CN115259902A - 一种高温稳定的绿色稀土红外辐射涂料及制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明创造提供了一种高温稳定的绿色稀土红外辐射涂料及制备方法和应用，高温稳定的绿色稀土辐射涂料，其特征在于：包括如下质量百分比的组分：稀土辐射功能粉：30%~60%；稀土高温粘结剂：40%~70%。本发明的高温稳定的绿色稀土红外辐射涂料采用稀土碳酸盐和多种氧化物作为原料高温煅烧，烧成后在空气中急冷制备稀土辐射功能粉，形成多种金属元素掺杂的高熵固溶体，具有高的红外发射率，其中1‑22μm发射率达到0.96，1‑5μm波段发射率达到0.90，采用的粘结剂中添加了细化的稀土磷酸盐，具有优异的抗热震性能和耐高温性能，应用于800℃以上的高温窑炉，具有更好的节能效果。

Description

一种高温稳定的绿色稀土红外辐射涂料及制备方法和应用
技术领域
本发明创造属于辐射涂料领域，尤其是涉及一种高温稳定的绿色稀土红外辐射涂料及制备方法和应用。
背景技术
热风炉、加热炉等工业窑炉占据我国每年总能耗的20%-30%，热效率平均约25%-35%，远低于国际平均水平。工业窑炉的工作温度通常在800℃以上，此时热量传递以辐射传热为主。红外辐射涂料作为一种新型节能材料，在红外波段范围内具有高的辐射吸收率和发射率，可以有效改善窑炉的热效率、提高炉内温度均匀性，实现窑炉的节能降耗。
为实现高温窑炉的节能减排，红外辐射涂料取得了长足发展。红外辐射涂料由具有高发射率的红外辐射粉体、粘结剂和助剂混合而成，其功能成分通常由多种金属氧化物，如三氧化二铁、二氧化锰、二氧化钛、氧化铜、氧化锆、氧化铬、氧化钴、氧化镍、二氧化硅等混合后经高温烧结而成。或是采用氧化铬、镍铬尖晶石、镁铬尖晶石、铁铬尖晶石、铬绿、绿铬矿等为原料，掺杂钴、镍、铜、铁、锰、钛、锆、硅、铝等元素。
例如，CN113214685A以CuO掺杂的镁铬尖晶石细粉作为辐射功能粉体，制备方法是将氧化镁、氧化铜、氧化铬作为原料，球磨后压制成素坯，在1150~1450℃煅烧3~6小时；CN103305040B公开了一种复合红外辐射涂料，其红外粉料由二氧化锰、三氧化二铁、氧化铜、氧化钴、氧化铬、氧化镍中的至少一种烧结而成，烧结温度为1250~1300℃；CN105860611B公开了以尖晶石结构高红外辐射粉料、刚玉粉、SiO2粉、堇青石和釉粉原料制备复合红外辐射料的烧结温度为1200℃~1400℃；CN108441006B公开了采用二氧化硅、三氧化二铁、氧化铬、二氧化钛、氧化钴、氧化铜、硅酸锆、高岭土、二氧化锰制备高转化率黑体辐射涂料基料；CN100357365C公开了利用硅铁合金产生的副产品二氧化硅超细微粉以及工业纯三氧化二铁、氧化铬、二氧化锰为原料制备辐射基料；CN101481551A公开了以氧化锆、氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、三氧化二铬、磷酸钠、碳酸钙作为高温窑炉红外辐射涂料的辐射固料；CN1318526C公开了采用二氧化钛、氧化锆、氧化铬、碳化硅、氧化铝、玻璃粉、氧化铅、氧化铋作为红外辐射节能涂料的增黑物质。CN105924184B公开了红外辐射基料由二氧化锰、工业级铬绿、氧化钴、氧化镍、氧化铜、三氧化二铁、二氧化钛、氧化锆经高温烧结得到。
