CN102320806B - 微纳米超细粉高温高辐射率涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明微纳米超细粉高温高辐射率涂料涉及一种用于提高辐射率的涂料及其制备方法。其目的是为了提供一种耐高温、发射率高、附着力强、不易结块的微纳米超细粉高温高辐射率涂料。本发明微纳米超细粉高温高辐射率涂料，各成分的重量组分如下：碳化硅50～500份，氧化铝100～500份，氧化铁10～150份，氧化锆1～50份，氧化锰0～50份，氧化镧0～15份，氧化铈0～50份，膨润土0～90份，耐火粘土0～200份，钛白粉0～200份，硅溶胶120～500份，水玻璃0～50份，羧甲基纤维素0～50份，其中硅溶胶和水玻璃为主溶剂，羧甲基纤维素为分散辅助溶剂。

Description

微纳米超细粉高温高辐射率涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种涂料及其制备方法，特别是涉及一种用于提高辐射率的涂料及其制备方法。
背景技术
在高温火焰炉内，存在着导热、对流、辐射三种传热方式。在800～1300℃之间，辐射传热占85％以上。辐射传热量除了与辐射体绝对温度的四次方成正比外，还与炉衬内壁黑度的大小有关，在同等温度工况下，提高炉衬内壁的黑度能强化炉膛内热交换条件，提高炉子的热效率。
在国内外已发表的多篇文献和专利中记载了几种高发射率涂料，其骨料(粉料)多用氧化物，但氧化物本身发射率不高。从市场现有的国外涂料来看，比如英国的ET-4、日本的CRC1100、1500涂料，发射率较低，在0.9以下，且随着温度的升高而衰减；涂料的附着力差，容易脱落；长时间放置会产生结块，而无法使用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种耐高温、发射率高、附着力强、不易结块的微纳米超细粉高温高辐射率涂料。
本发明微纳米超细粉高温高辐射率涂料，各成分的重量组分如下：
碳化硅 50～500份
氧化铝 100～500份
氧化铁 10～150份
氧化锆 1～50份
氧化锰 0～50份
氧化镧 0～15份
氧化铈 0～50份
膨润土 0～90份
耐火粘土 0～200份
钛白粉 0～200份
硅溶胶 120～500份
水玻璃 0～50份
羧甲基纤维素 0～50份
其中硅溶胶和水玻璃为主溶剂，羧甲基纤维素为分散辅助溶剂。
本发明微纳米超细粉高温高辐射率涂料的制备方法，包括如下步骤：
A、按各组分的重量配比称重备料，其中硅溶胶、水玻璃和羧甲基纤维素作为溶剂备用；
B、将其他原料混合后在1200℃高温烧结2～4小时，将烧结所得物进行纳米级超细化磨，将材料的粒径处理成2～100nm；
C、将细化处理好的材料按比例与溶剂混合，用三辊机充分分散均匀，制成粘稠状悬浮液体，得到微纳米超细粉高温高辐射率涂料。
本发明微纳米超细粉高温高辐射率涂料的应用，用高压空气清除炉膛内表面浮灰，将微纳米超细粉高温高辐射率涂料喷涂在炉膛内表面。
本发明微纳米超细粉高温高辐射率涂料以价廉易得的工业氧化铁为基本原料，加入其他氧化物以及其它少量添加剂，在1200～1400℃下煅烧2～4小时，获得优质骨粉。在氧化铁中加入氧化物使氧化铁在烧结中改变结构，成为四氧化三铁；锰、铈、锆等原子起了掺杂作用，加入另外一些添加剂，可进一步提高其发射率。烧结温度的影响十分显著，几种氧化物的混合物，烧结前发射率较低，随着烧结温度在950～1200℃的逐渐提高，其发射率明显提高。随着烧结温度的上升，烧结产物的硬度和线收缩率也依次提高，说明温度越高，反应越完全。
Fe3O4属于反型尖晶石结构，O2-离子作紧密堆积，每个晶胞含有32个O2-离子，可以表示为Fe2+ 8Fe3+ 16O2- 32。在它的晶胞中，8个Fe2+离子进入八面体空隙，还有4Q个Fe2+离子进入四面体空隙。尖晶石型化合物的通式为AB2O4，其中A可以是Mg、Mn、Fe、Ce、等二价阳离子，B可以是Al、Cr、Ga、Co等三价阳离子。它们取代Fe2+进入八面体空隙，起了掺杂作用，必然引起晶格畸变，并导致分子振动和转动状态的改变，在局部地区形成杂质能级，增加了电子从满带跃迁到导带的可能性。本征能级与杂质能级的跃迁，产生的光吸收波长总是比基本波长长，杂质吸收使基本吸收波长向近红外波段方向扩展，从而使低波段区吸收系数增加，提高这一波段的光谱发射率，杂质还会产生比热激发更多的载流子，增加自由载流子的吸收，这便是多种氧化物反应烧结后，发射率大幅度提高的原因。
