CN105924184B - 一种工业窑炉用高温红外辐射涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种工业窑炉用高温红外辐射涂料及其制备方法。主要由红外辐射基料、高温热膨胀系数调节剂和粘结剂直接球磨混合而成。红外辐射基料具有稳定的尖晶石结构，高温热膨胀系数调节剂选自二氧化硅微粉，粘结剂中采用高温溶胶和氧化物微粉中的一种或两种的混合；红外辐射基料采用由MnO2、工业级铬绿、Co2O3、Ni2O3、CuO、Fe2O3、TiO2、ZrO2配料混合而成的过渡族金属氧化物，经高温烧结得到。本发明既可以改善涂料红外辐射率又能够保证涂料红外辐射率的稳定性，并且提高了使用寿命，工艺简单，不会对炉内产品造成污染，具有较强的粘结力和抗热震性。
Description
技术领域
本发明涉及红外辐射涂料技术领域，具体涉及一种工业窑炉用高温红外辐射涂料及其制备方法。
背景技术
在我国，工业窑炉的能耗约占全国工业能耗的60％，占全国总能耗量的25％。但是，我国目前工业窑炉的热效率平均不到30％，而国际上工业窑炉热效率的平均值为50％以上。因此，工业窑炉的节能具有相当大的潜力。目前工业窑炉的节能方法与节能技术主要有高效燃烧技术、余热回收与利用、新炉型结构、红外辐射涂料等。红外辐射涂料作为工业窑炉中的一项节能新技术，与其它工业窑炉节能技术相比，具有投资少、见效快的优点，具体施工时，一般不需对工业窑炉基体进行特殊的改造与检修处理便可进行正常的涂料施工，因而具有施工方便、快捷的特点。作为工业窑炉上的一种节能新材料，在工业窑炉中应用可收到良好的节能效果，同时对基体材料具有良好的保护作用，可延长工业窑炉使用寿命、减轻炉窑维护工作量，降低工业窑炉生产成本。此外，通过强化炉内辐射传热，改善炉内加热的温度均匀性，提高炉子的热效率及产品的加热质量，因而深受人们的关注。在世界矿物能源不断开发与利用的情况下，有限的矿物能源资源的枯竭问题，时时都在威胁着整个世界的经济发展，大力开发与应用节能新技术、新材料已刻不容缓。因而，红外辐射涂料作为工业窑炉节能中的一种新材料，具有强大的生命力和广泛的应用前景。
目前，根据国内外红外辐射涂料的主要成分可知，红外辐射涂料常用的物质有MnO2、Cr2O3、Co2O3、Ni2O3、CuO、Fe2O3、TiO2、ZrO2、SiO2、Al2O3、SiC等。根据红外辐射涂料的成分不同，按照构成涂料的主要成分可以分为以下几个类别：氧化铁-氧化锰系、锆英砂系、氧化锆系、氧化铬系、二氧化硅系、碳化硅系。
我国关于红外辐射涂料已公开的发明专利申请约有三十多项，其中，①专利CN102153946A《高温红外辐射涂料及其制备方法》公开了一种高温红外辐射涂料及其制备方法，其主要特征是将硅酸锆20～35％，堇青石5～15％，棕刚玉30～45％，氧化硅5～15％，氧化铬5～15％，氧化铁5～15％，粘土1～5％，改性膨润土1～5％破碎与高温胶(PA-80胶和/或磷酸铝铬)混匀，所述涂料中各组分的粒径在100nm至2μm之间，涂料全波段法向发射率达到0.92；②专利CN102875177A《高温炉窑红外节能涂料及其制备方法》涉及一种高温炉窑红外节能涂料及其制备方法，其主要特征是将红外辐射填料10-30份、填充料30-40份、硅溶胶20-30份、助剂8-20份和水10-15份,其中红外辐射填料由如下质量份数的原料组成：三氧化二铁10-20份、氧化钴5-10份、氧化镍0-30份、二氧化锰20-50份和纳米级氧化镧5-10份。