CN102401214B - 一种隔热材料以及生产隔热材料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型的超薄隔热材料包括金属层；粘结层涂层喷涂或沉积于所述金属层表面上；隔热层，喷涂或沉积于所述粘结层表面上；其中，粘结层与隔热层以网格排布形成在金属层上，且网格的单元格之间留有一定的间隙。本发明提供一种生产隔热材料的方法，包括将金属网覆盖在金属层表面上，并紧贴金属层表面，以便在使用隔热材料时切割或折叠金属层；在覆盖有金属网的金属层表面喷涂金属粉末形成粘结层；以及在所述粘结层上喷涂陶瓷粉末形成隔热层。本发明在金属层表面形成间隔排布的矩阵结构涂层，便于隔热材料的折叠及切割，有利于运输、储藏及安装(如在汽车或楼房供热气管道进行安装)，同时折叠或切割隔热材料后不损坏涂层，不影响产品性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种隔热材料以及生产隔热材料的方法，尤其涉及一种能够折叠或切割的隔热材料以及相应的生产方法。
背景技术
热喷涂技术被广泛地应用于各类重型工业，如航空航天、能源、汽车、冶金、纺织、炼油、造纸、腐蚀防护。热喷涂技术主要包括等离子喷涂(APS/VPS)，高速氧燃料喷涂(HVOF)以及软线材火焰喷涂。
软线材火焰喷涂是最早的一种喷涂方法。它是利用氧和乙炔的燃烧火焰将粉末状或丝状、棒状的涂层材料加热到熔融或半熔融状态后喷向基体表面而形成涂层的一种方法。火焰喷涂方法具有设备简单、工艺成熟、操作灵活、投资少、见效快的特点，可制备各种金属、合金、陶瓷及塑料涂层，是目前国内最常用的喷涂方法之一。
高速火焰喷涂(或称超音速火焰喷涂)是20世纪80年代出现的一种高能喷涂方法。虽然高速火焰喷涂方法可喷涂的材料很多，但由于其火焰含氧少温度适中、焰流速度很高，能有效地防止粉末涂层材料的氧化和分解，因此特别适合碳化物类涂层的喷涂。
等离子喷涂是以高温等离子体作为热源，将涂层材料熔化制备涂层的方法。当氮、氩、氢及氦等气体通过一压缩电弧时会产生电离形成电中性的等离子体(是物质除气、液、固态外的第四态)。等离子弧的能量集中温度很高，其焰流的温度在万度以上，因此可以将所有固态工程材料熔化。等离子喷涂方法是应用较普遍的喷涂方法，国内外已有数百种材料用于等离子喷涂。等离子喷涂涂层的致密度及与基体材料的结合强度均比火焰喷涂涂层和电弧喷涂涂层的高，并且也是制备陶瓷涂层的最佳工艺。
现有技术中还包括其他工艺，例如化学蒸汽沉积工艺或物理蒸汽沉积工艺等。
然而，现有技术中无论哪种工艺生产的隔热材料都不便于折叠和切割，因此不利于运输和储藏，并且折叠或切割隔热材料时会造成涂层的损坏，影响隔热性能。
因此，有必要提供一种隔热材料及生产隔热材料的方法以解决上述技术问题。
发明内容
本发明旨在提供一种隔热材料以及生产隔热材料的方法，通过使粘结层与隔热层以网格排布形成在金属层上，且网格的单元格之间留有间隙，从而使隔热材料便于折叠及切割，从而有利于运输和储藏，同时折叠或切割隔热材料后不损坏涂层，从而不影响产品性能。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为提供一种隔热材料，包括：金属层；粘结层，喷涂或沉积于所述金属层表面上；隔热层，喷涂或沉积于所述粘结层表面上；其中，粘结层与隔热层以网格排布形成在金属层上，且网格的单元格之间留有间隙。