上述方法中采用高温煅烧的方法实现不同元素在晶格中的掺杂，获得高发射率的功能粉体，但是煅烧温度和时间对于材料晶型结构的影响，以及对于材料发射率和高温稳定性的影响研究不足，出现材料使用温度窄、高温时发射率下降等问题。涂层在高温下的力学性能和高发射率往往不可兼得，经过长时间高温使用后涂层辐射性能下降。另外，对于含有铬元素的基料，在高温条件下易产生环境毒性，基料中的铬元素通常是以Cr3+形式存在，无毒无害。但是在高温窑炉中气氛含O2，基材中含有Na2O、CaO、MgO等碱性氧化物，王武育等的研究表明Na+、Ca2+等促进Cr3+氧化生成有毒的Cr6+。Cr6+随烟气排入环境中，对人体和环境造成危害。此外，掺杂元素中的钴向环境中排放，也有造成土壤和水体污染的风险。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种高温稳定的绿色稀土红外辐射涂料及制备方法和应用。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
作为本发明的第一方面，提供了一种高温稳定的绿色稀土红外辐射涂料，包括如下质量百分比的组分：
稀土辐射功能粉：30%~60%；
稀土高温粘结剂：40%~70%。
优选的，所述稀土辐射功能粉由包括如下质量百分比的原料制得：
碳酸稀土：5%~95%；
金属氧化物：5%~95%。
优选的，所述碳酸稀土包括碳酸镧、碳酸铈、碳酸钇、碳酸钐中的一种或几种。
优选的，所述过渡金属氧化物包括Fe2O3、MnO2、CuO、TiO2、ZrO2、NiO、Al2O3中的一种或几种。
优选的，所述稀土高温粘结剂包括如下质量百分比的组分：
磷酸稀土：5%~15%；
硅溶胶：5%~25%；
磷酸二氢铝：30%~40%；
分散剂：0.2%~1.0%；
水：余量。
优选的，所述磷酸稀土包括磷酸镧、磷酸铈、磷酸镧铈中的一种或几种。
作为本发明的第二方面，提供了一种上述稀土红外辐射涂料的制备方法，具体包括如下步骤：
（1）将稀土辐射功能粉的原料混合后，在120℃下烘干8-12小时，研磨至粒径D90为1.0-10.0μm；
（2）混合研磨后的粉体在高温炉内进行分阶段程序升温煅烧，升温至1250-1600℃并保温后，将粉体取出在空气中急速降温至室温，得到粒径D90为2.0-4.0μm的稀土辐射功能粉；
（3）将磷酸稀土、分散剂与水混合，球磨至粒径D90为0.2-1.0μm，得到磷酸稀土浆液；
（4）磷酸稀土浆液与硅溶胶、磷酸二氢铝混合搅拌均匀，得到稀土高温粘结剂；
（5）将步骤（2）得到的稀土辐射功能粉与步骤（4）得到的稀土高温粘结剂混合搅拌均匀制得高温稳定的绿色稀土红外辐射涂料。
优选的，所述步骤（2）中的分阶段程序升温煅烧具体过程为：从室温以5-10℃/min的速率升温至180-250℃，保温1-2h，再以3-5℃/min的速率升至600-800℃，保温1-2h，再以3-5℃/min的速率升至1000-1200℃，保温1-2h，再以3-5℃/min的速率升至1250-1600℃，保温1-2h，程序结束后，将粉体在空气中急速降温至10-50℃。
作为本发明的第三方面，提供了上述稀土红外辐射涂料在耐火材料表面的应用。
作为本发明的第四方面，提供了一种稀土红外辐射涂层，所述耐高温稀土辐射涂层通过本发明的耐高温稀土辐射涂料附着在耐火材料表面形成，涂层厚度0.1-0.4mm。
优选的，所述稀土红外辐射涂层的工作温度为600℃-1800℃。
优选的，常温下所述稀土红外辐射涂层在1-22μm波段发射率不小于0.96，1-5μm波段发射率不小于0.90。
优选的，1650℃煅烧30天后所述稀土红外辐射涂层在1-22μm波段发射率不小于0.94，1-5μm波段发射率不小于0.88。