制备方法为将原料混合、分散、研磨、进行均质化处理使平均粒径达到350-500目、过滤、封装，涂料，在1～25μm全波段的法向发射率能达到0.89～0.93；③专利CN103305039A《一种红外辐射涂料及其制备方法和一种红外辐射涂层》公开了一种红外辐射涂料，该涂料主要成分为过渡金属氧化物(MnO2、Fe2O3、CuO、Co2O3、Cr2O3、NiO)、莫来石和/或堇青石、磷酸盐和水性树脂等，其全波段辐射率平均为0.88～0.92；④专利CN104177876A《一种红外辐射涂料及其制备方法》公开了一种红外辐射涂料，所述涂料由40～70质量份的氧化铁、60～30质量份的氧化镍、100质量份的粘结剂(钾水玻璃、钠水玻璃、磷酸二氢铝水溶液)和50～70质量份的水组成。所述涂料的制备是先将氧化铁和氧化镍混合均匀，在900～1500℃下进行固相反应，得到镍铁尖晶石，然后进行粉碎过筛，得到镍铁尖晶石粉体，再加入粘结剂和水，混合均匀得到；⑤专利CN101712816A《下转换频移红外辐射强化涂料及其制备方法》公布了一种红外辐射涂料，该涂料主要成分为辐射协同强化剂(MnO2、Fe2O3、CuO、Cr2O3、NiO、TiO2、Co2O3、V2O5、SiO2)、高温粘结剂(P2O5、Al2O3、Cr2O3和水组成)；⑥专利CN101823871A《一种低成本红外辐射涂料的制备方法》公布了一种红外辐射涂料，利用钒铁矿提纯五氧化二钒后的废渣、硅铁合金产生的副产品SiO2超细微粉以及工业纯Cr2O3、Mn2O3为原料；⑦专利CN103305040A《一种复合红外辐射涂料及其制备方法和一种红外辐射涂层》公布了一种复合红外辐射涂料，主要成分为复合红外粉料(MnO2、Fe2O3、CuO、Cr2O3、NiO、Co2O3高温烧结得到)、刚玉粉、气相法白炭黑和水玻璃等，全波段红外辐射率在0.9以上；⑧专利CN102219495A《一种红外辐射涂料及其使用方法》公开了一种工业窑炉内衬表面的红外辐射涂料，主要成分为尖晶石-硅酸盐多相复合体系红外辐射粉料(由Fe2O、MnO2、Al2O3、SiO2、CuO、Co2O3、MgO、Mo2O3、NiO、TiO2、V2O5、WO3、BaO、CaO配置而成)、无机结合助剂(Al2O3、SiO2、MgO、TiO2、NiO、Cr2O3、B2O5、Ti粉、Zn粉)、粘结剂(水玻璃)等制备而成；⑨专利CN1038296A《一种远红外辐射涂料的制造方法》公布了一种远红外辐射涂料，其特征是由铜渣、氧化铁、氧化锰、氧化铬、氧化镍、氧化钴及硅酸盐和磷酸盐类无机粘结剂组成等。
现如今公开的专利中所提及的涂料均具有较好的红外辐射率，在各种工业窑炉、加热炉上应用时，都起到了一定的节能效果，并且大部分红外辐射涂料都具有成本低、投资少、见效快的优点，同时具有施工方便、快捷的特点。但是，红外辐射涂料普遍存在辐射性能不稳定，涂料的使用温度具有一定的局限性，涂层抗热震性能较差，往往会出现辐射性能衰减，涂层脱落等问题。这些缺陷给工业窑炉的正常生产维护带来麻烦，严重者还影响工业窑炉生产的产品质量，从而加大了其推广应用的难度。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中红外辐射涂料普遍存在的辐射性能不稳地，涂层抗热震性能较差，使用温度较低的技术问题，而提出了一种工业窑炉用高温红外辐射涂料及其制备方法。这种制备工艺简单，能够有效提高工作效率。
本发明目的是通过如下技术方案来实现：
一、一种工业窑炉用高温红外辐射涂料：
主要成分包括红外辐射基料、高温热膨胀系数调节剂和粘结剂，所述红外辐射基料具有稳定的尖晶石结构，所述高温热膨胀系数调节剂选自二氧化硅微粉，所述粘结剂中采用高温溶胶和氧化物微粉中的一种或两种的混合。
所述红外辐射涂料主要由红外辐射基料、高温热膨胀系数调节剂和粘结剂直接混合而成。
所述红外辐射基料的含量为10～40wt％，高温热膨胀系数调节剂的含量为10～40wt％，粘结剂的含量为20～60wt％。
