、水5%、無機結(jié)合助劑6. 7%、有機膨潤土 1%、磷酸鈉2%、磷酸三丁酯0. 2%、水性丙稀酸樹脂0. 1%的配方，所述的造孔劑由石墨和淀粉組成，石墨和淀粉的質(zhì)量比為50% 50%，稱取上述各組分，攪拌混合4小吋，即制得粘稠狀懸浮流體的紅外輻射涂料。其中，尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料中包括有形成尖晶石型固溶體的A組分、形成硅酸鹽礦物的B組分和促進劑C組分，其中，所述的A組分包括有Fe2O3.MnO2XuO和Mo2O3,所述的B組分包括有Al203、Si02、Mg0和Ti O2,所述的促進劑C組分包括有B2O3,各組分含量以質(zhì)量百分比計為10%Fe203、16%Mn02、8%Cu0、1%Mo203、50%A1203、12%Si02、
I.5%Mg0、0. 5%Ti02和l%BaO ;其制備エ藝為將各種原料按規(guī)定比例配料，對該配料進行球磨、混合、干燥和壓制成型為塊狀坯體；在塊狀坯體的燒成制備過程中，先加熱到950°C保溫2小時，形成尖晶石型固溶體，然后繼續(xù)升溫到1200°C保溫8小時，使尖晶石型固溶體與硅酸鹽礦物進行多相復(fù)合，形成多相復(fù)合結(jié)構(gòu)的黑色燒結(jié)體；經(jīng)破碎、粉碎和過200目篩，制備尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料；
其中，無機結(jié)合助劑中各組份的質(zhì)量比為20%A1203、60%SiO2、5%Mg0、2%TiO2、5%Ni0、5%Cr203和3%B205，經(jīng)混合配制而成。對耐火材料基體表面進行吹掃后，在表面噴刷上述紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層。紅外輻射涂層的法向全波段輻射率為0. 92,8u nT25 U m波段的輻射率為0.91，8111^1411111波段的輻射率為0.93，14111^2511111波段的輻射率為0.93。紅外輻射涂層在1000°C下的導(dǎo)熱系數(shù)為0. 26W/(m-K)。紅外輻射涂層在常溫 1200°C范圍內(nèi)進行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)30次涂層表面無裂紋，涂層不脫落。圖I的XRD圖譜表明紅外輻射涂層主要含有過渡金屬氧化物尖晶石型固溶體和莫來石，此外，還含有少量的鎂鋁尖晶石，涂層中紅外輻射陶瓷組分具有很好的高溫穩(wěn)定性。圖I顯示紅外輻射陶瓷涂層在經(jīng)過熱處理后具有均勻的多孔結(jié)構(gòu)，這種多孔結(jié)構(gòu)有利于降低涂層的導(dǎo)熱系數(shù)。
實施例2
按質(zhì)量比為30%尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料、3%造孔劑、20%六鈦酸鉀、25%水玻璃、10%水、8%無機結(jié)合助劑、2%有機膨潤土、1%磷酸鈉、0. 5%磷酸三丁酯、0. 5%水性丙烯酸樹脂的配方，將上述各種組份按配比稱重，所述的造孔劑由石墨和淀粉組成，石墨和淀粉的質(zhì)量比為50% :50%，攪拌混合I小吋，即制得粘稠狀懸浮流體的紅外輻射涂料。其中，尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料中各組份的質(zhì)量比為28%Mn02,12%Cu0,6%Mo203 > 5%V205,5%W03,5%A1203,20%SiO2 U0%Mg0,6%TiO2 和 3%CaO ;其制備エ藝為將各種原料按規(guī)定比例配料，對該配料進行球磨、混合、干燥和壓制成型為塊狀坯體；在塊狀坯體的燒成制備過程中，先加熱到950°C保溫4小時，形成尖晶石型固溶體，然后繼續(xù)升溫到1300°C保溫2小時，使尖晶石型固溶體與硅酸鹽礦物進行多相復(fù)合，形成多相復(fù)合結(jié)構(gòu)的黑色燒結(jié)體；經(jīng)破碎、粉碎和過250目篩，制備尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料；無機結(jié)合助劑中各組份的質(zhì)量比為:40%Al203、36%Si02、2%Mg0、6%Ti02、6%Ni0和10%Cr203,經(jīng)混合配制而成。對耐火材料基體表面進行吹掃后，在表面噴刷上述紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層。紅外輻射涂層的法向全波段輻射率為0. 89,8u nT25 U m波段的輻射率為0.91,8u nTl4 u m波段的輻射率為0. 92，14 y nT25 u m波段的輻射率為0. 93。紅外輻射涂層在1000°C下的導(dǎo)熱系數(shù)為0. 3Iff/ (m -K)。紅外輻射涂層在常溫 1200°C范圍內(nèi)進行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)30次涂層表面無裂紋，涂層不脫落。