优选的，所述耐火材料为高温窑炉炉壁内衬、蓄热球、格子砖或耐火纤维。
相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：
（1）本发明的耐高温稀土辐射涂料采用稀土碳酸盐和多种氧化物作为原料高温煅烧，烧成后在空气中急冷制备稀土辐射功能粉，具有高的红外发射率，其中1-22μm发射率达到0.96，1-5μm波段发射率达到0.90，应用于800℃以上的高温窑炉，具有更好的节能效果。
（2）本发明的稀土辐射功能粉煅烧前研磨至粒径1.0-10.0μm，煅烧后在空气中急冷，晶粒细小且分布窄，平均粒径2.0-4.0μm，无需破碎研磨。
（3）本发明的耐高温稀土辐射涂料，采用的粘结剂中添加了细化的稀土磷酸盐、硅溶胶和磷酸二氢铝，高温下Al(H2PO4)3生成AlPO4，AlPO4和稀土化合物，共同作用生产一层致密陶瓷相结构，该结构在高温下耐火材料烧结在一起，并形成一层釉面，形成稳定结构。具有优异的抗热震性能和耐高温性能，工作温度为600℃-1800℃。涂覆在高温耐火砖表面形成涂层，在1650℃高温下连续煅烧30天，涂层无开裂、无脱落。在1400℃进行抗热震性测试，可达30次。
（4）本发明的稀土辐射功能粉烧成温度高、多种稀土元素形成固溶体高温性能稳定，同时粘结剂中的稀土磷酸盐有优异的包覆保护作用，涂层长时间高温下使用，仍然具有较高的发射率，解决了以往辐射涂料经过长时间高温使用后辐射性能下降的问题。涂覆在高温耐火砖表面形成涂层，在1650℃高温下连续煅烧30天，1-22μm发射率达到0.94，1-5μm波段发射率达到0.88。
（5）本发明的涂料应用于热风炉可以节约煤气22%以上，应用于电加热炉可以节约用电20%以上。
（6）本发明所使用的原材料均无毒无害，涂料中不含铬、钴元素，避免使用过程中被烟气带入环境从而造成污染，是一种绿色环保的辐射节能涂料。
附图说明
图1为本发明实施例1中得到的稀土辐射功能粉SEM图；
图2为本发明对比例2中得到的辐射功能粉SEM图。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明创造所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
以下实施例和对比例中使用的磷酸镧铈中镧：铈的摩尔比为1:2。
下面结合实施例来详细说明本发明创造。
实施例1
（1）按质量份数计，称取碳酸镧10份，碳酸铈10份，三氧化二铁20份，氧化锆40份，二氧化钛15份，氧化镍5份。
（2）将上述粉体混合后，在120℃下烘干8小时，研磨至粒径为9.5μm。
（3）混合研磨后的粉体在高温炉内煅烧，煅烧程序为从室温以10℃/min的速率升温至180℃，保温2h，再以5℃/min的速率升至800℃，保温2h，再以5℃/min的速率升至1200℃，保温1h，再以3℃/min的速率升至1400℃，保温1h，程序结束，粉体空气中急速降温至20℃，得到粒径D90为3.8μm的稀土辐射功能粉，制得的稀土辐射功能粉的SEM图如图1所示，可以看出粉体颗粒大小较均一，颗粒间无团聚现象，粒径小于4μm。
（4）磷酸镧5份，水44.8份，BYK190润湿分散剂0.2份混合，球磨至粒径D90为1.0μm，得到磷酸镧浆液。磷酸镧浆液与硅溶胶10份，磷酸二氢铝40份混合搅拌均匀，得到稀土高温粘结剂。
（5）煅烧后的稀土辐射功能粉与稀土高温粘结剂混合搅拌均匀，稀土辐射功能粉与稀土高温粘结剂质量比为1：1。
