[发明专利]尖晶石-硅酸盐多相复合体系红外辐射陶瓷粉料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及红外辐射材料领域，尤其涉及一种特别适用于高温工业窑炉（锅炉）的红外辐射节能涂料、红外辐射加热器等产品的尖晶石-硅酸盐多相复合体系红外辐射陶瓷粉料的制备方法。

背景技术

红外辐射材料由于其优异的红外辐射性能而受到广泛关注，在工业炉节能、提高红外加热器热效率、航天器热控制等方面得到广泛应用。目前，国内外已研制出了多种红外辐射陶瓷材料，主要有氧化锆体系、锆英砂体系、碳化硅体系、氧化铬体系、氧化铁-氧化锰体系等。

在各类红外辐射陶瓷材料中，氧化铁-氧化锰体系过渡金属氧化物的红外辐射性能优良，且其结构和红外辐射性能的温度稳定性较好，尤为受到重视。但这类红外辐射材料的热膨胀系数较大，抗热震冲击性能不理想。在氧化铁-氧化锰体系中加入热膨胀系数较低的硅酸盐矿物材料可以提高其抗热震冲击性能，然而硅酸盐矿物材料的红外辐射率通常比较低，大量加入硅酸盐矿物材料在改善抗热震冲击性能的同时，会降低材料的红外辐射性能。而且，这种复合体系的红外辐射材料的制备工艺比较复杂，往往需要经过二次烧成工艺才能获得，即先通过一次固相合成使过渡金属氧化物形成尖晶石固溶体，然后通过二次固相合成使尖晶石固溶体与硅酸盐矿物材料形成多相复合结构的最终产物。上述二次烧成工艺的制备方法需要两次的球磨混合、破碎、粉碎和烧结，能源消耗大，生产效率低，生产成本高。探索过渡金属氧化尖晶石-硅酸盐多相复合体系红外辐射陶瓷粉料的简便、高效制备方法对实际应用具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种通过一次烧成制备尖晶石-硅酸盐的多相复合体系红外辐射陶瓷粉料的简便方法，其效率高，生产成本低。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：尖晶石-硅酸盐多相复合体系红外辐射陶瓷粉料的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：

1）初步处理：首先将各种原料按规定比例配料，再对所述配料进行球磨、混合、干燥和压制成型为块状坯体的初步处理；所述的原料包括有形成尖晶石型固溶体的A组分、形成硅酸盐矿物的B组分和促进剂C组分，其质量比为100%：20~300%：0~15%，所述的A组分包括有Fe₂O₃、MnO₂、CuO、Co₂O₃、Mo₂O₃、NiO、V₂O₅和WO₃，所述的B组分包括有Al₂O₃、SiO₂、MgO、BaO、CaO和TiO₂，所述的促进剂C组分包括有玻璃粉和B₂O₃，各组分含量以质量百分比计为:

Fe₂O₃：0~60%、 MnO₂: 0~60%、Al₂O₃：5~50%、SiO₂：5~50%、CuO：0~12%、

Co₂O₃：0~10%、MgO：0~10%、Mo₂O₃：0~6%、NiO：0~6%、TiO₂：0~6%、

V₂O₅：0~5%、WO₃：0~5%、BaO：0~3%、CaO：0~3%、玻璃粉：0~3%、

B₂O₃：0~3%；

2）烧成制备：将步骤1）所得块状坯体在800~980℃温度范围内进行加热保温，加热保温时间为1~6小时，形成尖晶石型固溶体；然后继续升温到1100~1300℃温度范围内进行加热保温，加热保温时间为2~8小时，形成硅酸盐矿物，使尖晶石型固溶体与硅酸盐矿物进行多相复合，形成多相复合结构的黑色烧结体；

3）将步骤2）所得的黑色烧结体经破碎、粉碎和过200~500目筛，制备出粒度小于74μm的尖晶石-硅酸盐的多相复合体系红外辐射陶瓷粉料。