實施例3
按質(zhì)量比為50%尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料、3%造孔劑、33%水玻璃、10%水、1%無機結(jié)合助劑、1%有機膨潤土、1%磷酸三丁酷、1%水性丙烯酸樹脂的配方，將上述各種組份按配比稱重，攪拌混合3小吋，即制得粘稠狀懸浮流體的紅外輻射涂料。其中，尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料中各組份的質(zhì)量比為10%Fe203、60%Mn02、3%Cu0、4%Co203、3%Ni0、2%W03、8%Al203、5%Si02、3% BaO 和 2%Ca0 ;其制備エ藝為將各種原料按規(guī)定比例配料，對該配料進行球磨、混合、干燥和壓制成型為塊狀坯體；在塊狀坯體的燒成制備過程中，先加熱到800°C保溫6小時，形成尖晶石型固溶體，然后繼續(xù)升溫到1250°C保溫6小時，使尖晶石型固溶體與硅酸鹽礦物進行多相復(fù)合，形成多相復(fù)合結(jié)構(gòu)的黒色燒結(jié)體；經(jīng)破碎、粉碎和過450目篩，制備出多相復(fù)合體系紅外輻射粉料。無機結(jié)合助劑中各組成的質(zhì)量比為30%Al203、38%Si02、10%Mg0、10%Ti02、2%Ni0和10%B205，經(jīng)混合配制而成。對耐火材料基體表面進行吹掃后，在表面噴刷上述紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層。紅外輻射涂層的法向全波段輻射率為0. 89,8u nT25 U m波段的輻射率為0.90，8111^1411111波段的輻射率為0.93，14111^2511111波段的輻射率為0.94。紅外輻射涂層在1000°C下的導(dǎo)熱系數(shù)為0. 30W/(m-K)。紅外輻射涂層在常溫 1200°C范圍內(nèi)進行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)30次涂層表面無裂紋，涂層不脫落。
實施例4
按質(zhì)量比為35%尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料、15%造孔劑、29%水玻璃、15%水、3%無機結(jié)合助劑、3%磷酸鈉的配方，將上述各種組份按配比稱重，攪拌混合5小吋，即制得粘稠狀懸浮流體的紅外輻射涂料。其中，尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料中各組份的質(zhì)量比為
60%Fe203、10%Co203、6%Ni0、2%V205、13%Al203、7%Si02、l. 5%Ti02 和 0. 5%Ca0 ;其制備エ藝
為將各種原料按規(guī)定比例配料，對該配料進行球磨、混合、干燥和壓制成型為塊狀坯體；在塊狀坯體的燒成制備過程中，先加熱到980°C保溫I小時，形成尖晶石型固溶體，然后繼續(xù)升溫到1100°C保溫8小時，使尖晶石型固溶體與硅酸鹽礦物進行多相復(fù)合，形成多相復(fù)合結(jié)構(gòu)的黒色燒結(jié)體；經(jīng)破碎、粉碎和過230目篩，制備出多相復(fù)合體系紅外輻射粉料。無機結(jié)合助劑中各組成的質(zhì)量比為30%A1203、40%SiO2、7%Mg0、3%TiO2、10%Ni0、5%Cr203和5% B2O5，經(jīng)混合配制而成。對耐火材料基體表面進行吹掃后，在表面噴刷上述紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層。紅外輻射涂層的法向全波段輻射率為0. 90,8u nT25 U m波段的輻射率為0. 92,8u m 14 u m波段的輻射率為0. 93，14 y m 25 u m波段的輻射率為0. 93。紅外輻射涂層在1000°C下的導(dǎo)熱系數(shù)為0. 27ff/(m*K)。紅外輻射涂層在常溫 1200°C范圍內(nèi)進行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)30次涂層表面無裂紋，涂層不脫落。
實施例5
