一种金属基体用红外高发射率涂层材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属基体用红外高发射率涂层材料及制备方法，该红外高发射率涂层材料各组分的重量百分比为：掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体：35％～55％，耐高温粘结剂：65％～45％；其中，掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体由35～90重量份的掺杂锰酸锶镧粉体与10～65重量份的第一粉体复合而成；第一粉体为碳化硅、氧化铁、氧化钴、氧化锰、氧化铬、氧化钛、氧化铈、氧化锆中的一种或几种；所述掺杂锰酸锶镧粉体的通式为：La1‑xSrxMnO3，并且0.16≤x≤0.6。本发明专利技术不仅具有较高的红外发射率和热导率，而且其热膨胀系数与金属基体相匹配，在各种温区和各种金属基体材料上使用均具有良好的附着力、强度和抗热震性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及红外高发射率涂层材料领域，尤其涉及一种金属基体用红外高发射率涂层材料及制备方法。
技术介绍
金属材料的红外发射率通常较低，而且对红外线的吸收具有选择性，因此在直接对一些金属基体(例如：灶具和锅炉等)进行加热时，加热效率很低，热量损失较大。如果在金属基体表面涂覆红外高发射率涂层材料后再进行加热，那么由于高发射率材料同时具有较强的红外吸收能力，因此这些红外高发射率涂层材料吸收的一部分热量会通过热传导传递给金属基体，从而对金属基体及内部物料进行加热，而另一部分热量会以红外辐射和热对流方式流向空间。如果这些红外高发射率涂层材料的热导率较高，那么其吸收的热量就能更有效地传导给金属基体，而以红外辐射和热对流方式流失的热量就会相对减少，因此在金属基体表面涂覆高热导率的红外高发射率涂层材料能够使金属基体体及其内部物料被快速有效加热，从而能够起到良好的节能作用。同样地，对处于高温的金属基体材料而言，如果在其表面涂覆具有高热导率的红外高发射率涂层材料，那么这些金属基体表面的热辐射会增强，散热效果会大幅提高，从而就可以起到对这些金属基体的过热保护作用。可见，红外高发射率涂层材料具有广泛用途。在现有技术中，耐高温红外高发射率涂层材料通常为陶瓷基涂层材料，这些陶瓷基涂层材料大多难以同时具有红外高发射率和较高热导率，而且由于陶瓷基涂层材料与金属基体的热膨胀系数通常相差较大，因此在高温下使用时现有这些陶瓷基涂层材料的附着力、强度、抗热震性能都不是很理想。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足之处，本专利技术提供了一种金属基体用红外高发射率涂层材料及制备方法，不仅具有较高的红外发射率和热导率，而且其热膨胀系数与金属基体相匹配，在各种温区和各种金属基体材料上使用均具有良好的附着力、强度和抗热震性能，同时还具有优异的耐腐蚀和耐磨性能，能够延长金属基体的使用寿命。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种金属基体用红外高发射率涂层材料，其各组分的重量百分比为：掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体：35％～55％，耐高温粘结剂：65％～45％；其中，所述掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体是由35～90重量份的掺杂锰酸锶镧粉体与10～65重量份的第一粉体复合而成的；所述第一粉体为碳化硅、氧化铁、氧化钴、氧化锰、氧化铬、氧化钛、氧化铈、氧化锆中的一种或几种；所述掺杂锰酸锶镧粉体的通式为：La1-xSrxMnO3，并且0.16≤x≤0.6。优选地，所述掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体的平均粒径小于5微米。优选地，所述的耐高温粘结剂为固含量为8％～20％的二氧化硅溶胶。优选地，所述的耐高温粘结剂为改性的水玻璃基金属基体用粘结剂；所述改性的水玻璃基金属基体用粘结剂由45～60重量份的去离子水、20～35重量份的水玻璃、10～15重量份的磷酸二氢铝、3～5重量份的气相二氧化硅和0.3～1重量份的羧甲基纤维素钠混合而成。一种金属基体用红外高发射率涂层材料的制备方法，包括：步骤A、将35～90重量份的掺杂锰酸锶镧粉体与10～65重量份的第一粉体混合在一起，并充分混合均匀，然后在600～1100℃下煅烧2～12小时，并进行球磨，从而制得掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体；其中，所述第一粉体为碳化硅、氧化铁、氧化钴、氧化锰、氧化铬、氧化钛、氧化铈、氧化锆中的一种或几种；所述掺杂锰酸锶镧粉体的通式为：La1-xSrxMnO3，并且0.16≤x≤0.6。步骤B、将掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体与耐高温粘结剂混合在一起，并充分混合均匀，从而制得上述技术方案中所述的金属基体用红外高发射率涂层材料；在所述的金属基体用红外高发射率涂层材料中，掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体的重量百分比为35％～55％，耐高温粘结剂的重量百分比为65％～45％。优选地，在步骤A中，煅烧后的粉体球磨至平均粒径小于5微米，从而得到平均粒径小于5微米的掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体。优选地，所述的耐高温粘结剂为固含量为8％～20％的二氧化硅溶胶。优选地，所述的耐高温粘结剂为改性的水玻璃基金属基体用粘结剂；所述改性的水玻璃基金属基体用粘结剂采用以下方法制备而成：将20～35重量份的水玻璃和3～5重量份的气相二氧化硅加入到45～60重量份的去离子水中并进行搅拌；然后在搅拌过程中依次加入10～15重量份的磷酸二氢铝和0.3～1重量份的羧甲基纤维素钠；在羧甲基纤维素钠加入完成后，继续搅拌3～6小时，再静置10小时，从而制得所述改性的水玻璃基金属基体用粘结剂。优选地，掺杂锰酸锶镧粉体采用共沉淀法、溶胶-凝胶法或固相反应法制备而成。