较佳地，所述金属层为铝箔层、铜箔层或铁质合金箔层。
较佳地，所述粘结层为金属粉末层。最佳地，所述金属粉末层为铝铜或镍铜粉末层。
较佳地，所述隔热层为陶瓷粉末层。最佳地，所述陶瓷粉末层为镁锆或锆钇陶瓷粉末层。
本发明还提供一种生产隔热材料的方法，包括步骤：将金属网覆盖在金属层表面上，并紧贴金属层表面，以便在使用隔热材料时切割或折叠金属层；在覆盖有金属网的金属层表面喷涂金属粉末，形成粘结层；以及在所述粘结层上喷涂陶瓷粉末，形成隔热层。
较佳地，所述金属网形成有矩阵排列的网格，并将紧金属网与金属层夹紧，从而被金属网覆盖的金属箔部分不会喷涂到金属粉末及陶瓷粉末。
较佳地，所述金属层为铝箔层、铜箔层或铁质合金箔层。所述金属网为钢丝网。所述金属粉末为铝铜或镍铜粉末。所述陶瓷粉末为镁锆或锆钇陶瓷粉末。所述方法采用等离子喷涂工艺、高速火焰喷涂工艺、软线材火焰喷涂工艺、化学蒸汽沉积工艺、物理蒸汽沉积工艺或电镀工艺进行喷涂。
较佳地，还包括清洗金属层表面的步骤。所述清洗金属层表面的步骤包括：用有机溶剂清洗金属层表面，并喷砂清洁金属层表面。最佳地，所述有机溶剂为丙酮，所述金属层用氧化铝喷砂清洁。
较佳地，所述喷涂粘结层的步骤中喷涂条件为：氮气20～80标准升/分钟；氢气1～8标准升/分钟；电流200～600安培；喷枪距离金属层4～30厘米。最佳地，所述喷涂粘结层的步骤中喷涂条件为：氮气50标准升/分钟；氢气3标准升/分钟；电流400安培；喷枪距离金属层5-15厘米。
较佳地，所述喷涂隔热层的步骤中喷涂条件为：氮气20～80标准升/分钟；氢气1～8标准升/分钟；电流200～600安培；喷枪距离金属层2～20厘米。最佳地，所述喷涂隔热层的步骤中喷涂条件为：氮气50标准升/分钟；氢气3标准升/分钟；电流400安培；喷枪距离金属层7.5厘米。
较佳地，所述粘结层及喷涂隔热层的厚度为1-500微米。所述粘结层及喷涂隔热层的厚度为1-500微米。所述金属层的尺寸为300毫米×100毫米，厚度为0.1毫米。
较佳地，把金属层固定到一个自动旋转转台上，并控制喷枪进行喷涂。
本发明的隔热材料以及生产隔热材料的方法能够使粘结层与隔热层以网格排布形成在金属层上，且网格的单元格之间留有间隙，便于隔热材料折叠及切割，从而有利于运输、储藏及安装(如在汽车或楼房供热气管道进行安装)，同时折叠或切割隔热材料后不损坏涂层，从而不影响产品性能。此外，铝铜粉末作为粘结层，位于金属层和陶瓷层之间的涂层，使得陶瓷涂层不因陶瓷粉末材料和金属铝的热膨胀系数的不同而脱落或产生裂纹，最终影响使用寿命。通过本发明的方法生产的隔热材料十分轻薄，厚度约0.25毫米，以铝作为金属层时的热传导率为0.8-1w/mk；铜作为金属层时的热传导率为0.5-0.8w/mk；铁作为金属层时的热传导率为3.2-3.9w/mk，介于金属与非金属之间(金属铝为204w/mk，钢材为47w/mk，水为0.58w/mk，石棉为0.037w/mk，木材为0.12w/mk，碳酸镁为0.023w/mk)，并具有金属的可折叠性和可裁剪性、可以耐1000度以上的高温、不容易破碎而导致隔热性能失效、不能燃烧，对比传统隔热材料，更轻薄，更环保；对比金属铝，本发明的绝热性能要提高近200倍，是其它任何金属物质所不能具备的突出优点。