按質(zhì)量比為30%尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料、5%造孔劑、5%六鈦酸鉀、50%水玻璃、5%水、3. 5%無機結(jié)合助劑、0. 5%有機膨潤土、0. 5%磷酸鈉、0. 3%磷酸三丁酷、0. 2%水性丙烯酸樹脂的配方，將上述各種組份按配比稱重，攪拌混合2小吋，即制得粘稠狀懸浮流體的紅外輻射涂料。其中，尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料中各組份的質(zhì)量比為30%Fe203、10%Mn02、3%Cu0、2%Co203、3%Mo203、2. 5%V205、2. 5%W03、25%A1203、10%Si02、5%Mg0、 3%Ti02、l. 5%Ba0和I. 5%Ca0 ;其制備エ藝為將各種原料按規(guī)定比例配料，對該配料進行球磨、混合、干燥和壓制成型為塊狀坯體；在塊狀坯體的燒成制備過程中，先加熱到850°C保溫4小時，形成尖晶石型固溶體，然后繼續(xù)升溫到1100°C保溫8小時，使尖晶石型固溶體與硅酸鹽礦物進行多相復(fù)合，形成多相復(fù)合結(jié)構(gòu)的黑色燒結(jié)體；經(jīng)破碎、粉碎和過300目篩，制備出多相復(fù)合體系紅外輻射粉料。無機結(jié)合助劑中各組份的質(zhì)量比為40%Al203、40%Si02、6%Mg0、6%Ti02和8%Cr203，經(jīng)混合配制而成。對耐火材料基體表面進行吹掃后，在表面噴刷上述紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層。紅外輻射涂層的法向全波段輻射率為0. 88,8u nT25 U m波段的輻射率為0.90，8111^1411111波段的輻射率為0.92，14111^2511111波段的輻射率為0.91。紅外輻射涂層在1000°C下的導(dǎo)熱系數(shù)為0. 28W/(m-K)。紅外輻射涂層在常溫 1200°C范圍內(nèi)進行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)30次涂層表面無裂紋，涂層不脫落。
實施例6
按質(zhì)量比為35%尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料、7%造孔劑、10%六鈦酸鉀、30%水玻璃、10%水、7%無機結(jié)合助劑、0. 3%有機膨潤土、0. 3%磷酸鈉、0. 2%磷酸三丁酯、0. 2%水性丙烯酸樹脂的配方，將上述各種組份按配比稱重，攪拌混合2小吋，即制得粘稠狀懸浮流體的紅外輻射涂料。其中，尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料中各組份的質(zhì)量比為7%Fe203、20%Mn02、6%Co203、5. 6%Mo203、l. 4%Ni0、6%Al203、50%Si02、I. 5%Mg0、0. 5%Ti02 和 2%Ba0 ;其制備エ藝為將各種原料按規(guī)定比例配料，對該配料進行球磨、混合、干燥和壓制成型為塊狀坯體；在塊狀坯體的燒成制備過程中，先加熱到900°C保溫6小時，形成尖晶石型固溶體，然后繼續(xù)升溫到1150°C保溫6小時，使尖晶石型固溶體與硅酸鹽礦物進行多相復(fù)合，形成多相復(fù)合結(jié)構(gòu)的黑色燒結(jié)體；經(jīng)破碎、粉碎和過200目篩，制備出多相復(fù)合體系紅外輻射粉料。無機結(jié)合助劑中各組成的質(zhì)量比為30%Al203、50%Si02、8%Mg0、2%Ti02、2%Ni0、3%Cr203和5% B2O5，經(jīng)混合配制而成。對耐火材料基體表面進行吹掃后，在表面噴刷上述紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層。紅外輻射涂層的法向全波段輻射率為0. 89,8u nT25 U m波段的輻射率為0.91,8u nTl4 u m波段的輻射率為0. 92，14 y nT25 u m波段的輻射率為0. 93。紅外輻射涂層在1000°C下的導(dǎo)熱系數(shù)為0. 25W/ (m-K)。紅外輻射涂層在常溫 1200°C范圍內(nèi)進行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)30次涂層表面無裂紋，涂層不脫落。
實施例7
按質(zhì)量比為45%尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射 粉料、10%造孔劑、30%水玻璃、9%水、4. 5%無機結(jié)合助劑、I. 2%有機膨潤土、0. 1%磷酸鈉、0. 1%磷酸三丁酯、0. 1%水性丙烯酸樹脂的配方，將上述各種組份按配比稱重，攪拌混合6小時，即制得粘稠狀懸浮流體的紅外福射涂料。 其中，尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料中各組份的質(zhì)量比為30%Mn02、8. 5%Cu0、8%Co203、6. 4%Mo203、1. 6%Ni0、22. 5%A1203、22. 5%Si02 和 0. 