将实施例1涂料涂覆在高温耐火砖表面形成涂层，经测试，性能指标如表1。
表1 实施例1涂料涂层性能测试
测试项目 测试结果
常温1-22μm发射率 0.96
常温1-5μm发射率 0.90
1650℃煅烧30天后1-22μm发射率 0.94
1650℃煅烧30天后1-5μm发射率 0.89
1650℃煅烧30天涂层状态 无开裂、无脱落
1400℃抗热震性 30次无开裂、无脱落
实施例2
（1）按质量份数计，称取碳酸铈60份，三氧化二铁40份。
（2）将上述粉体混合后，在120℃下烘干8小时，研磨至粒径9.5μm。
（3）混合研磨后的粉体在高温炉内煅烧，煅烧程序为从室温以10℃/min的速率升温至180℃，保温2h，再以5℃/min的速率升至800℃，保温2h，再以5℃/min的速率升至1200℃，保温1h，再以3℃/min的速率升至1400℃，保温1h，程序结束，粉体空气中急速降温至20℃，得到粒径D90为3.8μm的稀土辐射功能粉。
（4）磷酸镧铈5份，水44.8份，BYK190润湿分散剂0.2份混合，球磨至粒径D90为1.0μm，得到磷酸镧铈浆液。磷酸镧铈浆液与硅溶胶10份，磷酸二氢铝40份混合搅拌均匀，得到稀土高温粘结剂。
（5）煅烧后的稀土辐射功能粉与稀土高温粘结剂混合搅拌均匀，稀土辐射功能粉与稀土高温粘结剂质量比为3：2。
将实施例2涂料涂覆在高温耐火砖表面形成涂层，经测试，性能指标如表2。
表2 实施例2涂料涂层性能测试
测试项目 测试结果
常温1-22μm发射率 0.96
常温1-5μm发射率 0.91
1650℃煅烧30天后1-22μm发射率 0.95
1650℃煅烧30天后1-5μm发射率 0.90
1650℃煅烧30天涂层状态 无开裂、无脱落
1400℃抗热震性 30次无开裂、无脱落
实施例3
（1）按质量份数计，称取碳酸铈60份，碳酸钐5份，碳酸钇5份，二氧化锰5份，氧化铜5份，二氧化钛10份，氧化铝10份。
（2）将上述粉体混合后，在120℃下烘干8小时，研磨至粒径9.5μm。
（3）混合研磨后的粉体在高温炉内煅烧，煅烧程序为从室温以10℃/min的速率升温至180℃，保温2h，再以5℃/min的速率升至800℃，保温2h，再以5℃/min的速率升至1200℃，保温1h，再以3℃/min的速率升至1400℃，保温1h，程序结束，粉体空气中急速降温至20℃，得到粒径D90为3.8μm的稀土辐射功能粉。
（4）磷酸镧5份，水44.8份，BYK190润湿分散剂0.2份混合，球磨至粒径D90为1.0μm，得到磷酸镧浆液。磷酸镧浆液与硅溶胶10份，磷酸二氢铝40份混合搅拌均匀，得到稀土高温粘结剂。
（5）煅烧后的稀土辐射功能粉与稀土高温粘结剂混合搅拌均匀，稀土辐射功能粉与稀土高温粘结剂质量比为3：7。
将实施例3涂料涂覆在高温耐火砖表面形成涂层，经测试，性能指标如表3。
表3 实施例3涂料涂层性能测试
测试项目 测试结果
常温1-22μm发射率 0.97
常温1-5μm发射率 0.93
1650℃煅烧30天后1-22μm发射率 0.96
1650℃煅烧30天后1-5μm发射率 0.91
1650℃煅烧30天涂层状态 无开裂、无脱落
1400℃抗热震性 30次无开裂、无脱落
实施例4：
（1）按质量份数计，称取碳酸镧5份，碳酸铈60份，碳酸钐5份，碳酸钇5份，三氧化二铁10份，二氧化锰1份，氧化铜1份，氧化锆10份，氧化铝3份。
（2）将上述粉体混合后，在120℃下烘干8小时，研磨至粒径9.5μm。