附图说明
下面将结合附图和具体实施方式对本发明的隔热材料以及生产隔热材料的方法进一步说明。
图1为本发明的隔热材料的剖视图；以及
图2为本发明的隔热材料在隧道扫描电子显微镜(SEM)下的剖面微观结构图(从上至下分别是隔热层、粘结层和基底材料)。
具体实施方式
本发明的隔热材料的剖面图如图1及图2所示，包括：
金属层，优选铝箔层、铜箔层或铁质合金箔层。
粘结层，喷涂或沉积于所述金属层表面上。所述粘结层为金属粉末层，优选铝铜或镍铜粉末层。
隔热层，喷涂或沉积于所述粘结层表面上。所述隔热层为陶瓷粉末层，优选镁锆或锆钇陶瓷粉末层。
其中，粘结层与隔热层以网格排布形成在金属层上，且网格的单元格之间留有间隙。
本发明的生产隔热材料的方法，包括步骤：
步骤1：将金属网覆盖在金属层表面上，并紧贴金属层表面，以便在使用隔热材料时切割或折叠金属层。所述金属网形成有矩阵排列的网格，并将紧金属网与金属层夹紧，从而被金属网覆盖的金属箔部分不会喷涂到金属粉末及陶瓷粉末。所述金属层优选铝箔层、铜箔层或铁质合金箔层。所述金属网优选钢丝网。由于被金属网覆盖的金属层部分不会被喷涂，从而避免折叠、切割时损坏涂层本体；规则的涂层矩阵结构加以间隙可允许产品可以便于折叠、切割，同时不损坏涂层，从而影响产品性能。
步骤2：在覆盖有金属网的金属层表面喷涂金属粉末，形成粘结层。所述金属粉末优选铝铜或镍铜粉末。
步骤3：在所述粘结层上喷涂陶瓷粉末，形成隔热层。所述陶瓷粉末优选镁锆或锆钇陶瓷粉末。
较佳地，本发明的生产隔热材料的方法还包括在步骤1前，进行清洗金属层表面的步骤。所述清洗金属层表面的步骤包括：用机溶剂清洗金属层表面，并喷砂清洁金属层表面。最佳地，所述有机溶剂为丙酮，所述金属层用氧化铝喷砂清洁。
所述步骤2中，所述喷涂粘结层的喷涂条件为：氮气20～80标准升/分钟；氢气1～8标准升/分钟；电流200～600安培；喷枪距离金属层4～30厘米。较佳地，氮气50标准升/分钟；氢气3标准升/分钟；电流400安培；喷枪距离金属层5-15厘米。通过位于铝箔和陶瓷涂层之间的粘结层，使得陶瓷涂层不因陶瓷粉末材料和金属层的热膨胀系数的不同而脱落或产生裂纹，最终影响使用寿命
所述步骤3中，所述喷涂隔热层的喷涂条件为：氮气20～80标准升/分钟；氢气1～8标准升/分钟；电流200～600安培；喷枪距离金属层2～20厘米。较佳地，氮气50标准升/分钟；氢气3标准升/分钟；电流400安培；喷枪距离金属层7.5厘米。
较佳地，所述粘结层及喷涂隔热层的厚度为1-500微米。所述粘结层及喷涂隔热层的厚度为1-500微米。所述金属层的尺寸为300毫米×100毫米，厚度为0.1毫米。
较佳地，本发明的生产隔热材料的方法还包括把金属层固定到一个自动旋转转台上，并控制喷枪进行喷涂。优选用ABB IRB2600/20型机器人控制SG-100喷枪进行喷涂。
较佳地，本发明的生产隔热材料的方法采用但不限于采用等离子喷涂工艺、高速火焰喷涂工艺、软线材火焰喷涂工艺、化学蒸汽沉积工艺、物理蒸汽沉积工艺或电镀工艺进行喷涂。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (22)
1.一种隔热材料，其特征在于，包括：
金属层；
粘结层，喷涂或沉积于所述金属层表面上；
隔热层，喷涂或沉积于所述粘结层表面上；