5%Mg0 ;其制備工藝為將各種原料按規(guī)定比例配料，對該配料進行球磨、混合、干燥和壓制成型為塊狀坯體；在塊狀坯體的燒成制備過程中，先加熱到900°C保溫3小時，形成尖晶石型固溶體，然后繼續(xù)升溫到1300°C保溫4小時，使尖晶石型固溶體與硅酸鹽礦物進行多相復(fù)合，形成多相復(fù)合結(jié)構(gòu)的黑色燒結(jié)體；經(jīng)破碎、粉碎和過325目篩，制備出多相復(fù)合體系紅外輻射粉料。無機結(jié)合助劑中各組成的質(zhì)量比為20%Al203、60%Si02、3%Mg0、7%Ti02、4%Ni0和6%Cr203，經(jīng)混合配制而成。對耐火材料基體表面進行吹掃后，在表面噴刷上述紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層。紅外輻射涂層的法向全波段輻射率為0. 88,8u nT25 U m波段的輻射率為0.90，8111^1411111波段的輻射率為0.91，14111^2511111波段的輻射率為0.93。紅外輻射涂層在1000°C下的導(dǎo)熱系數(shù)為0. 27ff/(m*K)。紅外輻射涂層在常溫 1200°C范圍內(nèi)進行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)30次涂層表面無裂紋，涂層不脫落。
實施例8
按質(zhì)量比為30%尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料、5%造孔劑、15%六鈦酸鉀、33%水玻璃、7%水、6%無機結(jié)合助劑、2%有機膨潤土、I. 4%磷酸鈉、0. 3%磷酸三丁酯、0. 3%水性丙烯酸樹脂的配方，將上述各種組份按配比稱重，攪拌混合4小時，即制得粘稠狀懸浮流體的紅外輻射涂料。其中，尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料中各組份的質(zhì)量比為47%Fe203、25. 2%Mn02、7. 2%Cu0、5%V205、3. 6%W03、6%Al203、5%Si02 和 l%CaO ;其制備工藝為將各種原料按規(guī)定比例配料，對該配料進行球磨、混合、干燥和壓制成型為塊狀坯體；在塊狀坯體的燒成制備過程中，先加熱到850°C保溫6小時，形成尖晶石型固溶體，然后繼續(xù)升溫到1300°C保溫3小時，使尖晶石型固溶體與硅酸鹽礦物進行多相復(fù)合，形成多相復(fù)合結(jié)構(gòu)的黑色燒結(jié)體；經(jīng)破碎、粉碎和過400目篩，制備出多相復(fù)合體系紅外輻射粉料。無機結(jié)合助劑中各組成的質(zhì)量比為35%Al203、45%Si02、5%Mg0、8%Ti02、4%Cr203和3%B205，經(jīng)混合配制而成。對耐火材料基體表面進行吹掃后，在表面噴刷上述紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層。紅外輻射涂層的法向全波段輻射率為0. 90,8u nT25 U m波段的輻射率為0.93，8iinTl4iim波段的輻射率為0. 94，14 y nT25 y m波段的輻射率為0.94。紅外輻射涂層在1000°C下的導(dǎo)熱系數(shù)為0. 29W/ (m-K)。紅外輻射涂層在常溫 1200°C范圍內(nèi)進行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)30次涂層表面無裂紋，涂層不脫落。經(jīng)紅外輻射性測試證明，本發(fā)明形成的紅外輻射涂層具有優(yōu)良的紅外輻射性能、較低的導(dǎo)熱系數(shù)和較好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，其法向全波段輻射率為0. 88、. 92，8 u nT25 y m波段的輻射率為0. 90 0. 93,8u m 14 u m波段的輻射率為0. 91 0. 94,14 u m 25 u m波段的輻射率為0. 91 0. 94 ;紅外輻射涂層在1000°C下的導(dǎo)熱系數(shù)為0. 25 0. 3Iff/(m K)。在常溫 1200°C范圍內(nèi)進行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)30次涂層表面無裂紋，涂層不脫落。以上所述僅為本發(fā)明的實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范 圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.能夠形成低導(dǎo)熱系數(shù)涂層的紅外輻射涂料，由下述組分經(jīng)混合配制而成，所述各組分及其組分含量按質(zhì)量百分比計為尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料3(T50%、造孔劑3 15%、六鈦酸鉀0 20%、水玻璃25 50%、水5 15%、無機結(jié)合助劑I 10%、防沉降劑(T2%、分散劑(T3%、消泡劑(Tl%、流平劑(Tl%。
