專利名稱：一種適用于金屬基體的紅外輻射涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及紅外輻射節(jié)能材料領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于金屬基體的紅外輻射涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
紅外輻射涂料是一種能夠提高鍋爐、加熱爐等工業(yè)爐的能源利用效率，起到節(jié)能降耗作用的功能材料。將紅外輻射涂料涂覆在工業(yè)爐的加熱體和工業(yè)爐內(nèi)壁表面，可以利用所形成涂層優(yōu)良的紅外輻射性能，增強(qiáng)爐內(nèi)的輻射傳熱效率，改善爐內(nèi)的溫度均勻性，力口快對工件加熱的速度和質(zhì)量，提高能源利用效率。將紅外輻射涂料涂覆在工業(yè)爐的熱交換體表面，可以利用形成紅外輻射涂層對熱能的高吸收特性，促進(jìn)熱交換過程的進(jìn)行，提高熱效率。
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近20年來，我國的紅外輻射涂料得到了很大發(fā)展，在工業(yè)爐中的應(yīng)用日益廣泛。在紅外輻射涂料的推廣應(yīng)用中也遇到了一些亟待解決的材料技術(shù)問題。一個突出的問題是，形成的紅外輻射涂層與工業(yè)爐中的金屬基體(如水冷壁管、金屬加熱帶等)的結(jié)合性能不理想，涂層在使用過程中從基體表面脫落的現(xiàn)象時有發(fā)生，這已經(jīng)成為紅外輻射節(jié)能涂料在一些工業(yè)爐中推廣應(yīng)用的瓶頸問題與重要障礙。另一個突出問題是，紅外輻射涂層的耐磨性差，不能耐受工業(yè)爐中流動煙氣以及煙氣中夾雜固體顆粒的動態(tài)沖刷，影響了紅外輻射涂層的使用壽命。因此，如何提高所形成的紅外輻射涂層與金屬基體的結(jié)合強(qiáng)度以及涂層的耐磨性是紅外輻射涂料應(yīng)用中亟待解決的技術(shù)問題。紅外輻射涂層與金屬基體的結(jié)合性能不好的原因在于一方面，金屬基體在加熱過程中產(chǎn)生化學(xué)變化(如氧化、化學(xué)氣體腐蝕等)，易使涂層產(chǎn)生整體脫落；另一方面，涂層與金屬基體的結(jié)合性不強(qiáng)、金屬基體與涂層材料的熱膨脹性能不匹配也易使涂層在使用過程中出現(xiàn)脫落?？梢酝ㄟ^涂料組成的調(diào)整，提高涂層對金屬基體的保護(hù)能力，增強(qiáng)涂層與金屬基體的結(jié)合性，改善涂層與金屬基體之間熱膨脹性能的匹配性。紅外輻射節(jié)能涂層的耐磨損性能與其硬度緊密相關(guān)，可以通過加入高硬度的成分，增加涂層的硬度，提高材料的耐磨損性能。進(jìn)行紅外輻射涂料組成的優(yōu)化設(shè)計(jì)，調(diào)控紅外輻射涂層的結(jié)構(gòu)和綜合性能，改善和增強(qiáng)涂層的工作性能，可以為紅外輻射涂料在工業(yè)鍋爐中的推廣應(yīng)用提供更廣闊的空間，具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)而提供一種與金屬基體牢固結(jié)合的紅外輻射涂料，該發(fā)明形成的涂層致密，具有優(yōu)良的紅外輻射性能和高溫穩(wěn)定性，能與金屬基體牢固結(jié)合，在高溫下長期使用不開裂、不脫落、耐腐蝕、耐沖刷、耐磨損、抗熱震性能優(yōu)良。本發(fā)明的另外一個目的是提供本發(fā)明的制備方法。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種適用于金屬基體的紅外輻射涂料，其特征在于由組份A和組份B經(jīng)混合配制而成，其中組份A和組份B的質(zhì)量比為100% 80^120%,
所述的組份A包括有以下組分及其組分含量
過渡金屬氧化物體系紅外福射粉料30 90%、無機(jī)結(jié)合助劑'2 20%、碳化娃0 30%、剛玉0 30%、氧化鋯0 20%、Ni粉0 20%、Zn粉0 20%、Al粉O 20%、碳粉0 1%、氟硅酸鈉0 10%，以上均為質(zhì)量百分比計(jì)；
所述的組份B包括有以下組分及其組分含量
水玻璃60 95%、水0 35%、分散劑0 3%、增稠劑0 1%、
消泡劑0 1%、流平劑0 1%，以上均為質(zhì)量百分比計(jì)。
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按上述方案，所述的過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料由以下組分經(jīng)球磨機(jī)混合，然后采用陶瓷加工工藝在100(Tl20(rC下保溫2 8小時，最后粉碎過篩即可，
