[发明专利]一种辐射热强化吸收剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业窑炉辐射热吸收利用领域，具体来说涉及一种辐射热强化吸收剂及其制备方法。 

背景技术

在高温红外辐射涂层技术中，关键的是制备高发射率的陶瓷质涂层材料，其次是通过合理的工艺很牢固地将其附着在基体材料上制成辐射加热器。但选择怎样的辐射材料配方、制备工艺及基体材料则决定了加热效果会存在显著的不同。世界各国特别是日本已经成功获得了多种适合于物料干燥的高温红外辐射材料，主要有锆英砂系，碳化硅系等，全波段辐射率达到了0.92以上。但是当前红外辐射涂层的发展仍面临困难，主要表现在以下几个方面:(l)红外辐射涂层在使用过程中的辐射基料发生老化，导致其辐射率不能够长期稳定在比较高温度的范围。(2)多数高发射率红外辐射涂层抗热震性不好。主要表现在两方面:一、涂层材料自身在急剧的升降温过程中被破坏。二、由于涂层材料与基体的热膨胀系数差距大，导致在升降温过程中涂层材料与基体材料分离。(3)红外辐射涂层与基体粘结工艺不成熟。当前主要应用可溶性硅酸盐(俗称水玻璃)、磷酸盐、有机硅酸盐以及环氧等材料将红外辐射涂层粉粘结在基体上。由于用于物料干燥的红外辐射涂层的工作温度一般在400～600℃，粘结剂容易老化，导致了产品使用寿命变短。因此如何设计一种有效的适合工业窑炉的辐射热吸收的涂层材料是研究的重点。 

发明内容

本发明针对目前工业窑炉辐射热利用率不高，常规高温红外辐射节能涂层难以满足环境的要求的情况下，我们提供了一种新型工业窑炉辐射热强化吸收材料及其制备方法，能够弥补现有技术上的不足。 

本发明的一个技术方案是提供了一种工业窑炉专用的辐射热强化剂，针对目前红外节能涂层在热稳定性差、耐磨性能低、使用寿命短、发射率不高的缺陷，我们从原料本身发射率、晶体结构、抗热震性、耐磨性等方面出发来设计，制备了一种高耐磨性，热稳定性高，发射率高且不衰减的工业窑炉辐射热强化吸收剂，包括辐射基料、粘结剂：

    其中辐射基料为：30%～45%Cr₂O₃，15%～20%Fe₂O₃，20%～30%MnO₂，2%～4%CuO，5%～15%TiO₂，5%～12%NiO，3%～8%ZrO₂，2%～8%SiO₂，所述百分数为质量百分数，且所述物质之和为100%；

    低温玻璃粉和Al₂O₃作为粘结剂，低温玻璃粉与Al₂O₃质量比为(1～3):1，粘结剂与辐射基料质量比为(1～2.5):1。

    本发明提供的另一个技术方案是辐射热强化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）配料： 将质量百分数为30%～45%Cr₂O₃，15%～20%Fe₂O₃，20%～30%MnO₂，2%～4%CuO，5%～15%TiO₂，5%～12%NiO，3%～8%ZrO₂，2%～8%SiO₂混合球磨1～3小时； 

（2）烧成：将上述混合好的原料放入电炉中烧结，温度恒定后保温2～5小时；

（3）水淬：将（2）中烧成的熔融体迅速倒入水中水淬，然后干燥1～3小时；

（4）研磨：将（3）中干燥后的块状体进行破碎研磨，形成大小均一的小颗粒或者粉末；

（5）热处理：将（4）中的颗粒或粉末装模，置于电炉中在800～1200℃微晶化生长，温度恒定后保温1～4小时；

（6）球磨：将（5）中块体去模后用破碎机破碎，得到辐射基料，放入球磨机中，加入低温玻璃粉和Al₂O₃作为粘结剂，球磨2～8小时即制得一种具有高发射率的辐射热强化吸收剂。

而且，所述步骤（2）中烧结温度为900℃～1500℃，升温速率3～6℃/min。

而且，所述步骤（3）中干燥温度为60～100℃。

而且，进行热处理时，微晶化生长得到微晶结构，晶化温度为800～1200℃，升温速率2～6℃/min。

而且，在球磨中，低温玻璃粉与Al₂O₃质量比为(1～3):1，粘结剂与辐射基料质量比为(1～2.5):1。