所述红外辐射基料采用过渡族金属氧化物，是由过渡族金属氧化物高温烧结得到。
所述的过渡族金属氧化物是按质量比0～50wt％MnO2、30～80wt％工业级铬绿、0～5wt％Co2O3、0～5wt％Ni2O3、0～5wt％CuO、0～5wt％Fe2O3、5～50wt％TiO2、0～20wt％ZrO2配料混合而成。
所述的高温溶胶选自硅溶胶，所述的氧化物微粉选自Cr2O3微粉。
所述粘结剂中硅溶胶的含量为40～60wt％，Cr2O3微粉的含量为40～60wt％。
所述高温溶胶采用规格为二氧化硅含量30±1％，密度1.19～1.21g/cm3、PH值8.5-10.0和粒度8-15nm的硅溶胶。
二、一种工业窑炉用高温红外辐射涂料的制备方法：
将主要成分红外辐射基料、高温热膨胀系数调节剂和粘结剂混合均匀，置于行星式球磨机球磨，转速320r/min，球磨6h，即得本发明涂料。
所述组分中红外辐射基料制备工艺包括以下步骤：
1)按红外辐射基料原料的配比进行配料，按照混合球磨料与蒸馏水的质量比为1：(1～1.5)进行湿法球磨，加入蒸馏水，在转速为320r/min的条件下，球磨12h；将球磨好后的球磨料110～115℃烘干；
2)将烘干后的球磨料进行模压成型，成型压力为35～40Mpa；
3)将成型后的坯体置于快速升温箱式实验电炉中进行烧结，烧结温度为1400～1450℃，保温2～3h，最后随炉冷却；
4)将烧结后的料块破碎、球磨，最后将球磨料110～115℃烘干，即得到本发明的红外辐射基料。
所述步骤4)料块球磨是将其置于行星式球磨机球磨，转速320r/min，球磨6h。
所述红外辐射基料的含量为10～40wt％，高温热膨胀系数调节剂的含量为10～40wt％，粘结剂的含量为20～60wt％。
所述红外辐射基料采用过渡族金属氧化物，是由过渡族金属氧化物在1400～1450℃的高温烧结得到。
所述的过渡族金属氧化物是按质量比0～50wt％MnO2、30～80wt％工业级铬绿、0～5wt％Co2O3、0～5wt％Ni2O3、0～5wt％CuO、0～5wt％Fe2O3、5～50wt％TiO2、0～20wt％ZrO2配料混合而成。
所述的高温溶胶选自硅溶胶，所述的氧化物微粉选自Cr2O3微粉。
所述粘结剂中硅溶胶的含量为40～60wt％，Cr2O3微粉的含量为40～60wt％。
所述高温溶胶采用规格为二氧化硅含量30±1％，密度1.19～1.21g/cm3、PH值8.5-10.0和粒度8-15nm的硅溶胶。
本发明的红外辐射基料主要由具有稳定尖晶石结构的物相组成，同时基料中TiO2和/或ZrO2具有半导体性能和优异的热稳定性，二者的引入能够显著增加基料中杂质能级和自由载流子浓度并提高涂料的使用温度，因此既可以改善涂料红外辐射率又能够保证涂料红外辐射率的稳定性，同时使用温度可高达1400℃以上。
本发明采用了二氧化硅微粉作为高温热膨胀系数调节剂，这是因为二氧化硅微粉具有极小的热膨胀系数(0.5×10-6/K)，并且具有较好的红外辐射率，有效避免使用莫来石或者堇青石等作为膨胀系数调节剂导致涂料红外辐射率的降低，此外涂层干燥时，二氧化硅能很快形成网络结构，提高涂料的施工性能。
与现有技术相比，本发明有益效果是：
1、本发明生产的红外辐射涂料采用多种过渡族金属氧化物，在高温条件下烧结生产具有尖晶石结构的红外辐射涂料，基料中TiO2和/或ZrO2具有半导体性能和优异的热稳定性，二者的引入能够显著增加基料中杂质能级和自由载流子浓度并提高涂料的使用温度，因此既可以改善涂料红外辐射率又能够保证涂料红外辐射率的稳定性，同时使用温度可高达1400℃以上，突破了现有红外辐射涂料使用温度的限制。
