CN101353251A - 一种黑化陶瓷红外辐射材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种黑化陶瓷红外辐射材料，按重量计，由如下组分构成：氧化铝80％～90％；黑化氧化物10％～20％；所述黑化氧化物选自铁、镍、铬、钴、锰的氧化物中的一种或一种以上的混合物。本发明得到的黑化陶瓷红外辐射材料均匀性好、稳定性高，且在8～14μm特定波长范围内的红外辐射率达0.96以上，可应用于军事领域。

Description

一种黑化陶瓷红外辐射材料
技术领域
本发明涉及一种红外辐射材料，具体涉及一种以氧化铝为基料的黑化陶瓷红外辐射材料。
背景技术
黑化陶瓷红外辐射材料是随着红外技术的发展应运而生的一类新型的光热转换材料，该材料在常温下就有很高的红外辐射率及光热转换性能，已经在环保、医疗、保健、军事、节能等领域得到了不同程度的应用。
现有的黑化陶瓷红外辐射材料主要是以多种无机氧化物或矿物原料为基材，再添加一定量的多种黑化添加物及化工原料组成。如中国发明专利CN1019386B公开了一种多晶矿化黑陶瓷远红外辐射材料，由80％～90％的铬铁矿、钛铁矿、锆英砂等矿物中的二种或二种以上原料为基料，辅以10％～20％的化工原料组成，所述化工原料为Si、Mn、Co、Ni的氧化物或碳化物；最终获得了法向全辐射率在0.87～0.92之间的远红外辐射材料。
然而，由于上述材料的原料组成成分复杂，使其制成品本身的均匀性较差，导致其红外辐射性能不稳定且红外辐射率较低；而现有技术中的黑化陶瓷红外辐射材料的辐射率也很难超过0.95。因此，如何选择适合的原料及配比，获得红外辐射率超过0.95的陶瓷材料，是本领域技术人员的研究方向之一，也具有现实意义。
另一方面，上述材料是针对全波段范围的，没见涉及到特定的波长段，而为了适应不同的应用对象及达到特定的效果，需要探索有针对性的、更为高效的黑化陶瓷红外辐射材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种组分简单的黑化陶瓷红外辐射材料，其在特定波长范围内具有极高的红外辐射率。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种黑化陶瓷红外辐射材料，按重量计，由如下组分构成：
氧化铝            80％～90％；
黑化氧化物        10％～20％；
所述黑化氧化物选自铁、镍、铬、钴、锰的氧化物中的一种或一种以上的混合物，将上述组分采用陶瓷材料成型方法成型而成。
进一步的技术方案，所述黑化氧化物按重量计由如下组分构成：
Fe2O3             4％～10％；
Ni2O3或NiO        3％～7％；
Cr2O3             1％～4％。
本发明的黑化陶瓷红外辐射材料的成型方法可以采用常远见的陶瓷成型方法，例如压制成型或挤压成型等，成型形状和厚度可调。一种典型的成型方式如下：将高纯度氧化铝、黑化氧化物按一定比例充分混合后，经球磨、添加粘合剂、造粒、老化、压制成型，最后在1300～1350℃氧化气氛下烧结，即得到所需材料。该制备方法是本领域公知的现有技术。
本发明得到的红外辐射材料既可以单独制备成陶瓷材料制品，也可以作为其他已有材料表面的涂层材料。
由于上述技术方案的采用，与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1.本发明的原料组成简单，得到的黑化陶瓷红外辐射材料均匀性好，红外辐射性能稳定，辐射率≥0.96。
2.本发明得到的黑化陶瓷红外辐射材料在8～14μm特定波长范围内的红外辐射率≥0.96，可应用于军事领域。
3.本发明可采用常规成型方法压制成型制备成品，且成型形状及厚度可调，适于工业生产及应用。
附图说明
图1是实施例一的制备流程示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但不应以此限制本发明的保护范围：
实施例一：一种黑化陶瓷红外辐射材料，按重量百分比把高纯度氧化铝90％、氧化铁5％、氧化镍3.33％、氧化铬1.67％充分混合均匀，采用陶瓷材料常规成型方法(如压制成型、挤压成型等)成型，最后在1300～1350℃氧化气氛下烧结，得到黑化陶瓷红外辐射材料，可用于单独制备成陶瓷材料制品或作为与已有材料表面的红外辐射涂层。
