一种工业窑炉用高温红外辐射涂料及其制备方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及红外辐射涂料
，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。
技术介绍
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专利技术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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术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％，本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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。2.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可高达1400℃以上。3.一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，即得本发明涂料。4.根据权利要求3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，即得到本发明的红外辐射基料。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴永权，王家邦，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33