2、本发明采用了二氧化硅微粉作为高温热膨胀系数调节剂，这是因为二氧化硅微粉具有极小的热膨胀系数(0.5×10-6/K)，并且具有较好的红外辐射率，有效避免使用莫来石或者堇青石等作为膨胀系数调节剂导致涂料红外辐射率的降低，此外涂层干燥时，二氧化硅能很快形成网络结构，提高涂料的施工性能。
3、本发明生产的红外辐射涂料采用硅溶胶和多种氧化物微粉作为高温粘结剂，具有较强的粘结力，表干速度块，并可耐高温，相比涂料领域较常使用的磷酸盐类高温粘结剂，成本更低且不易引入挥发性杂质，不会对炉内产品造成污染。
4、本发明生产的红外辐射涂料在3～5μm波段红外辐射率最高达0.936且使用温度高达1400℃以上，同时本发明制备工艺简单，容易操作。
5、本发明生产的红外辐射涂料在抗热震性方面进行了反复试验，1000℃保温30min后水淬次数平均为18～25次。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的实施例如下：
实施例1：
所述组分中红外辐射基料由30wt％MnO2、50wt％铬绿(工业级)、5wt％CuO、5wt％Fe2O3、5wt％TiO2、2.5wt％Co2O3、2.5wt％Ni2O3的配比配料，并按照如下实验步骤制备具有尖晶石结构的红外辐射基料：
1)将制备红外辐射基料所需原料按照混合球磨料与蒸馏水的质量比为1:1.5进行湿法球磨，加入蒸馏水，在转速为320r/min的条件下，球磨12h；将球磨好后的球磨料110℃烘干。
2)将烘干后的球磨料进行模压成型，成型压力为35Mpa，压制成直径30mm，厚度5～10mm的小圆块。
3)将成型后的坯体置于快速升温箱式实验电炉中进行烧结，烧结温度为1450℃，保温2h，最后随炉冷却。
4)将烧结后的料块破碎、球磨，最后将球磨料110℃烘干，即得到本发明组分中的红外辐射基料。
本发明涂料由红外辐射基料、二氧化硅微粉、粘结剂按质量比3:2:7.5球磨混合而成，转速320r/min，球磨6h；
其中，粘结剂由硅溶胶与Cr2O3微粉按质量比1:1配料。
采用活塞式空气压缩机将该涂料均匀涂覆于经过表面清灰处理的刚玉基板上，然后在50℃下预烘2h，100℃烘干2h，得到厚度0.15mm的涂层。
经测试，在300℃下该涂层3～5μm波段的红外发射率为0.936且在1400℃下烧结保温5h未出现裂纹，涂层试样放置在加热炉内升温至1000℃后保温30min，同等条件水淬21次不开裂。
实施例2：
所述组分中红外辐射基料由50wt％MnO2、30wt％铬绿(工业级)、5wt％CuO、5wt％Fe2O3、5wt％TiO2、2.5wt％Co2O3、2.5wt％Ni2O3的配比配料，并按照如下实验步骤制备具有尖晶石结构的红外辐射基料：
1)将制备红外辐射基料所需原料按照混合球磨料与蒸馏水的质量比为1：1进行湿法球磨，加入蒸馏水，在转速为320r/min的条件下，球磨12h；将球磨好后的球磨料115℃烘干。
2)将烘干后的球磨料进行模压成型，成型压力为35Mpa，压制成直径30mm，厚度5～10mm的小圆块。
3)将成型后的坯体置于快速升温箱式实验电炉中进行烧结，烧结温度为1400℃，保温3h，最后随炉冷却。
4)将烧结后的料块破碎、球磨，最后将球磨料110℃烘干，即得到本发明组分中的红外辐射基料。
本发明涂料由红外辐射基料、二氧化硅微粉、粘结剂按质量比1.2:1.8:2球磨混合而成，转速320r/min，球磨6h；
其中，粘结剂由硅溶胶与Cr2O3微粉按质量比1:1配料。
采用活塞式空气压缩机将该涂料均匀涂覆于经过表面清灰处理的刚玉基板上，然后在50℃下预烘2h，100℃烘干2h，得到厚度0.21mm的涂层。