一种金属基体用红外高发射率涂层材料的使用方法，包括：对金属基体依次进行表面清洁处理和烘干处理，然后将上述技术方案中所述的金属基体用红外高发射率涂层材料涂覆到所述金属基体的表面，并进行干燥，再以1～2.5℃/min升温速率升温至300～500℃，并保温至少2小时，从而在金属基体表面制得红外高发射率涂层。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术所提供的金属基体用红外高发射率涂层材料由掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体和耐高温粘结剂混合而成；其中的掺杂锰酸锶镧粉体在用作涂层材料时，具有很好的高温热稳定性和柔韧性，而且在金属基体上使用具有附着力强、抗热震性能好等优点，因此本专利技术采用掺杂锰酸锶镧粉体可以提高红外发射率，而且不同掺杂的锰酸锶镧其红外发射率具有波长选择性，这可以使本专利技术所提供的金属基体用红外高发射率涂层材料适用于不同温区和特殊高温环境；而掺杂锰酸锶镧与碳化硅或者过渡金属氧化物进行复合，不仅可以进一步提高涂层的红外发射率和热导率，而且可以改善涂层的热膨胀系数与金属基体的匹配性，因此本专利技术所提供的金属基体用红外高发射率涂层材料在不同温区和不同金属基体材料上使用均可以得到高质量的涂层。此外，所述掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体在形成涂层后具有明显的耐腐蚀和耐磨性能，这可以使涂覆有该涂层的金属基体在不同气氛环境下使用，因此本专利技术所提供的金属基体用红外高发射率涂层材料除了可以增强吸热或散热效果，还可以明显延长金属基体材料在高温下的使用寿命。具体实施方式下面对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。下面对本专利技术提供的金属基体用红外高发射率涂层材料及制备方法进行详细描述。(一)一种金属基体用红外高发射率涂层材料一种金属基体用红外高发射率涂层材料，其各组分的重量百分比为：掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体：35％～55％，耐高温粘结剂：65％～45％。其中，该金属基体用红外高发射率涂层材料的各组分包括以下实施方案：(1)所述掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体是由35～90重量份的掺杂锰酸锶镧粉体与10～65重量份的第一粉体复合而成的，例如：可采用下述制备方法的步骤A复合而成。所述第一粉体为碳化硅、氧化铁、氧化钴、氧化锰、氧化铬、氧化钛、氧化铈、氧化锆中的一种或几种(当为几种时可采用任意组分配比)；所述掺杂锰酸锶镧粉体的通式为：La1-xSrxMnO3，并且0.16≤x≤0.6。在实际应用中，所述掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体的平均粒径小于5微米。(2)所述的耐高温粘结剂可以采用固含量为8％～20％的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属基体用红外高发射率涂层材料，其特征在于，其各组分的重量百分比为：掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体：35％～55％，耐高温粘结剂：65％～45％；其中，所述掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体是由35～90重量份的掺杂锰酸锶镧粉体与10～65重量份的第一粉体复合而成的；所述第一粉体为碳化硅、氧化铁、氧化钴、氧化锰、氧化铬、氧化钛、氧化铈、氧化锆中的一种或几种；所述掺杂锰酸锶镧粉体的通式为：La1‑xSrxMnO3，并且0.16≤x≤0.6。

【技术特征摘要】
1.一种金属基体用红外高发射率涂层材料，其特征在于，其各组分的重量百分比为：掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体：35％～55％，耐高温粘结剂：65％～45％；其中，所述掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体是由35～90重量份的掺杂锰酸锶镧粉体与10～65重量份的第一粉体复合而成的；所述第一粉体为碳化硅、氧化铁、氧化钴、氧化锰、氧化铬、氧化钛、氧化铈、氧化锆中的一种或几种；所述掺杂锰酸锶镧粉体的通式为：La1-xSrxMnO3，并且0.16≤x≤0.6。2.根据权利要求1所述的金属基体用红外高发射率涂层材料，其特征在于，所述掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体的平均粒径小于5微米。3.根据权利要求1或2所述的金属基体用红外高发射率涂层材料，其特征在于，所述的耐高温粘结剂为固含量为8％～20％的二氧化硅溶胶。4.根据权利要求1或2所述的金属基体用红外高发射率涂层材料，其特征在于，所述的耐高温粘结剂为改性的水玻璃基金属基体用粘结剂；所述改性的水玻璃基金属基体用粘结剂由45～60重量份的去离子水、20～35重量份的水玻璃、10～15重量份的磷酸二氢铝、3～5重量份的气相二氧化硅和0.3～1重量份的羧甲基纤维素钠混合而成。5.一种金属基体用红外高发射率涂层材料的制备方法，其特征在于，包括：步骤A、将35～90重量份的掺杂锰酸锶镧粉体与10～65重量份的第一粉体混合在一起，并充分混合均匀，然后在600～1100℃下煅烧2～12小时，并进行球磨，从而制得掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体；其中，所述第一粉体为碳化硅、氧化铁、氧化钴、氧化锰、氧化铬、氧化钛、氧化铈、氧化锆中的一种或几种；所述掺杂锰酸锶镧粉体的通式为：La1-xSrxMnO3，并且0.16≤x≤0.6；步骤B、将掺杂锰酸锶镧复合陶瓷粉体与耐高温粘结剂混合在一起，并充分混合均...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴建明，郭帅，尹利华，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34