一种铁氧体基高温红外辐射材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种铁氧体基高温红外辐射材料及其制备方法。其技术方案是：先按Fe2O3∶MnO2∶CuO∶Co2O3的质量比为x∶(8-x)∶1∶1(1≤x≤7)将Fe2O3细粉、MnO2细粉、CuO细粉和Co2O3细粉混匀，再将混合料装入匣钵后放入微波炉内，升温至900~1180℃，保温30~60min，制得铁氧体增黑剂。然后将堇青石细粉、莫来石细粉和锂辉石细粉中的一种与所述铁氧体增黑剂按质量比为(1~4)∶1混匀，混匀的预制料装入匣钵后放入微波炉内，升温至1000℃~1200℃，保温30~60min，即得铁氧体基高温红外辐射材料。本发明专利技术方法具有生产周期短和能耗低的特点，所制备的铁氧体基高温红外辐射材料线的膨胀系数小和在中短波段红外辐射性能优异。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于红外辐射材料
，具体涉及。
技术介绍
在红外辐射加热技术中，一般要求红外辐射材料的红外辐射主波长与被加热对象的吸收峰波长相对应。而随着温度升高，红外辐射的主波峰会向短波段移动，这就要求红外辐射材料在短波段具有比较高的发射率。近年来，尽管红外辐射材料的研究取得了较大进展，远红外区(6 25μπι)的发射率已超过O. 9，但在近红外区(O. 76^3 μ m)和中红外区(3飞μ m)材料的发射率还比较低，只有O. 5左右，甚至更低，这成为了当前利用红外辐射节能材料提高热工设备热效率的瓶颈(CN101550006A)。所以，在高温条件下如何提高红外辐射材料在中短波段的红外辐射率是当前研究的热点和难点。物质对红外辐射的发射和吸收实质上是分子体系的跃迁偶极矩和光的振荡电场相互作用的结果。对于固体材料而言，除了化学成分、化学键特性对红外辐射产生影响外，材料的红外辐射特性还与晶体结构类型以及晶格中存在的缺陷、杂质的状况紧密相关。在晶体的缺位、杂质等缺陷处，晶格点阵会发生畸变，使晶体结构的对称性降低，从而引起极化，促进红外辐射的发射或吸收。也就是说，晶格中缺陷的存在和杂质的引入都可以改变晶格振动活性，使晶格振动增强，从而提高晶体的红外辐射率，所以可通过强掺杂效应，增强晶格振动活性提高材料在中短波段的红外辐射率。具有尖晶石结构的铁氧体是一类重要的红外辐射材料。一般通过常规加热固相反应合成。但在固相反应合成过程中往往掺杂效果不理想，材料内部不能形成有效的掺杂效应，晶格畸变不足，对红外波段的电磁波响应不积极，致使发射率和吸收率不高。另外，现有的专利(CN101555369A，CN1296315C)技术中，常规加热固相反应合成制备红外辐射材料的方法大都需要经历长时间(> 3h)的高温过程(> 1250°C)，能耗高，周期长，增加了生产成本。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述现有技术的不足，目的是提供一种生产周期短和能耗低的铁氧体基高温红外辐射材料的制备方法，所制备的铁氧体基高温红外辐射材料的线膨胀系数小、掺杂效应强和在中短波段具有优异红外辐射性能。为了实现上述目的，本专利技术采用的制备步骤是第一步、制备尖晶石结构铁氧体增黑剂按Fe2O3 MnO2 CuO Co2O3 的质量比为 x (8_x) I I (I 彡 x 彡 7)将Fe2O3细粉、MnO2细粉、CuO细粉和Co2O3细粉混匀，即得混合料；再将混合料装入匣钵内，然后将装有混合料的匣钵放入微波炉内，辐照加热，升温至90(Tll80°C，保温3(T60min，冷却，最后粉碎至200目以下，制得尖晶石结构铁氧体增黑剂细粉，备用。第二步、制备铁氧体基高温红外辐射材料将堇青石细粉、莫来石细粉和锂辉石细粉中的一种与第一步制得的尖晶石结构铁氧体增黑剂细粉按质量比为(广4) I进行配料，混合均匀，即得预制料，再将预制料装入匣钵内，然后将装有预制料的匣钵放入微波炉内，辐照加热，升温至1000°C 1200°C，保温3(T60min,即得铁氧体基高温红外福射材料。所述Fe2O3粉末、MnO2粉末、CuO粉末和Co2O3粉末的纯度大于95wt%，粒度小于200目。所述堇青石细粉、莫来石细粉和锂辉石细粉的纯度为工业级，粒度均小于200目。由于采用上述技术方案，本专利技术具有以下优点①采用微波加热固相反应合成铁氧体基红外辐射材料，反应温度较传统方式低·100°C以上，反应时间仅为传统方法的一半以下，具有工艺简单、周期短、能耗低和生产成本低的优势。②微波的体加热效应和非热效应加速了元素的扩散，使难以掺杂迁移的Mn4+、Cu2+和Co3+很容易进入Fe的晶格，形成强惨杂效应，从而可获得结构复杂、晶格崎变大和对中短波段红外波响应积极的红外辐射材料。