经测试，在300℃下该涂层3～5μm波段的红外发射率为0.893且在1400℃下烧结保温5h未出现裂纹，涂层试样放置在加热炉内升温至1000℃后保温30min，同等条件水淬25次不开裂。
实施例3：
所述组分红外辐射基料由40wt％MnO2、40wt％铬绿(工业级)、5wt％CuO、5wt％Fe2O3、5wt％TiO2、2.5wt％Co2O3、2.5wt％Ni2O3的配比配料，并按照如下实验步骤制备具有尖晶石结构的红外辐射基料：
1)将制备红外辐射基料所需原料按照混合球磨料与蒸馏水的质量比为1：1.2进行湿法球磨，加入蒸馏水，在转速为320r/min的条件下，球磨12h；将球磨好后的球磨料113℃烘干。
2)将烘干后的球磨料进行模压成型，成型压力为38Mpa，压制成直径30mm，厚度5～10mm的小圆块。
3)将成型后的坯体置于快速升温箱式实验电炉中进行烧结，烧结温度为1400℃，保温3h，最后随炉冷却。
4)将烧结后的料块破碎、球磨，最后将球磨料115℃烘干，即得到本发明组分中的红外辐射基料。
本发明涂料由红外辐射基料、二氧化硅微粉、粘结剂按质量比7.5:7.5:10球磨混合而成，转速320r/min，球磨6h；
其中，粘结剂由硅溶胶与Cr2O3微粉按质量比1:1.5配料。
采用活塞式空气压缩机将该涂料均匀涂覆于经过表面清灰处理的刚玉基板上，然后在50℃下预烘2h，100℃烘干2h，得到厚度0.19mm的涂层。
经测试，在300℃下该涂层3～5μm波段的红外发射率为0.911且在1400℃下烧结保温5h未出现裂纹，涂层试样放置在加热炉内升温至1000℃后保温30min，同等条件水淬18次不开裂。
实施例4：
所述组分中红外辐射基料由30wt％MnO2、50wt％铬绿(工业级)、5wt％CuO、5wt％Fe2O3、5wt％TiO2、2.5wt％Co2O3、2.5wt％Ni2O3的配比配料，并按照如下实验步骤制备具有尖晶石结构的红外辐射基料：
1)将制备红外辐射基料所需原料按照混合球磨料与蒸馏水的质量比为1：1.2进行湿法球磨，加入蒸馏水，在转速为320r/min的条件下，球磨12h；将球磨好后的球磨料113℃烘干。
2)将烘干后的球磨料进行模压成型，成型压力为38Mpa，压制成直径30mm，厚度5～10mm的小圆块。
3)将成型后的坯体置于快速升温箱式实验电炉中进行烧结，烧结温度为1450℃，保温2h，最后随炉冷却。
4)将烧结后的料块破碎、球磨(球磨方法同步骤1所述)，最后将球磨料112℃烘干，即得到本发明组分中的红外辐射基料。
本发明涂料由红外辐射基料、二氧化硅微粉、粘结剂按质量比2.25:1.5:2.5球磨混合而成，转速320r/min，球磨6h；
其中，粘结剂由硅溶胶与Cr2O3微粉按质量比1.5:1配料。
采用活塞式空气压缩机将该涂料均匀涂覆于经过表面清灰处理的刚玉基板上，然后在50℃下预烘2h，100℃烘干2h，得到厚度0.25mm的涂层。
经测试，在300℃下该涂层3～5μm波段的红外发射率为0.922且在1400℃下烧结保温5h未出现裂纹，涂层试样放置在加热炉内升温至1000℃后保温30min，同等条件水淬19次不开裂。
实施例5：
所述组分中红外辐射基料由80wt％铬绿(工业级)、5wt％CuO、5wt％Fe2O3、5wt％TiO2、2.5wt％Co2O3、2.5wt％Ni2O3的配比配料，并按照如下实验步骤制备具有尖晶石结构的红外辐射基料：
1)将制备红外辐射基料所需原料按照混合球磨料与蒸馏水的质量比为1：1进行湿法球磨，加入蒸馏水，在转速为320r/min的条件下，球磨12h；将球磨好后的球磨料110℃烘干。
2)将烘干后的球磨料进行模压成型，成型压力为40Mpa，压制成直径30mm，厚度5～10mm的小圆块。
3)将成型后的坯体置于快速升温箱式实验电炉中进行烧结，烧结温度为1400℃，保温3h，最后随炉冷却。
