一種高反射隔熱層材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高反射隔熱層材料及其制備方法，特別涉及電鍍、多弧離子鍍及 溶膠-凝膠的方法來制備該種高反射隔熱層，以及該種高反射隔熱層中各種材料。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)用熱力管道普遍采用超細(xì)玻璃棉的隔熱方式，該材料的纖維粉塵會(huì)危害施工人 員和工作人員呼吸道安全。其隔熱系數(shù)低，包覆厚度大（70mm以上)，影響了管道和設(shè)備的 布置空間和工作人員的工作空間，而且超細(xì)玻璃棉易受潮失效，也影響了其隔熱性能?，F(xiàn)在 使用的隔熱材料多為由超細(xì)玻璃纖維織成的超細(xì)玻璃棉，但長時(shí)間使用后會(huì)造成超細(xì)玻璃 纖維的粉化脫落。這種包覆層在使用不足百小時(shí)后，隔熱效果明顯變差；包覆層表面變色并 出現(xiàn)破損，外觀由銀白色玻璃光澤向深褐色轉(zhuǎn)變；部分纖維的粉化脫落會(huì)造成隔熱層的整 體脫落。而真空保溫管在保證隔熱效果的同時(shí)能夠改善這種惡化工作環(huán)境的現(xiàn)象，但現(xiàn)有 真空保溫管多為直埋式，對外壁溫度要求不是特別高。
[0003]目前，保溫不僅用于電力、冶金、石油、化工、輕工等部門的熱力設(shè)備和管道系統(tǒng) 中，還廣泛用于交通運(yùn)輸、建筑、制冷和深冷工程中。高溫保溫的目的是為了 ：1.減少熱能 的損耗，提高設(shè)備效率。2.改善工作環(huán)境，提高生產(chǎn)安全。3.延長管道使用壽命。隨著真 空保溫管的發(fā)展，要求能夠在300°C甚至更高的溫度條件下，真空保溫管能夠?qū)崃艿榔?到良好的隔熱效果。因此，對高反射隔熱層的研究能夠改善真空保溫管的保溫效果以及減 少熱量的損失，具有重要的意義。
[0004] 本研究通過真空隔熱大大削弱了傳導(dǎo)面積，基本屏蔽熱對流。在真空模塊件的表 面涂覆高反射材料，屏蔽熱量以傳導(dǎo)、對流和輻射三種方式傳遞。這種新型隔熱復(fù)合結(jié)構(gòu)材 料與隔熱技術(shù)的研究對改善工作空間的空氣環(huán)境、減少隔熱材料的厚度、提高功率密度具 有特別重要的意義。
[0005] 該真空保溫管道由內(nèi)管和外管組成，內(nèi)、外管均采用不銹鋼焊接，中間為高真空層 和熱反射屏，并在表面噴涂防腐層。由于真空保溫管中空層為真空，而真空隔斷了導(dǎo)熱通 路；真空中不存在空氣，這又杜絕了熱量通過熱對流的方式向管道外傳播，管道內(nèi)的熱量只 能通過熱輻射的方式向外散發(fā)。為了保存熱量或者減少熱量的散發(fā)，需要在真空機(jī)構(gòu)中添 加熱反射層以減少或屏蔽熱量的輻射，以達(dá)到保障管道外工作環(huán)境的目的。于是如何制造 出這種合適的高反射隔熱層成為隔熱技術(shù)的研究關(guān)鍵。本發(fā)明涉及的高反射隔熱材料以及 其制備方法，可運(yùn)用于真空層中的熱反射屏處。由于這種高反射隔熱層多用于真空保溫管 中，所處的位置和功能決定了該高反射隔熱層要在較高溫度條件下工作，因此高反射隔熱 層材料需具備以下性能： ⑴高溫穩(wěn)定性：高反射隔熱層所處的位置溫度較高，要求在高溫作用下，該高反射隔熱 層不發(fā)生相變，不影響反射性能，不會(huì)失效，在高溫條件下能正常工作。
[0006] ⑵結(jié)合強(qiáng)度：本發(fā)明所涉及的材料通過不同制備方法附著于基體表面，要求在高 溫作用下，該高反射隔熱層不從基體上剝離。
[0007] ⑶抗熱震性：當(dāng)溫度發(fā)生劇變時(shí)，要求高反射隔熱層上所附著的材料不開裂，不剝 層，不與基體剝離。
[0008] ⑷高反射率：任何物體都會(huì)對外輻射紅外線，不同溫度所對應(yīng)的紅外波長不同，要 求在所對應(yīng)的溫度條件下，高反射隔熱層對工作管道所輻射相應(yīng)波長的紅外波有較高的反 射率。