Fe2O3 0 70%、MnO2: O 70%,CuO 0 30%,Co2O3 0 20%、Mo203 0 6%、Ni0 0 6%, TiO2 0 6%, V2O5 0 5%, WO3 0 5%,以上均為質(zhì)量百分比計(jì)。按上述方案，所述的無機(jī)結(jié)合助劑由以下組分經(jīng)混合配制而成
Al2O3 20 40%、SiO2 20 60%、MgO :2 10%、TiO2 2 10%、NiO 0 10%、Cr2O3 O 10%、B2O5 0 10%,以上均為質(zhì)量百分比計(jì)。本發(fā)明適用于金屬基體的紅外輻射涂料的制備方法，包括有以下步驟
1)將A1203、SiO2,MgO、TiO2, NiO、Cr2O3和B2O5按比例配料，再對配料進(jìn)行球磨、混合，即得無機(jī)結(jié)合助劑，所述組分含量為Al2O3 20 40%、SiO2 20 60%、MgO 2 10%、TiO2 2 10%、NiO 0 10%、Cr2O3 0 10%、B2O5 0 10%,以上均為質(zhì)量百分比計(jì)；
2)將過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料、無機(jī)結(jié)合助劑、碳化硅、剛玉、氧化鋯、Ni粉、Zn粉、Al粉、碳粉和氟硅酸鈉按比例配料，對該配料進(jìn)行球磨、混合，分裝即得組份A，所述的各組分含量過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料30 90%、無機(jī)結(jié)合助劑2 20%、碳化硅0 30%、剛玉0 30%、氧化鋯0 20%、Ni粉0 20%、Zn粉0 20%、Al粉O 20%、碳粉0 1%、氟硅酸鈉0 10%，以上均為質(zhì)量百分比計(jì)；
3)將分散劑和增稠劑按比例加入水?dāng)嚢?，待完全溶解后加入水玻璃，攪拌均勻后加入消泡劑和流平劑，高速分散處理后分裝即得組份B，所述的各組分含量水玻璃60 95%、水0 35%、分散劑0 3%、增稠劑0 1%、消泡劑0 1%、流平劑0 1%，以上均為質(zhì)量百分比計(jì)；
4)使用時，將組份A和組份B按質(zhì)量比為100%80 120%配料，對該配料進(jìn)行攪拌，使各組份混合均勻，即得紅外輻射涂料。按上述方案，所述的過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料由以下組分經(jīng)球磨機(jī)混合，然后采用陶瓷加工工藝在1000 1200°C下保溫2 8小時，最后粉碎過篩即可，
Fe2O3 0 70%、MnO2 0 70%、CuO 0 30%、Co2O3 0 20%、Mo2O3 0 6%、NiO 0 6%, TiO2 0 6%, V2O5 0 5%, WO3 0 5%,以上均為質(zhì)量百分比計(jì)。按上述方案，所述的過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料的組分含量優(yōu)選為Fe2O3 35%,MnO2 35%, CuO 10%, Co2O3 10%,Mo2O3 :3%、Ni0 2%, TiO2 2%, V2O5 :2% 和 WO3 :1%。按上述方案，所述的碳化硅、剛玉和氧化鋯的顆粒粒徑為50 150目。按上述方案，所述的分散劑為磷酸鈉，所述的增稠劑為聚丙烯酸鈉，所述的消泡劑為磷酸三丁酯，所述的流平劑為水性丙烯酸樹脂。本發(fā)明在進(jìn)行噴涂時采用如下步驟
步驟I:對金屬基體表面進(jìn)行機(jī)械打磨和噴砂處理；
步驟2 :最后在金屬表面噴刷上述的紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層。本發(fā)明的反應(yīng)機(jī)理是通過水玻璃干燥固化后形成硅溶膠和無機(jī)結(jié)合助劑在高溫下形成液相增加紅外輻射涂層的結(jié)合性力；涂料中大顆粒的碳化硅、剛玉和氧化鋯等硬質(zhì)相來增加涂層的硬度；涂料中金屬粉和碳粉可加強(qiáng)對金屬基體的保護(hù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的紅外輻射涂料具有的特點(diǎn)是
(1)在涂料中加入金屬粉和碳粉，可以對金屬基體起到保護(hù)作用，減少其高溫氧化，避免因形成大面積的氧化層而導(dǎo)致涂層連同氧化層整體剝落；