4)将烧结后的料块破碎、球磨(球磨方法同步骤1所述)，最后将球磨料112℃烘干，即得到本发明组分中的红外辐射基料。
本发明涂料由红外辐射基料、二氧化硅微粉、粘结剂按质量比2.25:1.5:2.5球磨混合而成，转速320r/min，球磨6h；
其中，粘结剂由硅溶胶与Cr2O3微粉按质量比1.5:1配料。
采用活塞式空气压缩机将该涂料均匀涂覆于经过表面清灰处理的刚玉基板上，然后在50℃下预烘2h，100℃烘干2h，得到厚度0.26mm的涂层。
经测试，在300℃下该涂层3～5μm波段的红外发射率为0.920且在1400℃下烧结保温5h未出现裂纹，涂层试样放置在加热炉内升温至1000℃后保温30min，同等条件水淬21次不开裂。
实施例6：
所述组分中红外辐射基料由30wt％TiO2、50wt％铬绿(工业级)、15wt％ZrO2、2.5wt％Co2O3、2.5wt％Ni2O3的配比配料，并按照如下实验步骤制备具有尖晶石结构的红外辐射基料：
1)将制备红外辐射基料所需原料按照混合球磨料与蒸馏水的质量比为1：1.5进行湿法球磨，加入蒸馏水，在转速为320r/min的条件下，球磨12h；将球磨好后的球磨料115℃烘干。
2)将烘干后的球磨料进行模压成型，成型压力为40Mpa，压制成直径30mm，厚度5～10mm的小圆块。
3)将成型后的坯体置于快速升温箱式实验电炉中进行烧结，烧结温度为1450℃，保温2h，最后随炉冷却。
4)将烧结后的料块破碎、球磨(球磨方法同步骤1所述)，最后将球磨料112℃烘干，即得到本发明组分中的红外辐射基料。
本发明涂料由红外辐射基料、二氧化硅微粉、粘结剂按质量比2.25:1.5:2.5球磨混合而成，转速320r/min，球磨6h；
其中，粘结剂由硅溶胶与Cr2O3微粉按质量比1:1.5配料。
采用活塞式空气压缩机将该涂料均匀涂覆于经过表面清灰处理的刚玉基板上，然后在50℃下预烘2h，100℃烘干2h，得到厚度0.3mm的涂层。
经测试，在300℃下该涂层3～5μm波段的红外发射率为0.922且在1400℃下烧结保温5h未出现裂纹，涂层试样放置在加热炉内升温至1000℃后保温30min，同等条件水淬23次不开裂。
实施例7：
所述组分中红外辐射基料由50wt％TiO2、30wt％铬绿(工业级)、15wt％ZrO2、2.5wt％Co2O3、2.5wt％Ni2O3的配比配料，并按照如下实验步骤制备具有尖晶石结构的红外辐射基料：
1)将制备红外辐射基料所需原料按照混合球磨料与蒸馏水的质量比为1：1进行湿法球磨，加入蒸馏水，在转速为320r/min的条件下，球磨12h；将球磨好后的球磨料115℃烘干。
2)将烘干后的球磨料进行模压成型，成型压力为38Mpa，压制成直径30mm，厚度5～10mm的小圆块。
3)将成型后的坯体置于快速升温箱式实验电炉中进行烧结，烧结温度为1450℃，保温2h，最后随炉冷却。
4)将烧结后的料块破碎、球磨(球磨方法同步骤1所述)，最后将球磨料113℃烘干，即得到本发明组分中的红外辐射基料。
本发明涂料由红外辐射基料、二氧化硅微粉、粘结剂按质量比2.25:1.5:2.5球磨混合而成，转速320r/min，球磨6h；
其中，粘结剂由硅溶胶与Cr2O3微粉按质量比1:1.5配料。
采用活塞式空气压缩机将该涂料均匀涂覆于经过表面清灰处理的刚玉基板上，然后在50℃下预烘2h，100℃烘干2h，得到厚度0.28mm的涂层。
经测试，在300℃下该涂层3～5μm波段的红外发射率为0.926且在1400℃下烧结保温5h未出现裂纹，涂层试样放置在加热炉内升温至1000℃后保温30min，同等条件水淬18次不开裂。