（3）混合研磨后的粉体在高温炉内煅烧，煅烧程序为从室温以10℃/min的速率升温至180℃，保温2h，再以5℃/min的速率升至800℃，保温2h，再以5℃/min的速率升至1200℃，保温1h，再以3℃/min的速率升至1400℃，保温1h，程序结束，粉体空气中急速降温至20℃，得到粒径D90为3.8μm的稀土辐射功能粉。
（4）磷酸镧5份，水44.8份，BYK190润湿分散剂0.2份混合，球磨至粒径D90为1.0μm，得到磷酸镧浆液。磷酸镧浆液与硅溶胶10份，磷酸二氢铝40份混合搅拌均匀，得到稀土高温粘结剂。
（5）煅烧后的稀土辐射功能粉与稀土高温粘结剂混合搅拌均匀，稀土辐射功能粉与稀土高温粘结剂质量比为1：1。
将实施例4涂料涂覆在高温耐火砖表面形成涂层，经测试，性能指标如表4。
表4 实施例4涂料涂层性能测试
测试项目 测试结果
常温1-22μm发射率 0.97
常温1-5μm发射率 0.92
1650℃煅烧30天后1-22μm发射率 0.95
1650℃煅烧30天后1-5μm发射率 0.92
1650℃煅烧30天涂层状态 无开裂、无脱落
1400℃抗热震性 30次无开裂、无脱落
实施例5：
（1）按质量份数计，称取碳酸镧30份，碳酸铈20份，碳酸钐10份，碳酸钇10份，三氧化二铁5份，二氧化锰5份，氧化铜5份，氧化锆10份，氧化铝5份。
（2）将上述粉体混合后，在120℃下烘干12小时，研磨至粒径8.0μm。
（3）混合研磨后的粉体在高温炉内煅烧，煅烧程序为从室温以5℃/min的速率升温至220℃，保温2h，再以5℃/min的速率升至600℃，保温2h，再以5℃/min的速率升至1100℃，保温1h，再以5℃/min的速率升至1500℃，保温2h，程序结束，粉体空气中急速降温至20℃，得到粒径D90为3.5μm的稀土辐射功能粉。
（4）磷酸铈10份，水39.6份，BYK190润湿分散剂0.4份混合，球磨至粒径D90为0.5μm，得到磷酸铈浆液。磷酸铈浆液与硅溶胶10份，磷酸二氢铝40份混合搅拌均匀，得到稀土高温粘结剂。
（5）煅烧后的稀土辐射功能粉与稀土高温粘结剂混合搅拌均匀，稀土辐射功能粉与稀土高温粘结剂质量比为1：1.3。
将实施例5涂料涂覆在高温耐火砖表面形成涂层，经测试，性能指标如表5。
表5 实施例5涂料涂层性能测试
测试项目 测试结果
常温1-22μm发射率 0.96
常温1-5μm发射率 0.91
1650℃煅烧30天后1-22μm发射率 0.95
1650℃煅烧30天后1-5μm发射率 0.90
1650℃煅烧30天涂层状态 无开裂、无脱落
1400℃抗热震性 30次无开裂、无脱落
实施例6：
（1）按质量份数计，称取碳酸镧5份，碳酸铈50份，碳酸钐10份，碳酸钇5份，三氧化二铁1份，二氧化锰9份，氧化铜10份，氧化锆5份，氧化铝5份。
（2）将上述粉体混合后，在120℃下烘干10小时，研磨至粒径D（90）5.0μm。
（3）混合研磨后的粉体在高温炉内煅烧，煅烧程序为从室温以5℃/min的速率升温至250℃，保温1h，再以3℃/min的速率升至700℃，保温1.5h，再以3℃/min的速率升至1000℃，保温1.5h，再以5℃/min的速率升至1600℃，保温1.5h，程序结束，粉体空气中急速降温至20℃，得到粒径D90为2.6μm的稀土辐射功能粉。
（4）磷酸镧铈15份，水36.5份，BYK190润湿分散剂0.5份混合，球磨至粒径D90为0.2μm，得到磷酸镧铈浆液。磷酸镧铈浆液与硅溶胶8份，磷酸二氢铝40份混合搅拌均匀，得到稀土高温粘结剂。