(2)無機(jī)結(jié)合助劑在加熱過程中會形成對金屬基體具有良好侵潤性的高溫液相，增強(qiáng)涂層與金屬基體的結(jié)合；高溫液相的出現(xiàn)還可以使涂料中各種組份形成致密的陶瓷膜層，從而具有良好的耐腐蝕性能，進(jìn)一步對金屬基體起到保護(hù)作用，避免金屬基體被腐蝕后涂層隨被腐蝕層的剝落；
(3)在涂料中加入高TEC的過渡金屬氧化物尖晶石固溶體為主體的紅外輻射材料，這類尖晶石固溶體材料具有高的TEC Γ9Χ10_6/°Ο，可以減小涂層與金屬基體的TEC差距，增加抗熱震沖擊能力，克服熱循環(huán)過程中的剝落；
(4)在涂料中加入大顆粒的碳化硅、剛玉和氧化鋯等硬質(zhì)相，增加涂層的硬度，改善涂層耐磨損能力。本發(fā)明的紅外輻射涂料可以用于建材、冶金、熱電、石化、化工、輕工等行業(yè)的熱電鍋爐和工業(yè)鍋爐的內(nèi)壁表面，從而提高了熱電鍋爐和工業(yè)鍋爐的能源利用效率，可以改善高溫下金屬基材耐腐蝕、沖刷和磨損能力，保護(hù)熱電鍋爐和工業(yè)鍋爐的內(nèi)壁，延長鍋爐的使用壽命。


圖I為實(shí)施例I熱震循環(huán)后金屬基體表面紅外福射涂層的SEM照片；
圖2為實(shí)施例I熱震循環(huán)后金屬基體表面紅外輻射涂層的XRD圖譜。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但是此說明不會構(gòu)成對本發(fā)明的限制 實(shí)施例I
按組份A和組份B的質(zhì)量比為100% :100%的配方，將兩種組份按配比稱重，攪拌混合即制得粘稠狀懸浮流體的紅外輻射涂料，
組份A中各組成的質(zhì)量比為70%過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料、10%無機(jī)結(jié)合助劑、10%碳化硅、6%Zn粉、1%碳粉和3%氟硅酸鈉，所述的碳化硅的顆粒粒徑為100目，對該配料進(jìn)行球磨、混合，分裝即得組份A ；
其中，過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料中各組分的質(zhì)量比為35%Fe203、35%Mn02、10%Cu0、10%Co203、3%Mo203、2%Ni0、2%Ti02、2%V205 和 1% WO3,經(jīng)球磨機(jī)混合，然后采用陶瓷加工工藝在1000°C下保溫8小時，然后粉碎過篩即可，無機(jī)結(jié)合助劑中各組成的質(zhì)量比為:25%Al203、40%Si02、10%Mg0、5%Ti02、10%Ni0、7%Cr203和3%B205，經(jīng)球磨，混合配制而成。組份B中各組份的質(zhì)量比為85%水玻璃、13%水、1%磷酸鈉、O. 5%聚丙烯酸鈉、O. 2%磷酸三丁酯和O. 3%水性丙烯酸樹脂，將磷酸鈉和聚丙烯酸鈉按比例加入水?dāng)嚢?，待完全溶解后加入水玻璃，攪拌均勻后加入磷酸三丁酯和水性丙烯酸樹脂，高速分散處理后分裝即得組份B。對金屬基體表面進(jìn)行機(jī)械打磨和噴砂處理，在金屬表面噴刷上述紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層。紅外輻射涂層的法向全波段輻射率為O. 92，8 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 92，8 μ πΓ 4 μ m波段的輻射率為O. 93，14 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 93。紅外輻射涂層在常溫^KTC范圍內(nèi)進(jìn)行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)20次涂層表面無裂紋，涂層不脫落。圖I顯示熱震循環(huán)后，紅外輻射涂層表面具有致密的顯微結(jié)構(gòu)，各組份之間結(jié)合 比較緊密；圖I表明紅外輻射涂層主要含有過渡金屬氧化物尖晶石固溶體，此外，還含有少量的剛玉和金屬。實(shí)施例2
按組份A和組份B的質(zhì)量比為100% 80%的配方，將上述兩種組份按配比稱重，攪拌混合即制得粘稠狀懸浮流體的紅外輻射涂料。組份A中各組成的質(zhì)量比為50%過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料、20%無機(jī)結(jié)合助劑、10%剛玉、5%氧化鋯、10%Ni粉、4%A1粉、O. 5%碳粉和O. 5%氟硅酸鈉，所述的剛玉和氧化鋯的顆粒粒徑為50目，對該配料進(jìn)行球磨、混合，分裝即得組份A ;