2.按權(quán)利要求I所述的能夠形成低導(dǎo)熱系數(shù)涂層的紅外輻射涂料，其特征在于所述各組分及其組分含量按質(zhì)量百分比計為尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料40%、造孔劑5%、六鈦酸鉀10%、水玻璃30%、水5%、無機結(jié)合助劑6. 7%、防沉降劑1%、分散劑2%、消泡劑0. 2%、流平劑0. 1%。
3.按權(quán)利要求I或2所述的能夠形成低導(dǎo)熱系數(shù)涂層的紅外輻射涂料，其特征在于所述的尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料的制備方法是包括有以下步驟1)將各種原料按規(guī)定比例配料，再對該配料進行球磨、混合、干燥和壓制成型為塊狀坯體的初步處理；所述的原料包括有形成尖晶石型固溶體的A組分、形成硅酸鹽礦物的B組分和促進劑C組分，其質(zhì)量比為100% =20^300% :0 15%，其中，所述的A組分包括有Fe2O3、MnO2、CuO、Co2O3> Mo2O3' Ni。、V2O5 和 WO3,所述的 B 組分包括有 Al2O3' Si02、Mg。、Ba。、CaO 和 TiO2,所述的促進劑C組分包括有玻璃粉和B2O3，各組分含量以質(zhì)量百分比計為=Fe2O3 :0飛0%、MnO2:0 60%、Al2O3 :5 50%、SiO2 :5 50%、CuO :0 12%、Co2O3 :0 10%、MgO :0 10%、Mo2O3 :0 6%、NiO 0 6%、TiO2 :0 6%、V2O5 :0 5%、WO3 :0 5%、BaO :0 3%、CaO :0 3%、玻璃粉:0 3%、B2O3 :0 3% ；2)將步驟I)所得塊狀坯體在80(T98(TC溫度范圍內(nèi)進行加熱保溫，加熱保溫時間為f 6小時，形成尖晶石型固溶體；然后繼續(xù)升溫到110(Tl30(rC溫度范圍內(nèi)進行加熱保溫，保溫21小時，形成硅酸鹽礦物，使尖晶石型固溶體與硅酸鹽礦物進行多相復(fù)合，形成多相復(fù)合結(jié)構(gòu)的黑色燒結(jié)體；3)將步驟2)所得黑色燒結(jié)體經(jīng)破碎、粉碎和過20(T500篩，得到尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料。
4.按權(quán)利要求3所述的能夠形成低導(dǎo)熱系數(shù)涂層的紅外輻射涂料，其特征在于所述的無機結(jié)合助劑由以下組分經(jīng)混合配制而成A1203 :20 40%、SiO2 :20 60%、MgO :2 10%、TiO2 2 10%、Ni0 :0 10%、Cr2O3 :0 10%、B205 :0 10%，以上均為質(zhì)量百分比計。
5.按權(quán)利要求4所述的能夠形成低導(dǎo)熱系數(shù)涂層的紅外輻射涂料，其特征在于所述的無機結(jié)合助劑組分優(yōu)選為=Al2O3 20%, SiO2 60%,MgO 5%, TiO2 :2%、Ni0 :5%、Cr2O3 5%, B2O5 3%，以上均為質(zhì)量百分比計。
6.按權(quán)利要求I所述的能夠形成低導(dǎo)熱系數(shù)涂層的紅外輻射涂料，其特征在于所述的造孔劑由石墨和淀粉組成，石墨和淀粉的質(zhì)量比為50% :50%。
7.按權(quán)利要求I所述的能夠形成低導(dǎo)熱系數(shù)涂層的紅外輻射涂料，其特征在于所述的防沉降劑為有機膨潤土 ；所述的分散劑為磷酸鈉；所述的消泡劑為磷酸三丁酯；所述的流平劑為水性丙烯酸樹脂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種能夠形成低導(dǎo)熱系數(shù)涂層的紅外輻射涂料，其由下列質(zhì)量百分含量的原料配置而成尖晶石-硅酸鹽多相復(fù)合體系紅外輻射粉料30~50%、造孔劑3~15%、六鈦酸鉀0~20%、水玻璃25~50%、水5~15%、無機結(jié)合助劑1~10%、防沉降劑0~2%、分散劑0~3%、消泡劑0~1%、流平劑0~1%。本發(fā)明的涂料干燥固化后，在使用過程中形成多孔結(jié)構(gòu)的涂層，該涂層具有優(yōu)良的紅外輻射性能和低導(dǎo)熱系數(shù)，并能夠與耐火材料基體牢固結(jié)合，在500~1300℃高溫下長期使用不開裂，不脫落，耐腐蝕，抗熱震性能優(yōu)良。
文檔編號C09D7/12GK102702808SQ20121014729
公開日2012年10月3日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者張楓, 徐慶, 黃端平 申請人:武漢理工大學(xué)