[发明专利]一种高发射率陶瓷涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高发射率陶瓷涂层的制备方法，具体涉及一种具有红外高发射率陶瓷涂层的制备方法，属于高发射率涂层制备领域。

背景技术

发射率是衡量材料红外辐射性能的指标，红外高发射率材料是指在红外波段的具有强辐射性能的材料。高发射率材料具有广阔的应用空间。国外，高发射率材料早已广泛应用于许多行业的工业窑炉及加热炉上。目前，国内高发射率材料的研究和应用也取得了长足的发展，广泛应用在电子、冶金、石化等行业领域的各种加热炉上，还应用于建筑材料领域和红外设备领域及航天材料领域。有研究表明尖晶石结构的材料容易具备高发射率性能，通过多种元素混合掺杂，形成混合尖晶石能够进一步提高发射率。出于节约成本和保持基体自身性能的考虑，涂层是高发射率材料合适的应用形式。传统的涂层制备方法是将高发射率材料以刷涂的方法制备在基体表面，结合强度低。目前等离子喷涂制备方法制备红外高发射率涂层鲜有研究。

发明内容

鉴于此，本发明的目的是提供一种高发射率陶瓷涂层的制备方法，所属陶瓷材料由氧化镍、氧化铬、氧化钛和氧化锰经机械混合后在高温下焙烧得到，具有尖晶石结构特点。经喷雾造粒和等离子喷涂工艺制备成涂层。在常温下，在整个红外波段的发射率可达0.88，高温下相结构稳定，涂层与基体的结合强度可达40MPa以上，制备工艺简单，成本低廉。

本发明的目的由以下技术方案实现：

一种高发射率陶瓷涂层的制备方法，本发明所指的高发射率是发射率达到0.8以上，所述方法步骤如下：

(1)以NiO、Cr₂O₃、MnO₂、TiO₂为原料，将原料混合均匀；

(2)将步骤(1)混和均匀后的粉末置于坩埚中，在1100～1200℃进行高温焙烧，保温时间为4～6小时，冷却方式采用随炉冷，获得粉体材料；

(3)将焙烧后的粉体材料放入球磨罐中，加入分散剂和粘结剂，以氧化锆颗粒作为球磨介质进行球磨，制备浆料；其中，以粉体材料、分散剂和粘结剂的总质量为100％计，粉体材料含量为40～50wt％，分散剂含量为49.75～59.75wt％，粘结剂含量为0.25wt％；

(4)将球磨得到的浆料送入喷雾干燥塔中进行喷雾干燥，得到团聚粉末，并对团聚粉末过筛，得到粒径为20～80μm的粉末；

(5)将步骤(4)过筛后得到的粉末进行热处理，以去除残留的粘结剂，备用；

(6)对不锈钢基体进行吹砂和预热；

(7)采用等离子喷涂的方法，将NiCoCrAlY合金粉末喷涂到不锈钢基体上制备粘结层；

(8)采用等离子喷涂的方法，将步骤(5)热处理后的粉末喷涂到在粘结层上制备陶瓷涂层，即本发明所述的高发射率陶瓷涂层；

步骤(1)中的原料混合优选为将原料放入混料机种进行搅拌混合，其中搅拌转速为120r/min，搅拌时间为2～3min；

步骤(1)以原料的总质量为100计，其中NiO、Cr₂O₃、MnO₂、TiO₂四种原料含量如下：

步骤(2)焙烧的升温速率优选为5～6℃/分钟；

步骤(3)中优选球磨转速为400 r/min，球磨时间为6～8小时；分散剂优选去离子水，粘结剂优选为聚乙烯醇；

步骤(4)所述喷雾干燥采用蠕动泵将浆料从喷雾干燥塔的底部送到顶部的雾化盘中；优选的喷雾干燥塔的进风口温度为210～220℃，出风口温度为85～95℃，蠕动泵频率为40Hz，雾化盘频率为35Hz；

步骤(5)优选的热处理工艺为，以2～3℃/min的速率升温至500～600℃，保温3～4小时；继续以5～6℃/min的速率升温至1000～1100℃，保温2～3小时，然后随炉冷却；

步骤(7)优选的等离子喷涂工艺为，喷涂距离70～80mm，电流600～700A，主气流量80～120L/min，辅气流量8～12L/min，载气流量8～12L/min，送粉量2～4rpm；主气和载气均为氩气，辅气为氦气；

步骤(8)优选的等离子喷涂工艺设定为，喷涂距离70～80mm，电流800～900A，主气流量80～120L/min，辅气流量20～25L/min，载气流量8～12L/min，送粉量4～6rpm；主气和载气均为氩气，辅气为氦气。

有益效果