一种宽温区红外高发射率涂层材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高温炉节能涂层材料，尤其涉及一种宽温区的红外高发射率涂层材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]高温窑炉被广泛用于国民生产和科研各个领域，是属于高耗能工业产品，在能源消耗总量中占有很大的份额。特别是大部分工业用高温炉的热能利用率普遍较低，有很大的节能空间。将高温炉内壁涂覆高发射率材料是实现节能的一种有效途径，高发射率涂层不仅能够提高炉膛内壁的发射率，改善炉膛热射线的分布，增加二次发射热能利用，提高能源利用效率，而且可以通过特殊的涂层设计增强炉膛内壁耐火材料的抗腐蚀、抗热震和耐火焰冲刷等性能，起到保护高温炉膛、延长窑炉使用寿命的作用。国内外对高发射率涂料进行了大量研宄，并开发了多种产品得到广泛应用。例如，有文献公开报道了多种氧化物基和碳化硅基红外高发射率涂层材料配方及其制备方法(欧阳德刚等，“红外辐射涂料制备技术与方法研宄”，钢铁研宄，2001年6月，第3期，第41-44页)。现有的高发射率涂料虽然有一定节能效果，但还存在诸多问题，例如涂层发射率与波长(使用温度)的依赖关系明显，即涂层只能工作在一定温区才具有高的发射率并起到节能作用，而不能在很宽的温区范围内具有高发射率性能；在高温下使用，涂层的发射率容易衰减，影响使用寿命和节能效果；涂层与基体结合不理想，使用一段时间后易开裂、剥离、脱落。此外，高性能的节能涂层材料制备成本与售价都比较高，工业窑炉大面积使用成本较高。这些不足都制约了高发射率节能涂料在高温窑炉上的应用推广。
[0003]最近，中国专利申请(公开号:CN 103613962 A)公开了一种以铁矿渣为主要原料的低成本红外高发射率涂层材料，不仅有明显的节能效果，而且涂层具有优异的力热学性能。但该涂层材料只能使用在1100°c以下，而且，由于涂层材料因热膨胀系数不匹配和胶体的原因，该涂料不能用于氧化铝纤维材料制成的高温炉和耐火材料制品。氧化铝纤维耐火材料是一种疏松的轻质耐火材料，具有很好的保温性和可加工性能，其制品根据其氧化铝纤维的纯度可用于不同的耐火温度，最高可耐温1700°c以上，并且根据氧化铝纤维材料的密度不同可用于高温炉的耐火面或保温层，因此，氧化铝纤维耐火材料作为一种轻质耐火材料得到越来越多的推广应用。然而，氧化铝纤维耐火材料在高温下的红外发射率较低，作为高温炉膛耐火面使用热能利用率较低，特别是疏松的多孔结构强度很差，表面非常容易掉渣，严重影响了作为炉膛耐火面的使用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种在高温下使用同时起到节能与表面增强作用的宽温区的红外高发射率涂层材料及其制备方法。
[0005]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
[0006]本发明的宽温区的红外高发射率涂层材料，包括宽温区红外高发射率粉体和胶黏剂按照重量比1:1-1:2.5混合；
[0007]所述宽温区高发射率粉体包括以下原材料按重量百分比配制:
[0008]铁矿渣基高发射率粉体材料:5-30%，铁铝尖晶石:25-50%，磁铁矿:0_15% ;氧化锆:0-20%，氧化铈:20-40%，硅化钼:0-15% ；
[0009]所述胶黏剂为氧化铝溶胶。
[0010]本发明的上述的宽温区的红外高发射率涂层材料的制备方法，包括步骤:
[0011]首先，按以下方法制备所述铁矿渣基高发射率粉体材料:
[0012]按上述重量百分比称量制作铁矿渣基高发射率粉体材料的原料，加入球磨机球磨，强制混合均匀，将球磨后的粉体材料在1100°c高温下热处理6小时以上，得到铁矿渣基高发射率粉体材料备用；
[0013]然后，按以下方法制备所述宽温区红外高发射率粉体材料:
[0014]按上述重量百分比称量制作宽温区红外高发射率粉体材料的原料，加入球磨机球磨，强制混合均匀，将球磨后的粉体材料在1300°C _1600°C高温下热处理6小时以上，将热处理后得到的宽温区红外高发射率粉体粗料再次球磨超细化处理，制得宽温区红外高发射率粉体材料备用；
[0015]之后，将所制得的宽温区红外高发射率粉体材料与胶体材料按照上述重量比例混合，搅拌均匀，最终制得宽温区的红外高发射率涂层材料。
[0016]由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明提供的宽温区的红外高发射率涂层材料及其制备方法，既能起到红外高发射率节能作用又可以起到表面增强的作用，能在更高温度下使用，并且在宽的温区内都具有高发射率性能，可用于氧化铝纤维耐火材料表面，在高温下使用同时起到节能与表面增强的作用。
【具体实施方式】
[0017]下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。
[0018]本发明的宽温区的红外高发射率涂层材料，其较佳的【具体实施方式】是:
[0019]包括宽温区红外高发射率粉体和胶黏剂按照重量比1:1-1:2.5混合；
[0020]所述宽温区高发射率粉体包括以下原材料按重量百分比配制:
[0021]铁矿渣基高发射率粉体材料:5-30%，铁铝尖晶石:25-50%，磁铁矿:0_15% ;氧化锆:0-20%，氧化铈:20-40%，硅化钼:0-15% ；
[0022]所述胶黏剂为氧化铝溶胶。
[0023]所述的铁矿渣基高发射率粉体材料包括以下配料按重量百分比配制:
[0024]铁矿渣:45-65 %，氧化铁:0-10 %，氧化锰:5-15 %，氧化锆:5_20%，氧化铬:5-15%，碳化娃:0-10% ο
[0025]所述铁矿渣的主要成分包括:
[0026]70-90 %的二氧化硅、5-10 %的氧化铁以及5_20 %的镁Mg、铝Al、钙Ca的金属化合物。
[0027]所述氧化铝溶胶由氧化铝含量为4-15%的透明氧化铝溶胶中加入重量百分比为2-5%、粒度分布为10-40纳米的水合氧化铝粉体配制而成。
[0028]本发明的上述的宽温区的红外高发射率涂层材料的制备方法，其较佳的【具体实施方式】是:
[0029]包括步骤:
[0030]首先，按以下方法制备所述铁矿渣基高发射率粉体材料:
[0031]按上述重量百分比称量制作铁矿渣基高发射率粉体材料的原料，加入球磨机球磨，强制混合均匀，将球磨后的粉体材料在1100°c高温下热处理6小时以上，得到铁矿渣基高发射率粉体材料备用；
[0032]然后，按以下方法制备所述宽温区红外高发射率粉体材料:
[0033]按上述重量百分比称量制作宽温区红外高发射率粉体材料的原料，加入球磨机球磨，强制混合均匀，将球磨后的粉体材料在1300°C _1600°C高温下热处理6小时以上，将热处理后得到的宽温区红外高发射率粉体粗料再次球磨超细化处理，制得宽温区红外高发射率粉体材料备用；
[0034]之后，将所制得的宽温区红外高发射率粉体材料与胶体材料按照上述重量比例混合，搅拌均匀，最终制得宽温区的红外高发射率涂层材料。
[0035]将所述宽温区红外高发射率粉体粗料超细化处理后，得到粉体材料的颗粒尺寸在10微米以下，并且颗粒尺寸在2微米以下的占