（5）煅烧后的稀土辐射功能粉与稀土高温粘结剂混合搅拌均匀，稀土辐射功能粉与稀土高温粘结剂质量比为1：1.5。
将实施例6涂料涂覆在高温耐火砖表面形成涂层，经测试，性能指标如表6。
表6 实施例6涂料涂层性能测试
测试项目 测试结果
常温1-22μm发射率 0.96
常温1-5μm发射率 0.91
1650℃煅烧30天后1-22μm发射率 0.94
1650℃煅烧30天后1-5μm发射率 0.89
1650℃煅烧30天涂层状态 无开裂、无脱落
1400℃抗热震性 30次无开裂、无脱落
实施例7：
（1）按质量份数计，称取碳酸镧20份，碳酸铈5份，碳酸钐20份，碳酸钇20份，三氧化二铁5份，二氧化锰10份，氧化铜5份，氧化锆14份，氧化铝1份。
（2）将上述粉体混合后，在120℃下烘干12小时，研磨至粒径D（90）为1.2μm。
（3）混合研磨后的粉体在高温炉内煅烧，煅烧程序为从室温以10℃/min的速率升温至200℃，保温2h，再以3℃/min的速率升至800℃，保温2h，再以3℃/min的速率升至1200℃，保温1h，再以3℃/min的速率升至1250℃，保温1h，程序结束，粉体空气中急速降温至20℃，得到粒径D90为2.2μm的稀土辐射功能粉。
（4）磷酸镧5份，磷酸铈10份，水34.5份，BYK190润湿分散剂0.5份混合，球磨至粒径D90为0.5μm，得到磷酸镧和磷酸铈混合浆液。浆液与硅溶胶10份，磷酸二氢铝40份混合搅拌均匀，得到稀土高温粘结剂。
（5）煅烧后的稀土辐射功能粉与稀土高温粘结剂混合搅拌均匀，稀土辐射功能粉与稀土高温粘结剂质量比为1：2。
将实施例7涂料涂覆在高温耐火砖表面形成涂层，经测试，性能指标如表7。
表7 实施例7涂料涂层性能测试
测试项目 测试结果
常温1-22μm发射率 0.96
常温1-5μm发射率 0.90
1650℃煅烧30天后1-22μm发射率 0.94
1650℃煅烧30天后1-5μm发射率 0.88
1650℃煅烧30天涂层状态 无开裂、无脱落
1400℃抗热震性 30次无开裂、无脱落
对比例1
（1）按质量份数计，称取三氧化二铁15份，二氧化锰30份，氧化铜15份，氧化锆39份，氧化铝1份。
（2）将上述粉体混合后，在120℃下烘干12小时，研磨至粒径D（90）为1.2μm。
（3）混合研磨后的粉体在高温炉内煅烧，煅烧程序为从室温以10℃/min的速率升温至200℃，保温2h，再以3℃/min的速率升至800℃，保温2h，再以3℃/min的速率升至1200℃，保温1h，再以3℃/min的速率升至1400℃，保温1h，程序结束，粉体空气中急速降温至20℃，得到粒径D90为4.0μm的辐射功能粉。
（4）磷酸镧5份，磷酸铈10份，水34.5份，BYK190润湿分散剂0.5份混合，球磨至粒径D90为0.5μm，得到磷酸镧和磷酸铈混合浆液。浆液与硅溶胶10份，磷酸二氢铝40份混合搅拌均匀，得到稀土高温粘结剂。
（5）煅烧后的辐射功能粉与稀土高温粘结剂混合搅拌均匀，辐射功能粉与稀土高温粘结剂质量比为1：2。
将对比例1涂料涂覆在高温耐火砖表面形成涂层，经测试，性能指标如表8。
表8 对比例1涂料涂层性能测试
测试项目 测试结果
常温1-22μm发射率 0.93
常温1-5μm发射率 0.75
1650℃煅烧30天后1-22μm发射率 0.78
1650℃煅烧30天后1-5μm发射率 0.65
1650℃煅烧30天涂层状态 无开裂、无脱落
1400℃抗热震性 30次无开裂、无脱落