其中，過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料中各組成的質(zhì)量比為70%Fe203、15%Cu0、5%Co203、6%Mo203、l%Ti02、1%V205和2% WO3,經(jīng)球磨機(jī)混合，然后采用陶瓷加工工藝在1000°C下保溫8小時，然后粉碎過篩即可，
無機(jī)結(jié)合助劑中各組成的質(zhì)量比為:40%Al203、33%Si02、2%Mg0、10%Ti02、5%Ni0和10%Cr203,經(jīng)球磨，混合配制而成。組份B中各組份的質(zhì)量比為60%水玻璃、35%水、3%磷酸鈉、1%聚丙烯酸鈉和1%磷酸三丁酯，將磷酸鈉和聚丙烯酸鈉按比例加入水?dāng)嚢?，待完全溶解后加入水玻璃，攪拌均勻后加入磷酸三丁酯，高速分散處理后分裝即得組份B。對金屬基體表面進(jìn)行機(jī)械打磨和噴砂處理，在金屬表面噴刷上述紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層。紅外輻射涂層的法向全波段輻射率為O. 93，8 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 93，8 μ πΓ 4 μ m波段的輻射率為O. 94，14 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 95。紅外輻射涂層在常溫^KTC范圍內(nèi)進(jìn)行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)20次涂層表面無裂紋，涂層不脫落。實(shí)施例3
按組份A和組份B的質(zhì)量比為100% : 120%的配方，將上述兩種組份按配比稱重，攪拌混合即制得粘稠狀懸浮流體的紅外輻射涂料，
組份A中各組成的質(zhì)量比為90%過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料、2%無機(jī)結(jié)合助劑、2%Ni粉、1%碳粉和5%氟硅酸鈉，對該配料進(jìn)行球磨、混合，分裝即得組份A ;
其中，過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料中各組成的質(zhì)量比為30%Fe203、25%Mn02、30%Cu0、6%Ni0、5%V205和4% WO3,經(jīng)球磨機(jī)混合，然后采用陶瓷加工工藝在1100下保溫6小時，然后粉碎過篩即可，
無機(jī)結(jié)合助劑中各組成的質(zhì)量比為:20%Al203、55%Si02、6%Mg0、2%Ti02、7%Ni0和10%B205,經(jīng)球磨，混合配制而成。組份B中各組份的質(zhì)量比為95%水玻璃、3%磷酸鈉、1%磷酸三丁酯和1%水性丙烯酸樹脂，將磷酸鈉按比例加入水?dāng)嚢瑁耆芙夂蠹尤胨Ａ?，攪拌均勻后加入磷酸三丁酯和水性丙烯酸樹脂，高速分散處理后分裝即得組份B。對金屬基體表面進(jìn)行機(jī)械打磨和噴砂處理，在金屬表面噴刷上述紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層。紅外輻射涂層的法向全波段輻射率為O. 90，8 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 90，8 μ πΓ 4 μ m波段的輻射率為O. 90,14 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 91。紅外輻射涂層在常溫^KTC范圍內(nèi)進(jìn)行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)20次涂層表面無裂紋，涂層不脫落。
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實(shí)施例4
按組份A和組份B的質(zhì)量比為100% :110%的配方，將上述兩種組份按配比稱重，攪拌混合即制得粘稠狀懸浮流體的紅外輻射涂料。組份A中各組成的質(zhì)量比為30%過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料、10%無機(jī)結(jié)合助劑、30%碳化硅、20%Ni粉和10%氟硅酸鈉，所述的碳化硅的顆粒粒徑為80目，對該配料進(jìn)行球磨、混合，分裝即得組份A ；
其中，過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料中各組成的質(zhì)量比為70%Mn02、10%Cu0、5%Co203、l%Mo203、3%Ni0、6%Ti0dP 5% WO3，經(jīng)球磨機(jī)混合，然后采用陶瓷加工工藝在1200°C下保溫2小時，然后粉碎過篩即可，