③通过微波加热固相反应合成尖晶石结构铁氧体后，将铁氧体增黑剂和具有低膨胀系数的堇青石(或者莫来石、或者锂辉石)混合，通过第二次微波加热固相反应，能使铁氧体和堇青石(或者莫来石，或者锂辉石)进一步相互扩散和掺杂，形成结构更加复杂的复合物，加强了材料对红外波的响应，降低了材料的线膨胀系数，使材料在高温下更稳定和具有优异的红外辐射特性。因此，本专利技术方法具有生产周期短和能耗低的特点，所制备的铁氧体基红外辐射材料的线膨胀系数小、掺杂效应明显和在中短波段红外辐射性能优异。附图说明图I是本专利技术制备的两种铁氧体基高温红外辐射材料的XRD图谱；图2是图I所述的两种铁氧体基高温红外辐射材料的热重(TG)分析曲线；图3是图I所述的两种铁氧体基高温红外辐射材料的差热(DTA)分析曲线；图4是图I所述的两种铁氧体基高温红外辐射材料的红外发射率谱图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步的描述，并非对其保护范围的限制为避免重复，先将本具体实施方式所涉及的原料的纯度和粒度统一描述如下，实施例中不再赘述所述Fe2O3粉末、MnO2粉末、CuO粉末和Co2O3粉末的纯度大于95wt%，粒度小于200目；所述堇青石细粉、莫来石细粉和锂辉石细粉的纯度为工业级，粒度均小于200目。实施例I。其制备步骤如下第一步、制备尖晶石结构铁氧体增黑剂按Fe2O3 MnO2 CuO Co2O3 的质量比为 x (8_x) I I (I 彡 x 彡 2)将Fe2O3细粉、MnO2细粉、CuO细粉和Co2O3细粉混匀，即得混合料，再将混合料装入匣钵内，然后将装有混合料的匣钵放入微波炉内，辐照加热，升温至90(T950°C，保温3(T40min，冷却，最后粉碎至200目以下，制得尖晶石结构铁氧体增黑剂细粉，备用。第二步、制备铁氧体基高温红外辐射材料将堇青石细粉与第一步制得的尖晶石结构铁氧体增黑剂细粉按质量比为(Γ2) I进行配料，混合均匀，即得预制料，再将预制料装入匣钵内，然后将装有预制料的匣钵放入微波炉内，辐照加热，升温至1000°C 1050°C，保温3(T40min，即得铁氧体基高温红外辐射材料。实施例2。其制备步骤如下·第一步、制备尖晶石结构铁氧体增黑剂按Fe2O3 MnO2 CuO Co2O3 的质量比为 x (8_x) I I (2 彡 x 彡 3)将Fe2O3细粉、MnO2细粉、CuO细粉和Co2O3细粉混匀，即得混合料，再将混合料装入匣钵内，然后将装有混合料的匣钵放入微波炉内，辐照加热，升温至95(Tl00(TC，保温4(T50min，冷却，最后粉碎至200目以下，制得尖晶石结构铁氧体增黑剂细粉，备用。第二步、制备铁氧体基高温红外辐射材料将莫来石细粉与第一步制得的尖晶石结构铁氧体增黑剂细粉按质量比为(2^3) I进行配料，混合均匀，即得预制料，再将预制料装入匣钵内，然后将装有预制料的匣钵放入微波炉内，辐照加热，升温至1050°C 1100°C，保温4(T50min，即得铁氧体基高温红外辐射材料。实施例3。其制备步骤如下第一步、制备尖晶石结构铁氧体增黑剂按Fe2O3 MnO2 CuO Co2O3 的质量比为 x (8_x) I I (3 彡 x 彡 4)将Fe2O3细粉、MnO2细粉、CuO细粉和Co2O3细粉混匀，即得混合料，再将混合料装入匣钵内，然后将装有混合料的匣钵放入微波炉内，辐照加热，升本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铁氧体基高温红外辐射材料的制备方法，其特征在于该制备方法的步骤是：第一步、制备尖晶石结构铁氧体增黑剂按Fe2O3∶MnO2∶CuO∶Co2O3的质量比为x∶(8？x)∶1∶1将Fe2O3细粉、MnO2细粉、CuO细粉和Co2O3细粉混匀，即得混合料，其中，1？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？x7；再将混合料装入匣钵内，然后将装有混合料的匣钵放入微波炉内，辐照加热，升温至900~1180℃，保温30~60min，冷却，最后粉碎至200目以下，制得尖晶石结构铁氧体增黑剂细粉，备用；第二步、制备铁氧体基高温红外辐射材料将堇青石细粉、莫来石细粉和锂辉石细粉中的一种与第一步制得的尖晶石结构铁氧体增黑剂细粉按质量比为(1~4)∶1进行配料，混合均匀，即得预制料，再将预制料装入匣钵内，然后将装有预制料的匣钵放入微波炉内，辐照加热，升温至1000℃~1200℃，保温30~60min，即得铁氧体基高温红外辐射材料。2012104457816100001dest_path_image001.jpg,716604dest_path_image001.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：樊希安，胡晓明，
申请(专利权)人：苏州赛格瑞新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：