参见附图1所示，具体的制备工艺可以是，首先称量原料，加丙酮球磨，加入PVA作为粘合剂，进行造粒，老化、成型干燥后烧结，获得陶瓷材料。
本实施例得到的黑化陶瓷红外辐射材料在8～14μm特定波长范围内红外辐射率为0.971。具体测试方法如下：
采用中国科学院上海技术物理研究所研制的IRE-2型双波段辐射率测量仪测试样品的红外辐射性能。主要的技术指标为：
(1)测量波段：8～14μm；
(2)辐射率测量范围：0.1～0.99；
(3)灵敏度NEΔε：0.001；
(4)示值误差：±0.02(ε＞0.50)；
(5)重复性：±0.1；
(6)样品温度：常温；
(7)样品尺寸：直径≥50mm；
(8)测量时间：3秒；
(9)显示方法：LED数字显示，末位0.001；
(10)电流：交流220V，50Hz。
所述IRE-2型辐射率测量仪的测试原理是反射率法原理，即通过采用主动黑体辐射源测定待测物体表面的法向反射率，进而计算出待测物体表面在特定红外波段吸收率α，根据基尔霍夫定律，物体吸收率在数值上与其辐射率相等，即α＝ε，从而测出被测物体红外波段的辐射率。
实施例二：
将按重量百分比把高纯度氧化铝90％、氧化铁4.7％、氧化镍3.53％、氧化铬1.77％充分混合均匀，采用陶瓷材料常规成型方法(如压制成型、挤压成型等)成型，最后在1300～1350℃氧化气氛下烧结，得到黑化陶瓷红外辐射材料，可用于单独制备成陶瓷材料制品或作为与已有材料表面的红外辐射涂层。
本实施例得到的黑化陶瓷红外辐射材料在8～14μm特定波长范围内红外辐射率为0.975。
实施例三：
将按重量百分比把高纯度氧化铝90％、氧化铁4.74％、氧化镍3.15％、氧化铬2.11％充分混合均匀，采用陶瓷材料常规成型方法(如压制成型、挤压成型等)成型，最后在1300～1350℃氧化气氛下烧结，得到黑化陶瓷红外辐射材料，可用于单独制备成陶瓷材料制品或作为与已有材料表面的红外辐射涂层。
本实施例得到的黑化陶瓷红外辐射材料在8～14μm特定波长范围内红外辐射率为0.976。
实施例四：
将按重量百分比把高纯度氧化铝90％、氧化铁4.44％、氧化镍3.33％、氧化铬2.33％充分混合均匀，采用陶瓷材料常规成型方法(如压制成型、挤压成型等)成型，最后在1300～1350℃氧化气氛下烧结，得到黑化陶瓷红外辐射材料，可用于单独制备成陶瓷材料制品或作为与已有材料表面的红外辐射涂层。
本实施例得到的黑化陶瓷红外辐射材料在8～14μm特定波长范围内红外辐射率为0.978。
实施例五：
将按重量百分比把高纯度氧化铝80％、氧化铁10％、氧化镍6.7％、氧化铬3.3％充分混合均匀，采用陶瓷材料常规成型方法(如压制成型、挤压成型等)成型，最后在1300～1350℃氧化气氛下烧结，得到黑化陶瓷红外辐射材料，可用于单独制备成陶瓷材料制品或作为与已有材料表面的红外辐射涂层。
本实施例得到的黑化陶瓷红外辐射材料在8～14μm特定波长范围内红外辐射率为0.963。
实施例六：
将按重量百分比把高纯度氧化铝85％、氧化铁7.5％、氧化镍5.0％、氧化铬2.5％充分混合均匀，采用陶瓷材料常规成型方法(如压制成型、挤压成型等)成型，最后在1300～1350℃氧化气氛下烧结，得到黑化陶瓷红外辐射材料，可用于单独制备成陶瓷材料制品或作为与已有材料表面的红外辐射涂层。
本实施例得到的黑化陶瓷红外辐射材料在8～14μm特定波长范围内红外辐射率为0.965。

Claims (2)

1.一种黑化陶瓷红外辐射材料，其特征在于，按重量计，由如下组分构成：
氧化铝        80％～90％；
黑化氧化物    10％～20％；
所述黑化氧化物选自铁、镍、铬、钴、锰的氧化物中的一种或一种以上的混合物，将上述组分采用陶瓷材料成型方法成型而成。
2.根据权利要求1所述的黑化陶瓷红外辐射材料，其特征在于，所述黑化氧化物按重量计由如下组分构成：
Fe2O3         4％～10％；
Ni2O3或NiO    3％～7％；
Cr2O3         1％～4％。
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