無機(jī)結(jié)合助劑中各組成的質(zhì)量比為20%Al203、60%Si02、3%Mg0、2%Ti02、8%Cr203和7%B205,經(jīng)球磨,混合配制而成。組份B中各組份的質(zhì)量比為70%水玻璃、28%水、1%聚丙烯酸鈉、O. 5%磷酸三丁酯和O. 5%水性丙烯酸樹脂，將聚丙烯酸鈉按比例加入水?dāng)嚢瑁耆芙夂蠹尤胨Ａ?，攪拌均勻后加入磷酸三丁酯和水性丙烯酸樹脂，高速分散處理后分裝即得組份B。對金屬基體表面進(jìn)行機(jī)械打磨和噴砂處理，在金屬表面噴刷上述紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層。紅外輻射涂層的法向全波段輻射率為O. 89，8 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 91，8 μ πΓ 4 μ m波段的輻射率為O. 92，14 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 93。紅外輻射涂層在常溫^KTC范圍內(nèi)進(jìn)行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)20次涂層表面無裂紋，涂層不脫落。實(shí)施例5
按組份A和組份B的質(zhì)量比為100% :100%的配方，將上述兩種組份按配比稱重，攪拌混合即制得粘稠狀懸浮流體的紅外輻射涂料。組份A中各組成的質(zhì)量比為35%過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料、14%無機(jī)結(jié)合助劑、30%剛玉、20%Zn粉和1%碳粉，所述的剛玉的顆粒粒徑為100目，對該配料進(jìn)行球磨、混合，分裝即得組份A ;
其中，過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料中各組成的質(zhì)量比為40%Fe203、10%Mn02、20%Cu0、20%Co203、5%Ti02、3%V205和2% WO3,經(jīng)球磨機(jī)混合，然后采用陶瓷加工工藝在1200°C下保溫2小時，然后粉碎過篩即可，
無機(jī)結(jié)合助劑中各組成的質(zhì)量比為40%Al203、20%Si02、10%Mg0、10%Ti02、10%Ni0、5%Cr203和5%B205，經(jīng)球磨，混合配制而成。組份B中各組份的質(zhì)量比為80%水玻璃、16%水、2%磷酸鈉、1%聚丙烯酸鈉和1%水性丙烯酸樹脂，將磷酸鈉和聚丙烯酸鈉按比例加入水?dāng)嚢?，待完全溶解后加入水玻璃，攪拌均勻后加入水性丙烯酸樹脂，高速分散處理后分裝即得組份B。對金屬基體表面進(jìn)行機(jī)械打磨和噴砂處理，在金屬表面噴刷上述紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層。紅外輻射涂層的法向全波段輻射率為O. 92，8 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 91，8 μ πΓ 4 μ m波段的輻射率為O. 94，14 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 95。紅外輻射涂層在常溫^KTC范圍內(nèi)進(jìn)行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)20次涂層表面無裂 紋，涂層不脫落。實(shí)施例6
按組份A和組份B的質(zhì)量比為100% 90%的配方，將上述兩種組份按配比稱重，攪拌混合即制得粘稠狀懸浮流體的紅外輻射涂料。組份A中各組成的質(zhì)量比為40%過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料、10%無機(jī)結(jié)合助劑、5%碳化硅、20%氧化鋯、20%A1粉、O. 5%碳粉和氟硅酸鈉4. 5%，所述的碳化硅和氧化鋯的顆粒粒徑為100目，對該配料進(jìn)行球磨、混合，分裝即得組份A ;
其中，過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料中各組成的質(zhì)量比為50%Fe203、5%Mn02、25%Cu0、10%Co203、5%Mo203、2%Ni0、和3%V205，經(jīng)球磨機(jī)混合，然后采用陶瓷加工工藝在1000下保溫8小時，然后粉碎過篩即可，