其中，粘结层与隔热层以网格排布形成在金属层上，且网格的单元格之间留有间隙。
2.如权利要求1所述的隔热材料，其特征在于，所述金属层为铝箔层、铜箔层或铁质合金箔层。
3.如权利要求1所述的隔热材料，其特征在于，所述粘结层为金属粉末层。
4.如权利要求3所述的隔热材料，其特征在于，所述金属粉末层为铝铜或镍铜粉末层。
5.如权利要求1所述的隔热材料，其特征在于，所述隔热层为陶瓷粉末层。
6.如权利要求5所述的隔热材料，其特征在于，所述陶瓷粉末层为镁锆或锆钇陶瓷粉末层。
7.一种生产权利要求1所述的隔热材料的方法，其特征在于，包括步骤：
-将金属网覆盖在金属层表面上，并紧贴金属层表面，以便在使用隔热材料时切割或折叠金属层；
-在覆盖有金属网的金属层表面喷涂金属粉末，形成粘结层；以及
-在所述粘结层上喷涂陶瓷粉末，形成隔热层。
8.如权利要求7所述的生产隔热材料的方法，其特征在于，所述金属网形成有矩阵排列的网格，并将金属网与金属层夹紧，从而被金属网覆盖的金属层部分不会喷涂到金属粉末及陶瓷粉末。
9.如权利要求8所述的生产隔热材料的方法，其特征在于，所述金属层为铝箔层、铜箔层或铁质合金箔层。
10.如权利要求8所述的生产隔热材料的方法，其特征在于，所述金属网为钢丝网。
11.如权利要求8所述的生产隔热材料的方法，其特征在于，所述金属粉末为铝铜或镍铜粉末。
12.如权利要求8所述的生产隔热材料的方法，其特征在于，所述陶瓷粉末为镁锆或锆钇陶瓷粉末。
13.如权利要求8所述的生产隔热材料的方法，其特征在于，采用等离子喷涂工艺、高速火焰喷涂工艺、软线材火焰喷涂工艺、化学蒸汽沉积工艺、物理蒸汽沉积工艺或电镀工艺进行喷涂。
14.如权利要求9至13任一项所述的生产隔热材料的方法，其特征在于，还包括清洗金属层表面的步骤。
15.如权利要求14所述的生产隔热材料的方法，其特征在于，所述清洗金属层表面的步骤包括：用有机溶剂清洗金属层表面，并喷砂清洁金属层表面。
16.如权利要求15所述的生产隔热材料的方法，其特征在于，所述有机溶剂为丙酮，所述金属层用氧化铝喷砂清洁。
17.如权利要求14所述的生产隔热材料的方法，其特征在于，所述喷涂粘结层的步骤中喷涂条件为：氮气20～80标准升/分钟；氢气1～8标准升/分钟；电流200～600安培；喷枪距离金属层4～30厘米。
18.如权利要求17所述的生产隔热材料的方法，其特征在于，所述喷涂粘结层的步骤中喷涂条件为：氮气50标准升/分钟；氢气3标准升/分钟；电 流400安培；喷枪距离金属层5-15厘米。
19.如权利要求14所述的生产隔热材料的方法其特征在于，所述喷涂隔热层的步骤中喷涂条件为：氮气20～80标准升/分钟；氢气1～8标准升/分钟；电流200～600安培；喷枪距离金属层2～20厘米。
20.如权利要求19所述的生产隔热材料的方法，其特征在于，所述喷涂隔热层的步骤中喷涂条件为：氮气50标准升/分钟；氢气3标准升/分钟；电流400安培；喷枪距离金属层7.5厘米。
21.如权利要求14所述的生产隔热材料的方法，其特征在于，所述粘结层及喷涂隔热层的厚度为1-500微米。
22.如权利要求14所述的生产隔热材料的方法，其特征在于，把金属层固定到一个自动旋转转台上，并控制喷枪进行喷涂。
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