对比例1中辐射功能粉原料中去除了稀土碳酸盐，粘结剂仍然使用添加了稀土磷酸盐的高温粘结剂，涂层常温时1-22μm发射率较高，但是1-5μm波段发射率较低，经过1650℃煅烧后涂层发射率明显下降。
对比例2：
（1）按质量份数计，称取碳酸镧10份，碳酸铈10份，三氧化二铁20份，氧化锆40份，二氧化钛15份，氧化镍5份。
（2）将上述粉体混合后，在120℃下烘干8小时，研磨至粒径为9.5μm。
（3）混合研磨后的粉体在高温炉内煅烧，煅烧程序为从室温以10℃/min的速率升温至180℃，保温2h，再以5℃/min的速率升至800℃，保温2h，再以5℃/min的速率升至1200℃，保温1h，再以3℃/min的速率升至1400℃，保温1h，程序结束，粉体随炉降温，得到辐射功能粉，得到粒径D90为50.0μm的辐射功能粉。制得的辐射功能粉的SEM图如图2所示，可以看出粉体颗粒烧结团聚成为一整块，粒径大，制备成涂料需进行破碎、粉碎和研磨 。
（4）磷酸镧5份，水44.8份，BYK190润湿分散剂0.2份混合，球磨至粒径1.0μm，得到磷酸镧浆液。磷酸镧浆液与硅溶胶10份，磷酸二氢铝40份混合搅拌均匀，得到稀土高温粘结剂。
（5）煅烧后的辐射功能粉破碎研磨至粒径D90为3.8μm，与稀土高温粘结剂混合搅拌均匀，稀土辐射功能粉与稀土高温粘结剂质量比为1：1。
将对比例2涂料涂覆在高温耐火砖表面形成涂层，经测试，性能指标如表9。
表9 对比例2涂料涂层性能测试
测试项目 测试结果
常温1-22μm发射率 0.94
常温1-5μm发射率 0.78
1650℃煅烧30天后1-22μm发射率 0.85
1650℃煅烧30天后1-5μm发射率 0.62
1650℃煅烧30天涂层状态 无开裂、无脱落
1400℃抗热震性 30次无开裂、无脱落
对比例2中辐射功能粉制备方法与实施例1相同，区别在于煅烧完成后的粉体随炉降温，烧成的辐射功能材料烧结呈块状，粒径大。粘结剂仍然使用添加了稀土磷酸盐的高温粘结剂，涂层常温时1-22μm发射率较高，但是1-5μm波段发射率较低，经过1650℃煅烧后涂层发射率明显下降。
对比例3：
（1）按质量份数计，称取碳酸镧20份，碳酸铈5份，碳酸钐20份，碳酸钇20份，三氧化二铁5份，二氧化锰10份，氧化铜5份，氧化锆15份，氧化铝1份。
（2）将上述粉体混合后，在120℃下烘干12小时，研磨至粒径D90为1.2μm。
（3）混合研磨后的粉体在高温炉内煅烧，煅烧程序为从室温以10℃/min的速率升温至200℃，保温2h，再以3℃/min的速率升至800℃，保温2h，再以3℃/min的速率升至1200℃，保温1h，再以3℃/min的速率升至1400℃，保温1h，程序结束，粉体空气中急速降温至20℃，得到粒径D90为2.7μm的稀土辐射功能粉。
（4）水34.5份，BYK190润湿分散剂0.5份，硅溶胶10份，磷酸二氢铝40份混合搅拌均匀，得到粘结剂。
（5）煅烧后的辐射功能粉与粘结剂混合搅拌均匀，稀土辐射功能粉与粘结剂质量比为1：2。
将对比例3涂料涂覆在高温耐火砖表面形成涂层，经测试，性能指标如表10。
表10 对比例3涂料涂层性能测试
测试项目 测试结果
常温1-22μm发射率 0.95
常温1-5μm发射率 0.90
1650℃煅烧30天后1-22μm发射率 0.92
1650℃煅烧30天后1-5μm发射率 0.82
1650℃煅烧30天涂层状态 开裂、少量脱落
1400℃抗热震性 20次开裂、少量脱落
