[发明专利]一种高温高发射率红外辐射涂层的制备方法

说明书

本发明公开了一种高温高发射率红外辐射涂层的制备方法，包括以下步骤：向原料粉末中加入去离子水和粘接剂，并混合研磨得到均匀料浆，原料粉末包括HfO₂粉末和Pr₆O₁₁粉末；对料浆进行喷雾造粒，制得具有球形度颗粒的粉末；将具有球形度颗粒的粉末进行高温焙烧，高温焙烧后筛分；将焙烧筛分后的粉末喷涂在待喷涂件上，得到高温高发射率红外辐射涂层。本发明所述的新型红外辐射涂层具有红外发射率较高、使用温度高、寿命长、合成周期短、能耗低。

技术领域

本发明涉及功能涂层材料与制备技术领域，具体涉及一种高温高发射率红外辐射涂层的制备方法。

背景技术

红外辐射材料是一种用途广泛的新型功能材料，在航空航天、医疗保健、新型建筑材料、各种工业炉窑等领域已得到了广泛的应用。

高温红外辐射材料是指在高温条件下向其周围发射一定波段红外光谱的陶瓷材料。红外发射率和使用温度是它的两个关键性能指标。要想提高高温红外辐射涂层的全发射率，必须提高短红外波段的吸收系数，降低散射系数。利用掺杂工艺是制备高温高辐射材料的可行途径，经过合理选材及合理的热处理工艺控制晶粒大小、形状以及密度，尽可能降低散射系数，使材料表面的发射率得到进一步提高。Ni-Cr尖晶石体系是红外辐射材料中发展较为成熟的一个体系，通过在其中掺杂过渡金属氧化物、碳化物、硼化物、稀土氧化物等材料，可以将其在1000℃时的红外发射率提升至0.90以上。红外辐射材料目前面临的主要问题是使用温度较低，对于Ni-Cr尖晶石体系红外辐射材料，当环境温度提升至1200℃以上时，Cr元素会开始挥发，涂层中NiCr₂O₄的量逐渐减少，发射率迅速降低，最终涂层失效。随着我国航空航天事业的发展，一些超音速飞行器的表面温度甚至能达到1400℃以上，所以提高红外辐射涂层的使用温度刻不容缓。

另外，虽然现有的红外辐射涂层在中远红外区(5～25μm)的辐射率已超过0.9，但是根据维恩定律，随着使用温度的升高，红外辐射的主波峰会向短波段移动，所以提高红外辐射涂层在短波段的发射率是关键。

因此，针对现有的红外辐射材料存在使用温度较低、寿命短、短波段发射率低等问题，开发使用温度更高、红外辐射性能更稳定的红外辐射涂层尤为重要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种高温高发射率红外辐射涂层的制备方法，制备工艺简单、合成时间短、能耗低等特点，所制备的红外辐射涂层具有全波段发射率高、使用温度高、寿命长。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种高温高发射率红外辐射涂层的制备方法，包括以下步骤：

1)向原料粉末中加入去离子水和粘接剂，并混合研磨得到均匀料浆，原料粉末包括HfO₂粉末和Pr₆O₁₁粉末；

2)对料浆进行喷雾造粒，制得具有高球形度颗粒的粉末；

3)将具有高球形度颗粒的粉末进行高温焙烧，高温焙烧后筛分；

4)将焙烧筛分后的粉末喷涂在待喷涂件上，得到高温高发射率红外辐射涂层。

按照上述技术方案，所述步骤1)中，原料粉末的组成成分按质量百分比计为：HfO₂粉末为60～97％、Pr₆O₁₁粉末为3～40％。

按照上述技术方案，所述的步骤1)中，加入粘接剂与原料粉末的质量比为3～5％。

按照上述技术方案，所述的步骤1)中，加入去离子水研磨时，去离子水与原料粉末的体积比为1～1.5：1，研磨时间不少于1h。