[0009] 具有以上幾種性能的高反射隔熱層能對真空保溫管的隔熱效果起到很大的提高 作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的在于提供一種具有高溫穩(wěn)定性、高結(jié)合強(qiáng)度、高熱震性、高反射性的 高反射隔熱層材料及其制備方法。
[0011] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種高反射隔熱層材料，其特征在 于它由反射材料A和保護(hù)材料B制備在基體上，在基體上形成反射材料層和保護(hù)材料層； 反射材料A為Cr、Ni、Mo中的任意一種，保護(hù)材料B為CrAlO、Al2O3中的任意一種。
[0012] 所述的基體為不銹鋼管或不銹鋼板。
[0013]所述的反射材料層的厚度為400-1000nm。所述的保護(hù)材料層的厚度為70-100nm。
[0014] 所述的反射材料A的制備方法為多弧離子鍍、電鍍中的一種，保護(hù)材料B的制備方 法為多弧離子鍍、溶膠-凝膠法中的一種。
[0015] 基體與反射材料層之間有熱輻射反射屏。
[0016] 上述高反射隔熱層材料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟： 1)對基體作清潔處理； 2) 選取Cr、Ni、Mo中的任意一種作為反射材料，采用多弧離子鍍、電鍍中的一種將反射 材料制備在基體上，形成反射材料層； 3) 選取CrAKKAl2O3中的任意一種作為保護(hù)材料，采用多弧離子鍍、溶膠-凝膠法中的 一種將保護(hù)材料制備在反射材料層上，形成保護(hù)材料層；得到高反射隔熱層材料(或稱高 反射隔熱層)。
[0017]本發(fā)明通過多種材料以及制備方法的結(jié)合，形成的涂層結(jié)合強(qiáng)度高，而且涂層表 面平整、光滑，具有良好的反射性能、抗熱震性以及穩(wěn)定性。
[0018] 所述的反射材料A為Cr、Ni、Mo中任意一種。其中，Cr元素熔點(diǎn)為1857°C，外層 電子排布為3(15?1,其中3d軌道和4s軌道為未充滿狀態(tài)，具有類似半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì)，此 外Cr具有良好的耐腐蝕性能。Ni元素熔點(diǎn)為1453°C，外層電子分布為3d84s2,其中3d軌道 為未充滿狀態(tài)，具有類似半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì)，此外Ni具有良好的高溫穩(wěn)定性能和耐腐蝕性 能。Mo元素熔點(diǎn)為2617°C，外層電子分布為4(^581,其中4d軌道和5s軌道為未充滿狀態(tài)， 具有類似半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì)，此外Mo在紅外光譜范圍內(nèi)具有很高的反射率。
[0019]所述的保護(hù)材料B為CrAKKAl2O3中任意一種。其中，CrAlO作為保護(hù)材料，Cr元 素使得保護(hù)材料與不銹鋼基體具有良好的結(jié)合能力，此外這種保護(hù)材料所制備的保護(hù)層結(jié) 構(gòu)致密、抗熱震性能良好、硬度高以及抗腐蝕性能高。Al2O3作為保護(hù)材料，在高溫條件下具 有抗氧化性、耐腐蝕性和電絕緣性，并可在多種環(huán)境下使用。
[0020] 所述的制備方法涉及多弧離子鍍、電鍍以及溶膠-凝膠法。
[0021] 其中，多弧離子鍍是利用弧光放電，從靶材上激發(fā)出沉積粒子并最終沉積在基體 表面形成涂層，使得沉積粒子與基體具有很高的結(jié)合力，這種高結(jié)合力可以保證涂層的抗 熱震性能以及高溫穩(wěn)定性。此外，由于多弧離子鍍沉積過程中不需要?dú)怏w，艙室具有良好 的真空度，使得涂層結(jié)構(gòu)上無氣孔，保證了材料的抗腐蝕性能。電鍍法是基于電解池原理， 利用電化學(xué)的方法將金屬或合金沉積在基體表面。電鍍的涂層與基體結(jié)合牢固，由于基體 是通過連接電源置于鍍液中獲得鍍層，這種涂層厚度分布均勻，使得反射率有所保障。溶 膠-凝膠法是利用金屬離子的無機(jī)鹽或醇鹽的水解以及再聚合作用制備出含有該種離子 的溶膠，并通過提拉浸漬法或者旋涂法使得溶膠均勻涂敷在基體上，在一定溫度下進(jìn)行加 熱處