对比例3中稀土辐射功能粉制备方法与实施例4相同，粘结剂中去除了稀土磷酸盐，涂层常温时1-22μm和1-5μm波段发射率较高，但是经过1650℃煅烧后涂层1-5μm波段发射率下降，涂层出现开裂、脱落现象。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高温稳定的绿色稀土红外辐射涂料，其特征在于：包括如下质量百分比的组分：
稀土辐射功能粉：30%~60%；
稀土高温粘结剂：40%~70%；
所述稀土辐射功能粉由包括如下质量百分比的原料制得：
碳酸稀土：5%~95%；
金属氧化物：5%~95%；
所述稀土高温粘结剂包括如下质量百分比的组分：
磷酸稀土：5%~15%；
硅溶胶：5%~25%；
磷酸二氢铝：30%~40%；
分散剂：0.2%~1.0%；
水：余量。
2.根据权利要求1所述的高温稳定的绿色稀土红外辐射涂料，其特征在于：所述碳酸稀土包括碳酸镧、碳酸铈、碳酸钇、碳酸钐中的一种或几种；所述金属氧化物包括Fe2O3、MnO2、CuO、TiO2、ZrO2、NiO、Al2O3中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的高温稳定的绿色稀土红外辐射涂料，其特征在于：所述磷酸稀土包括磷酸镧、磷酸铈、磷酸镧铈中的一种或几种。
4.权利要求1-3任一所述的高温稳定的绿色稀土红外辐射涂料的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
（1）将稀土辐射功能粉的原料混合后，在120℃下烘干8-12小时，研磨至粒径D90为1.0-10.0μm；
（2）混合研磨后的粉体在高温炉内进行分阶段程序升温煅烧，升温至1250-1600℃并保温后，将粉体取出在空气中急速降温至室温，得到粒径D90为2.0-4.0μm的稀土辐射功能粉；
（3）将磷酸稀土、分散剂与水混合，球磨至粒径D90为0.2-1.0μm，得到磷酸稀土浆液；
（4）磷酸稀土浆液与硅溶胶、磷酸二氢铝混合搅拌均匀，得到稀土高温粘结剂；
（5）将步骤（2）得到的稀土辐射功能粉与步骤（4）得到的稀土高温粘结剂混合搅拌均匀制得高温稳定的绿色稀土红外辐射涂料。
5.根据权利要求4所述的高温稳定的绿色稀土红外辐射涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的分阶段程序升温煅烧具体过程为：从室温以5-10℃/min的速率升温至180-250℃，保温1-2h，再以3-5℃/min的速率升至600-800℃，保温1-2h，再以3-5℃/min的速率升至1000-1200℃，保温1-2h，再以3-5℃/min的速率升至1250-1600℃，保温1-2h，程序结束后，将粉体在空气中急速降温至10-50℃。
6.权利要求1-3任一所述的高温稳定的绿色稀土红外辐射涂料在耐火材料表面的应用，其特征在于：所述耐火材料为高温窑炉炉壁内衬、蓄热球、格子砖或耐火纤维。
7.一种稀土红外辐射涂层，其特征在于：所述稀土红外辐射涂层通过权利要求1-3任一所述的高温稳定的绿色稀土红外辐射涂料附着在耐火材料表面形成，涂层厚度0.1-0.4mm。
8.根据权利要求7所述的稀土红外辐射涂层，其特征在于：所述稀土红外辐射涂层的工作温度为600℃-1800℃，常温下所述稀土红外辐射涂层在1-22μm波段发射率不小于0.96，1-5μm波段发射率不小于0.90；1650℃煅烧30天后所述稀土红外辐射涂层在1-22μm波段发射率不小于0.94，1-5μm波段发射率不小于0.88。
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