無機(jī)結(jié)合助劑中各組成的質(zhì)量比為30%A1203、40%SiO2、3%Mg0、7%TiO2、5%NiO、8%Cr203和7%B205,經(jīng)球磨,混合配制而成。組份B中各組份的質(zhì)量比為75%水玻璃、23%水、I. 5%磷酸鈉、O. 2%聚丙烯酸鈉、O. 1%磷酸三丁酯和O. 2%水性丙烯酸樹脂，將磷酸鈉和聚丙烯酸鈉按比例加入水?dāng)嚢?，待完全溶解后加入水玻璃，攪拌均勻后加入磷酸三丁酯和水性丙烯酸樹脂，高速分散處理后分裝即得組份B。對金屬基體表面進(jìn)行機(jī)械打磨和噴砂處理，在金屬表面噴刷上述紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層。紅外輻射涂層的法向全波段輻射率為O. 89，8 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 89，8 μ πΓ 4 μ m波段的輻射率為O. 91，14 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 91。紅外輻射涂層在常溫^KTC范圍內(nèi)進(jìn)行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)20次涂層表面無裂紋，涂層不脫落。實(shí)施例7
按組份A和組份B的質(zhì)量比為100% 95%的配方，將上述兩種組份按配比稱重，攪拌混合即制得粘稠狀懸浮流體的紅外輻射涂料。組份A中各組成的質(zhì)量比為60%過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料、5%無機(jī)結(jié)合助劑、10%剛玉、3. 5%氧化鋯、20%A1粉、O. 3%碳粉和I. 2%氟硅酸鈉，所述的剛玉和氧化鋯的顆粒粒徑為50目，對該配料進(jìn)行球磨、混合，分裝即得組份A ；
其中，過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料中各組成的質(zhì)量比為10%Fe203、60%Mn02、5%Cu0、15%Co203、2%Mo203、2%Ni0、3%Ti02和3% WO3，經(jīng)球磨機(jī)混合，然后采用陶瓷加工工藝在1100°C下保溫5小時，然后粉碎過篩即可，
無機(jī)結(jié)合助劑中各組成的質(zhì)量比為35%A1203、35%Si02、3%MgO、10%Ti02、7%NiO、5%Cr203和5%B205,經(jīng)球磨,混合配制而成。組份B中各組成的質(zhì)量比為70%水玻璃、27%水、1%磷酸鈉、O. 5%聚丙烯酸鈉、O. 7%磷酸三丁酯和O. 8%水性丙烯酸樹脂，將磷酸鈉和聚丙烯酸鈉按比例加入水?dāng)嚢?，待完全溶解后加入水玻璃，攪拌均勻后加入磷酸三丁酯和水性丙烯酸樹脂，高速分散處理后分裝即得組份B。對金屬基體表面進(jìn)行機(jī)械打磨和噴砂處理，在金屬表面噴刷上述紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層。紅外輻射涂層的法向全波段輻射率為O. 93，8 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 92，8 μ πΓ 4 μ m波段的輻射率為O. 90,14 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 91。紅外輻射涂層在常溫^KTC范圍內(nèi)進(jìn)行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)20次涂層表面無裂紋，涂層不脫落?！?shí)施例8 :按組份A和組份B的質(zhì)量比為100% 105%的配方，將上述兩種組份按配比稱重，攪拌混合即制得粘稠狀懸浮流體的紅外輻射涂料。組份A中各組成的質(zhì)量比為75%過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料、6%無機(jī)結(jié)合助劑、5%剛玉、5%Ni粉、5%Zn粉、O. 5%碳粉和3. 5%氟硅酸鈉，所述的剛玉的顆粒粒徑為80目，對該配料進(jìn)行球磨、混合，分裝即得組份A ;
其中，過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料中各組成的質(zhì)量比為5%Fe203、50%Mn02、25%Cu0、5%Co203、5%Mo203、5%V205和5% WO3，經(jīng)球磨機(jī)混合，然后采用陶瓷加工工藝在1200°C下保溫3小時，然后粉碎過篩即可，