通过以上实施例可以看出，本发明通过在基料中添加一定量的TiO2和/或ZrO2既能够改善涂料红外辐射率又能够保证涂料红外辐射率的稳定性，同时使用温度可高达1400℃以上；此外，通过使用二氧化硅微粉能够有效避免使用莫来石或者堇青石等作为膨胀系数调节剂导致涂料红外辐射率的降低，又能够极大改善涂料的抗热震性。
以上实施例仅为本发明的优选实施方式，仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原理之内所作的任何修改和改进，均应包括在本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种工业窑炉用高温红外辐射涂料，其特征在于：主要成分包括红外辐射基料、高温热膨胀系数调节剂和粘结剂，所述红外辐射基料具有稳定的尖晶石结构，所述高温热膨胀系数调节剂选自二氧化硅微粉；
所述红外辐射涂料主要由红外辐射基料、高温热膨胀系数调节剂和粘结剂直接混合而成，获得的涂料使用温度为1400℃以上；
所述红外辐射基料的含量为10～40wt％，高温热膨胀系数调节剂的含量为10～40wt％，粘结剂的含量为20～60wt％；
所述红外辐射基料采用过渡族金属氧化物，是由过渡族金属氧化物高温烧结得到；
所述的过渡族金属氧化物是按质量比0～50wt％MnO2、30～80wt％工业级铬绿、0～5wt％Co2O3、0～5wt％Ni2O3、0～5wt％CuO、0～5wt％Fe2O3、5～50wt％TiO2、0～20wt％ZrO2配料混合而成；
所述粘结剂中硅溶胶的含量为40～60wt％，Cr2O3微粉的含量为40～60wt％。
2.一种工业窑炉用高温红外辐射涂料的制备方法，其特征在于：将主要成分红外辐射基料、高温热膨胀系数调节剂和粘结剂混合均匀，置于行星式球磨机球磨，转速320r/min，球磨6h，即得涂料；
所述红外辐射基料的含量为10～40wt％，高温热膨胀系数调节剂的含量为10～40wt％，粘结剂的含量为20～60wt％；
所述红外辐射基料采用过渡族金属氧化物，是由过渡族金属氧化物高温烧结得到；
所述的过渡族金属氧化物是按质量比0～50wt％MnO2、30～80wt％工业级铬绿、0～5wt％Co2O3、0～5wt％Ni2O3、0～5wt％CuO、0～5wt％Fe2O3、5～50wt％TiO2、0～20wt％ZrO2配料混合而成；
所述粘结剂中硅溶胶的含量为40～60wt％，Cr2O3微粉的含量为40～60wt％。
3.根据权利要求2所述的一种工业窑炉用高温红外辐射涂料的制备方法，其特征在于：所述组分中红外辐射基料制备工艺包括以下步骤：
1)按红外辐射基料原料的配比进行配料，按照混合球磨料与蒸馏水的质量比为1：(1～1.5)进行湿法球磨，加入蒸馏水，在转速为320r/min的条件下，球磨12h；将球磨好后的球磨料110～115℃烘干；
2)将烘干后的球磨料进行模压成型，成型压力为35～40Mpa；
3)将成型后的坯体置于快速升温箱式实验电炉中进行烧结，烧结温度为1400～1450℃，保温2～3h，最后随炉冷却；
4)将烧结后的料块球磨破碎，最后将球磨料110～115℃烘干，即得到红外辐射基料。
4.根据权利要求1所述的一种工业窑炉用高温红外辐射涂料，其特征在于：所述硅溶胶采用规格为二氧化硅含量30±1％，密度1.19～1.21g/cm3、pH 值8.5-10.0和粒度8-15nm的硅溶胶。
5.根据权利要求2所述的一种工业窑炉用高温红外辐射涂料的制备方法，其特征在于：所述硅溶胶采用规格为二氧化硅含量30±1％，密度1.19～1.21g/cm3、pH 值8.5-10.0和粒度8-15nm的硅溶胶。
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