所得到的涂料性能如下表：
  项目   指标   项目   指标
  耐火度   ≥1790℃   导热系数   0.36w/m.k
  线膨胀系数   7.8×10-6/℃   粘度系数   ＞50s
  高温发射率   0.93   附着力   优良级
  粒度   25～780nm   抗热震性   高温-冷水急冷急热12次
本发明的涂料还具有以下优点：
(1)本发明涂料使用时涂层厚度仅需20～300μm，大大地降低了单位面积涂料的使用量。
(2)本发明涂料长期存放时涂料形成凝胶型，具有良好的触变性，使用时稍加搅拌即可。
具体实施方式
实施例1：微纳米超细粉高温高辐射率涂料组份如下，均为重量份：
碳化硅 300份
棕刚玉 (Al2O3)200份
氧化铁 110份
氧化锆 10份
氧化铈 50份
膨润土 90份
耐火粘土 120份
硅溶胶 200份
羧甲基纤维素 10份
制备方法如下：
A、按各组分的重量配比称重备料，其中硅溶胶和羧甲基纤维素作为溶剂备用；
B、将其他原料混合后在1200℃高温烧结4小时，将烧结所得物进行纳米级超细化磨，将材料的粒径处理成2～100nm；
C、将细化处理好的材料按比例与溶剂混合，用三辊机充分分散均匀，制成粘稠状悬浮液体，得到微纳米超细粉高温高辐射率涂料。
实施例2：微纳米超细粉高温高辐射率涂料组份如下，均为重量份：
碳化硅 200份
棕刚玉 (Al2O3)500份
氧化铁 100份
氧化锆 20份
氧化锰 50份
氧化镧 15份
耐火粘土 200份
钛白粉 200份
硅溶胶 450份
羧甲基纤维素 50份
制备方法如下：
A、按各组分的重量配比称重备料，其中硅溶胶和羧甲基纤维素作为溶剂备用；
B、将其他原料混合后在1400℃高温烧结2小时，将烧结所得物进行纳米级超细化磨，将材料的粒径处理成2～100nm；
C、将细化处理好的材料按比例与溶剂混合，用三辊机充分分散均匀，制成粘稠状悬浮液体，得到微纳米超细粉高温高辐射率涂料。
实施例3：微纳米超细粉高温高辐射率涂料组份如下，均为重量份：
碳化硅 160份
棕刚玉 (Al2O3)100份
氧化铁 100份
氧化锆 50份
氧化铈 40份
膨润土 10份
钛白粉 20份
硅溶胶 120份
水玻璃 50份
制备方法如下：
A、按各组分的重量配比称重备料，其中硅溶胶和水玻璃作为溶剂备用；
B、将其他原料混合后在1300℃高温烧结2小时，将烧结所得物进行纳米级超细化磨，将材料的粒径处理成2～100nm；
C、将细化处理好的材料按比例与溶剂混合，用三辊机充分分散均匀，制成粘稠状悬浮液体，得到微纳米超细粉高温高辐射率涂料。
实施例4：微纳米超细粉高温高辐射率涂料的应用于电厂高温锅炉水冷壁，高压空气清除炉膛内表面浮灰，将实施例2的微纳米超细粉高温高辐射率涂料喷涂在水冷壁和炉膛内表面。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种微纳米超细粉高温高辐射率涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
A、按如下各组分的重量配比称重备料：
碳化硅50～500份
氧化铝100～500份
氧化铁10～150份
氧化锆1～50份
氧化锰50份
氧化镧15份
氧化铈50份
膨润土90份
耐火粘土200份
钛白粉200份
硅溶胶120～500份
水玻璃50份
羧甲基纤维素50份
其中硅溶胶和水玻璃为主溶剂，羧甲基纤维素为分散辅助溶剂，硅溶胶、水玻璃和羧甲基纤维素作为溶剂备用；
B、将其他原料混合后在1200～1400℃高温烧结2～4小时，将烧结所得物进行纳米级超细化磨，将材料的粒径处理成2～100nm；
C、将细化处理好的材料按比例与溶剂混合，用三辊机充分分散均匀，制成粘稠状悬浮液体，得到微纳米超细粉高温高辐射率涂料。
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