無機(jī)結(jié)合助劑中各組成的質(zhì)量比為30%A1203、35%SiO2、5%Mg0、5%TiO2、7%NiO、8%Cr203和10%B205,經(jīng)球磨，混合配制而成。組份B中各組份的質(zhì)量比為90%水玻璃、8%水、1%磷酸鈉、O. 5%聚丙烯酸鈉、O. 2%磷酸三丁酯和O. 3%水性丙烯酸樹脂，將磷酸鈉和聚丙烯酸鈉按比例加入水?dāng)嚢?，待完全溶解后加入水玻璃，攪拌均勻后加入磷酸三丁酯和水性丙烯酸樹脂，高速分散處理后分裝即得組份B。對金屬基體表面進(jìn)行機(jī)械打磨和噴砂處理，在金屬表面噴刷上述紅外輻射涂料，干燥固化后形成紅外輻射涂層。紅外輻射涂層的法向全波段輻射率為O. 93，8 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 93，8 μ πΓ 4 μ m波段的輻射率為O. 95，14 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 94。紅外輻射涂層在常溫^KTC范圍內(nèi)進(jìn)行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)20次涂層表面無裂紋，涂層不脫落。經(jīng)紅外輻射性測試證明，本發(fā)明形成的紅外輻射涂層具有優(yōu)良的紅外輻射性能，其法向全波段輻射率為O. 89 O. 93，8 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 90 0. 93，8 μ πΓ 4μ m波段的輻射率為O. 9(Γ0. 95，14 μ πΓ25 μ m波段的輻射率為O. 9Γθ. 95。紅外輻射涂層在常溫 70(TC范圍內(nèi)進(jìn)行空氣自然冷卻熱震循環(huán)，循環(huán)20次以上涂層表面無裂紋，涂層不脫落。以上所述僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種適用于金屬基體的紅外輻射涂料，其特征在于由組份A和組份B經(jīng)混合配制而成，其中組份A和組份B的質(zhì)量比為100% =80^120%, 所述的組份A包括有以下組分及其組分含量 過渡金屬氧化物體系紅外福射粉料30 90%、無機(jī)結(jié)合助劑'2 20%、碳化娃0 30%、剛玉0 30%、氧化鋯0 20%、Ni粉0 20%、Zn粉0 20%、Al粉O 20%、碳粉0 1%、氟硅酸鈉0 10%，以上均為質(zhì)量百分比計(jì)； 所述的組份B包括有以下組分及其組分含量 水玻璃60 95%、水0 35%、分散劑0 3%、增稠劑0 1%、 消泡劑0 1%、流平劑0 1%，以上均為質(zhì)量百分比計(jì)。
2.按權(quán)利要求I所述的適用于金屬基體的紅外輻射涂料，其特征在于 所述的組份A組分含量為過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料70%、無機(jī)結(jié)合助劑10%、碳化硅10%, Zn粉6%、碳粉1%和氟硅酸鈉3% ； 所述的組份B的組份含量為水玻璃85%、水13%、分散劑1%、增稠劑0. 5%、消泡劑O.2%和流平劑0. 3%ο
3.按權(quán)利要求I所述的適用于金屬基體的紅外輻射涂料，其特征在于所述的過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料由以下組分經(jīng)球磨機(jī)混合，然后采用陶瓷加工工藝在100(Γ1200 下保溫2 8小時，最后粉碎過篩即可，F(xiàn)e2O3 0 70%、MnO2: O 70%,CuO 0 30%,Co2O3 0 20%、Mo203 0 6%、Ni0 0 6%, TiO2 0 6%, V2O5 0 5%, WO3 0 5%,以上均為質(zhì)量百分比計(jì)。
4.按權(quán)利要求3所述的適用于金屬基體的紅外輻射涂料，其特征在于所述的過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料由以下組分經(jīng)球磨機(jī)混合，然后采用陶瓷加工工藝在1000°C下保溫8小時，最后粉碎過篩即可，F(xiàn)e2O3 35%, MnO2: 35%、CuO : 10%、Co2O3 :10%、Mo2O3 :3%、Ni0 2%, TiO2 2%, V2O5 :2%、W03 1%，以上均為質(zhì)量百分比計(jì)。
