一种高温炉节能用内表面高温辐射涂层的制作方法
【专利摘要】一种高温炉节能用内表面高温辐射涂层，包括红外辐射粉体、粘结剂、悬浮剂和散凝剂等组分，其特征在于所述的红外辐射粉体原料包括以下质量分数的组成成分：Cr2O355％～70％、NiO10％～22％、TiO20～4％、SiO20～3％、Y2O30～3％、ZrO20～6％、Fe2O31％～3％、Nb2O32％～5％；所述的涂层厚度为0.2～3mm。采用浆料喷雾干燥制粉工艺制备团聚型红外辐射粉体，再用等离子喷涂工艺制备高温炉节能用内表面高温辐射涂层。本发明制备的涂层性能稳定，弥补了传统刷涂涂层在高温下性能不稳定的缺点；涂层在全波段都具有良好的红外辐射性能；与高温炉表面金属基体粘结强度高，使用过程中不易开裂和脱落。
【专利说明】一种高温炉节能用内表面高温辐射涂层
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种涂层，特别是涉及一种高温炉节能用内表面高温辐射涂层。
【背景技术】
[0002]我国热工炉窑的能耗占全国总能耗的21%，按照2010年全国能耗统计数据约31亿吨标准煤来计算，热工炉窑用能当量为6.5亿吨标煤。统计表明我国热工炉窑装备的热效率当前只有40%，而国外热工炉窑的则已达50%以上。因此，我国热工炉窑这一传统产业的节能潜力巨大。然而高温炉体常用水进行冷却，以避免炉体因炉内发热体热辐射导致升温，损坏炉体及炉体各物件连接的密封圈。硅橡胶密封圈耐温可达200°C以上，但长时间高温导致其老化变脆，炉内涂覆辐射涂料不仅能降低炉体温度，减少水冷的水电消耗，提高安全性，而且可以把热反射给炉膛的坩埚，减小因加强而产生的能耗。
[0003]申请号为93117046.X的中国专利中公开了一种耐高温节能无机涂层料及制备方法，以Cr2O3和Al2O3为基料，用磷酸铝或磷酸作为粘结剂，用软质粘土，三聚磷酸钠等优选组合的配方，制成具有高辐射率，又能保护高温炉窑内墙的涂层料，用于高温炉窑内节约能源15%,使用寿命可达三年以上。
[0004]申请号为201010502730.3的中国专利中公开了一种加热炉用陶瓷涂层，其包括以下组分:陶瓷微粉、无机粘合剂、以及线性热膨胀系数调节剂。该发明的陶瓷涂层具有改进辐射率和抗热震性，高效节能、延长炉衬炉管使用寿命、提高温度均匀性等特点。
[0005]申请号为2010102278 51.1的中国专利中公开了一种具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层的制备方法，即采用纳米SiO2和纳米Y2O3稳定ZrO2为基体粉料，采用磷酸二氢镁及磷酸钠作为高温结合剂，混合之后，经球磨、涂覆、烘干、烧结得到致密的具有高红外辐射率的高温抗氧化涂层。全波段法向红外辐射率达到了 0.90，使用温度高达1600°C，抗氧化效果明显。
[0006]然而上述专利中所提到的涂层均采用传统的成型方法:一是整体压制烧结成型；二是添加一定量的粘结剂，制成涂料以涂刷的方式附着于基体表面。但上述两种方法在应用中均存在不足之处，如压制烧结成型技术，受尺寸的限制无法制取不规则大面积整体制品，而涂刷的涂料因其粘结剂的老化问题使用一段时间后会出现开裂脱落现象，需要重新涂刷；此外因涂料中含粘结剂，实际使用中其热辐射率受限，而且大多数涂料在中高温度下使用，因晶型不稳定会导致涂料的热辐射率易衰变减退。因此，探索一种结构稳定、发射率高且在高温下依然性能稳定的高温炉节能用内表面高温辐射涂层成为现今的一个研究热点。
【发明内容】
[0007]本发明旨在克服现有高温炉用节能涂层制备技术的不足，提供了一种高温炉节能用内表面高温辐射涂层。该发明在高温下性能稳定且在全波段具有良好的红外辐射性能，可广泛应用于新型建筑材料、工业炉窑等加热领域。[0008]针对上述问题，本发明提供一种高温炉节能用内表面高温辐射涂层技术方案:[0009]一种高温炉节能用内表面高温辐射涂层，包括红外辐射粉体、粘结剂、悬浮剂和散凝剂等组分，其特征在于所述的红外辐射粉体原料包括以下质量分数的组成成分:Cr20355%~70%、Ni010%~22%、TiO2O ~5%、SiO2O ~3%、Y2O3O ~3%、ZrO2O ~6%、Fe2O3I^~3%、Nb2032%~5%。
[0010]所述的高温辐射涂层，其特征在于所述的涂层厚度为0.2~3_。
[0011]所述的红外辐射粉体是由料浆喷雾干燥法首先制取团聚型粉末，再通过恒流泵送入喷雾干燥塔制成一定粒径分布的球状团聚粉末，后将粉末置于高温炉内在1000°c~1400°C的温度条件下烧结Ih~2.5h，再于水中淬冷、烘干后得到，此时粉末中的各组分经高温烧结发生组织转变形成所需的尖晶石结构。
