一种高辐射耐磨节能涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业窑炉辐射热吸收利用领域，具体是一种高辐射耐磨节能涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，在高温窑炉技术领域中，已将红外辐射技术用于生产加热设备，由于红外电磁波能够被物体吸收使物质内部质点产生共振，从而使物体温度上升的特性充分加以利用。随着辐射物材质、分子结构和温度等条件的不同，其辐射波长也各不相同，这种性质极大程度上给生产加热设备提供多种辐射涂料。在工业窑炉的内壁上喷刷红外辐射涂料，可以提高窑炉内壁的黑度，增加辐射传热效果，强化窑炉内热交换，提高物料与辐射波的匹配性，使炉体散热下降，具有节约能源、提高热效率、延长炉体寿命等优点。随着材料科学技术不断发展，一些具有较高红外光谱发射率的物质被普遍用于研制红外辐射涂料，以改善物体表面的辐射性能，达到强化传热的目的。
[0003]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。当前红外辐射涂层主要存在以下问题:在使用过程中，红外辐射涂层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；多数高发射率红外辐射涂层的抗热震性不好，导致涂层材料自身在急剧的升降温过程中被破坏或者与基体材料分离；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、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°C，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】
[0004]本发明的目的在于提供一种高辐射耐磨节能涂料及其制备方法，能适应煤粉炉等有冲刷的环境，不仅节能而且耐磨。
[0005]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
一种高辐射耐磨节能涂料，按照重量百分比的原料包括Mn0230-50%、Fe20320_45%、Cr20310-25%、Cu03-8%、Ni02_10%、Zr022_10%、Ti022_10%、Si022_5%、Ce2O30.1-1%,Ln2O30.1-1%、La2O30.1-1% 和 Y2O30.05-0.8%。
[0006]作为本发明进一步的方案:按照重量百分比的原料包括Mn0240-50%、Fe20320_30%、Cr20315-20%、Cu03-5%、Ni02_5%、Zr023_8%、Ti023_5%、Si023_5%、Ce2O30.1-0.8%、Ln2O30.1-0.5%、La2O30.1-0.5% 和 Y2O30.05-0.5%。
[0007]所述的高福射耐磨节能涂料的制备方法,具体步骤如下:
I)配料:按照质量百分比例称取 MnO2, Fe203、Cr2O3> Cu。、N1、ZrO2, T12, S12, Ce203、Ln2O3、La2O3和 Y 203； 2)球磨:将称取的原料混合并球磨8-12小时；
3)烧成:将球磨后的混合料放入电炉中烧结0.5-3小时；
4)急冷:待步骤3)结束后，打开炉门，将烧结的熔融体迅速倒入预先准备的冷水中冷却；
5)烘干:将步骤4)中冷却的块状体置于烘箱中干燥；
6)研磨:将步骤5)烘干的块状体进行破碎研磨，直至形成均匀的小颗粒或粉末；
7)球磨:将步骤6)中小颗粒或粉末放入高能球磨机中,加入粘结剂球磨12-24小时；
8)烘干:将步骤7)中球磨的浆料涂刷到所需的基体材料上，再烘干即可。
[0008]作为本发明进一步的方案:所述步骤3)中，烧结温度为1000-1550°C，升温速率为2-10。。/min。
[0009]作为本发明进一步的方案:所述步骤5)中，烘干温度为80-110°C，保温时间为2-8小时。
[0010]作为本发明进一步的方案:所述步骤7)中，粘结剂按照质量百分比的原料包括Al2035-15%、CaC032-8%、磷酸盐20-30%和水47_70%，所述粘结剂的加入量为小颗粒或粉末质量的60-100%。
[0011]作为本发明进一步的方案:所述磷酸盐是磷酸钠、磷酸二氢镁中的一种。
[0012]与现有技术相比，本发明的有益效果是:采用氧化铝、磷酸盐为粘结剂，保证涂层致密，耐高温，抗氧化，大大提高了抗热震性；采用多种高发射率的原料，有效提高了涂料的高温辐射率；不仅有效解决了传统红外涂料易脱落、不稳定、高温辐射率低等问题，还解决了抗氧化、散热和防热问题，能适应煤粉炉等有冲刷的环境，不仅节能而且耐磨，适用于各种工业窑炉的环境，有利于工业化应用。
【具体实施方式】
[0013]下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0014]实施例1
本发明实施例中，一种高辐射耐磨节能涂料，按照重量百分比的原料包括Mn0230%、Fe20330%、Cr20320%、Cu03%、Ni02%、Zr025%、Ti023.5%、Si025%、Ce2O30.5%、Ln2O30.3%、La2O30.2%和 Y2O30.5%。
[0015]所述的高福射耐磨节能涂料的制备方法，具体步骤如下:
1)配料:按照质量百分比例称取MnO2, Fe203、Cr2O3> Cu。、N1、ZrO2, T12, S12, Ce203、Ln2O3、La2O3和 Y 203；
2)球磨:将称取的原料混合并球磨8小时；
3)烧成:将球磨后的混合料放入电炉中烧结1.5小时，烧结温度为1280°C，升温速率为4°C /min ；
4)急冷:待步骤3)结束后，打开炉门，将烧结的熔融体迅速倒入预先准备的冷水中冷却； 5)烘干:将步骤4)中冷却的块状体置于烘箱中干燥，烘干温度为110°C，保温时间为2小时；
6)研磨:将步骤5)烘干的块状体进行破碎研磨，直至形成均匀的小颗粒或粉末；
7)球磨:将步骤6)中小颗粒或粉末放入高能球磨机中,加入粘结剂球磨12小时,所述粘结剂按照质量百分比的原料包括Al2036%、CaC038%、磷酸钠25%和水61%，所述粘结剂的加入量为小颗粒或粉末质量的100% ；
8)烘干:将步骤7)中球磨的浆料涂刷到所需的基体材料上，再烘干即可。
[0016]实施例2
本发明实施例中，一种高辐射耐磨节能涂料，按照重量百分比的原料包括Mn0240%、Fe20330%、Cr20315%、Cu05%、Ni03%、Zr022%、Ti022%、Si022%、Ce2O30.5%、Ln2O30.2%、La2O30.2%和 Y2O30.1%。
[0017]所述的高福射耐磨节能涂料的制备方法,具体步骤如下:
1)配料:按照质量百分比例称取MnO2, Fe203、Cr2O3> Cu。、N1、ZrO2, T12, S12, Ce203、Ln2O3、La2O3和 Y 203；
2)球磨:将称取的原料混合并球磨10小时；
3)烧成:将球磨后的混合料放入电炉中烧结2.5小时，烧结温度为1350°C