5.按權(quán)利要求I所述的適用于金屬基體的紅外輻射涂料，其特征在于所述的無機(jī)結(jié)合助劑由以下組分經(jīng)混合配制而成Al2O3 20 40%、SiO2 20 60%、MgO :2 10%、TiO2 2 10%、NiO 0 10%、Cr2O3 O 10%、B2O5 0 10%,以上均為質(zhì)量百分比計(jì)。
6.按權(quán)利要求5所述的適用于金屬基體的紅外輻射涂料，其特征在于所述的無機(jī)結(jié)合助劑由以下組分經(jīng)混合配制而成Al2O3 25%, SiO2 40%,MgO : 10%、TiO2 :5%、Ni0 :10%、Cr2O3 7%, B2O5 3%,以上均為質(zhì)量百分比計(jì)。
7.權(quán)利要求I所述的適用于金屬基體的紅外輻射涂料的制備方法，包括有以下步驟 1)將A1203、SiO2,MgO、TiO2, NiO、Cr2O3和B2O5按比例配料，再對配料進(jìn)行球磨、混合，即得無機(jī)結(jié)合助劑，所述組分含量為Al2O3 20 40%、SiO2 20 60%、MgO 2 10%、TiO2 2 10%、NiO 0 10%、Cr2O3 0 10%、B2O5 0 10%,以上均為質(zhì)量百分比計(jì)； 2)將過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料、無機(jī)結(jié)合助劑、碳化硅、剛玉、氧化鋯、Ni粉、Zn粉、Al粉、碳粉和氟硅酸鈉按比例配料，對該配料進(jìn)行球磨、混合，分裝即得組份A，所述的各組分含量過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料30 90%、無機(jī)結(jié)合助劑2 20%、碳化硅0 30%、剛玉0 30%、氧化鋯0 20%、Ni粉0 20%、Zn粉0 20%、Al粉O 20%、碳粉0 1%、氟硅酸鈉0 10%，以上均為質(zhì)量百分比計(jì)； 3)將分散劑和增稠劑按比例加入水?dāng)嚢?，待完全溶解后加入水玻璃，攪拌均勻后加入消泡劑和流平劑，高速分散處理后分裝即得組份B，所述的各組分含量水玻璃60 95%、水0 35%、分散劑0 3%、增稠劑0 1%、消泡劑0 1%、流平劑0 1%，以上均為質(zhì)量百分比計(jì)； 4)使用時，將組份A和組份B按質(zhì)量比為100%:8(Γ120%配料，對該配料進(jìn)行攪拌，使各組份混合均勻，即得紅外輻射涂料。
8.按權(quán)利要求7所述的適用于金屬基體的紅外輻射涂料的制備方法，其特征在于所述的過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料由以下組分經(jīng)球磨機(jī)混合，然后采用陶瓷加工工藝在100(Γ1200 下保溫2 8小時，最后粉碎過篩即可，F(xiàn)e2O3 0 70%、MnO2: O 70%,CuO 0 30%,Co2O3 0 20%、Mo203 0 6%、Ni0 0 6%, TiO2 0 6%, V2O5 0 5%, WO3 0 5%,以上均為質(zhì)量百分比計(jì)。
9.按權(quán)利要求7或8所述的適用于金屬基體的紅外輻射涂料的制備方法，其特征在于所述的碳化硅、剛玉和氧化鋯的顆粒粒徑為50 150目。
10.按權(quán)利要求7或8所述的適用于金屬基體的紅外輻射涂料的制備方法，其特征在于所述的分散劑為磷酸鈉，所述的增稠劑為聚丙烯酸鈉，所述的消泡劑為磷酸三丁酯，所述的流平劑為水性丙烯酸樹脂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于金屬基體的紅外輻射涂料，其組份A和組份B的質(zhì)量比為100%80~120%,其中，組份A由下列質(zhì)量百分含量的原料配置而成30~90%過渡金屬氧化物體系紅外輻射粉料、2~20%無機(jī)結(jié)合助劑、0~30%碳化硅、0~30%剛玉、0~20%氧化鋯、0~20%Ni粉、0~20%Zn粉、0~20%Al粉、0~1%碳粉和0~10%氟硅酸鈉；組份B由下列質(zhì)量百分含量的原料配置而成60~95%水玻璃、0~35%水、0~3%分散劑、0~1%增稠劑、0~1%消泡劑和0~1%流平劑。本發(fā)明的涂料干燥固化后，形成的涂層表面致密，具有優(yōu)良的紅外輻射性能和高溫穩(wěn)定性，能夠與金屬基體牢固結(jié)合。
文檔編號C09D1/00GK102786820SQ20121014718
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月14日
發(fā)明者張楓, 徐慶, 黃端平 申請人:武漢理工大學(xué)