[0012]所述的粘结剂是有机-无机复合胶粘剂，所述的悬浮剂是钠基膨润土与羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇的混合物，所述的散凝剂是焦磷酸钠、三聚磷酸钠、硅酸钠中的一种或多种。
[0013]所述的高温炉节能用内表面高温辐射涂层采用等离子喷涂的方法将红外辐射粉体材料喷涂在高温炉的金属内表面，同时高温炉的金属内表面采用传统喷砂毛化和喷涂厚度≤9μπι的Ni/Al粘结底层。
[0014]本发明的主要优点是:①本发明制备的红外辐射粉体经高温焙烧、水中淬冷和烘干后生成稳定的镍铬尖晶石结构，该结构材料制备的等离子喷涂涂层性能稳定，弥补了传统刷涂涂层在高温下性能不稳定的缺点；②镍铬尖晶石型红外辐射粉末经等离子喷涂制备的涂层在全波段都具有良好的红外辐射性能；③本发明涂层与高温炉表面金属基体粘结强度高，使用过程中不易开裂和脱落；④等离子喷涂工艺比传统的手工涂刷得到的涂层更加均匀、尺寸精准、表面质量好。
【具体实施方式】
[0015]下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
[0016]实施例1
[0017]将红外辐射粉体原料按Cr20365 %、Ν?018 %、Ti024%、Si023 %、Y2O3I %、Zr023 %、Fe2032 %、Nb2034 %的比例混合后，连同粘结剂、悬浮剂和散凝剂等逐步加入水中，搅拌均匀形成浆料；再通过恒流泵送入喷雾干燥塔制成一定粒径分布的球状团聚粉末；后将粉末置于高温炉内在1200°C的温度条件下烧结lh，再于水中淬冷、烘干，在高温炉的金属内表面采用传统喷砂毛化和喷涂厚度< 9 μ m的Ni/Al粘结底层。后采取等离子喷涂法将红外辐射粉体材料喷涂在高温炉的金属内表面。
[0018]实施例2
[0019]将红外辐射粉体原料按Cr20360%、Ni022%、Ti025%、Si022%, Y2032%, Zr024%,Fe2033 %、Nb2032 %的比例混合后，连同粘结剂、悬浮剂和散凝剂等逐步加入水中，搅拌均匀形成浆料；再通过恒流泵送入喷雾干燥塔制成一定粒径分布的球状团聚粉末；后将粉末置于高温炉内在1080°C的温度条件下烧结2h，再于水中淬冷、烘干，在高温炉的金属内表面采用传统喷砂毛化和喷涂厚度≤9 μ m的Ni/Al粘结底层。后采取等离子喷涂法将红外辐射粉体材料喷涂在高温炉的金属内表面。
[0020]上述仅为本发明的两个【具体实施方式】，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改 型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.一种高温炉节能用内表面高温辐射涂层，包括红外辐射粉体、粘结剂、悬浮剂和散凝剂等组分，其特征在于所述的红外辐射粉体原料包括以下质量分数的组成成分:Cr20355%~ 70%、Ni010%~22%、TiO2O ~5%、SiO2O ~3%、Y2O3O ~3%、ZrO2O ~6%、Fe2O31^~3%、Nb2032%~5%。
2.根据权利要求1所述的高温辐射涂层，其特征在于所述的涂层厚度为0.2~3mm。
3.根据权利要求1所述的高温辐射涂层，其特征在于所述的红外辐射粉体是由料浆喷雾干燥法首先制取团聚型粉末，再通过恒流泵送入喷雾干燥塔制成一定粒径分布的球状团聚粉末，后将粉末置于高温炉内在1000°c~1400°C的温度条件下烧结Ih~2.5h，再于水中淬冷、烘干后得到。
4.根据权利要求1所述的高温辐射涂层，其特征在于所述的粘结剂是有机-无机复合胶粘剂，所述的悬浮剂是钠基膨润土与羧甲基纤维素钠或聚乙烯醇的混合物，所述的散凝剂是焦磷酸钠、三聚 磷酸钠、硅酸钠中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的高温辐射涂层，其特征在于所述的涂层采用等离子喷涂的方法将红外辐射粉体材料喷涂在高温炉的金属内表面，同时高温炉的金属内表面采用传统喷砂毛化和喷涂厚度≤9 μ m的Ni/Al粘结底层。
【文档编号】C04B35/66GK103724017SQ201310332283
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年8月2日 优先权日:2013年8月2日
【发明者】陈照峰, 王璐 申请人:太仓派欧技术咨询服务有限公司