[發明專利]尖晶石-硅酸鹽多相復合體系紅外輻射陶瓷粉料的制備方法

有效

• 申請號: 201210147305.6
• 申請日: 2012-05-14
• 公開（公告）號: CN102701746A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 黃端平;徐慶;張楓
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C04B35/622
• 分類號: C04B35/622;C04B35/36;C04B35/16;C04B35/10;C04B35/26;C04B35/01;C03C12/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明

技術領域

本發明涉及紅外輻射材料領域，尤其涉及一種特別適用于高溫工業窯爐（鍋爐）的紅外輻射節能涂料、紅外輻射加熱器等產品的尖晶石-硅酸鹽多相復合體系紅外輻射陶瓷粉料的制備方法。

背景技術

紅外輻射材料由于其優異的紅外輻射性能而受到廣泛關注，在工業爐節能、提高紅外加熱器熱效率、航天器熱控制等方面得到廣泛應用。目前，國內外已研制出了多種紅外輻射陶瓷材料，主要有氧化鋯體系、鋯英砂體系、碳化硅體系、氧化鉻體系、氧化鐵-氧化錳體系等。

在各類紅外輻射陶瓷材料中，氧化鐵-氧化錳體系過渡金屬氧化物的紅外輻射性能優良，且其結構和紅外輻射性能的溫度穩定性較好，尤為受到重視。但這類紅外輻射材料的熱膨脹系數較大，抗熱震沖擊性能不理想。在氧化鐵-氧化錳體系中加入熱膨脹系數較低的硅酸鹽礦物材料可以提高其抗熱震沖擊性能，然而硅酸鹽礦物材料的紅外輻射率通常比較低，大量加入硅酸鹽礦物材料在改善抗熱震沖擊性能的同時，會降低材料的紅外輻射性能。而且，這種復合體系的紅外輻射材料的制備工藝比較復雜，往往需要經過二次燒成工藝才能獲得，即先通過一次固相合成使過渡金屬氧化物形成尖晶石固溶體，然后通過二次固相合成使尖晶石固溶體與硅酸鹽礦物材料形成多相復合結構的最終產物。上述二次燒成工藝的制備方法需要兩次的球磨混合、破碎、粉碎和燒結，能源消耗大，生產效率低，生產成本高。探索過渡金屬氧化尖晶石-硅酸鹽多相復合體系紅外輻射陶瓷粉料的簡便、高效制備方法對實際應用具有重要的意義。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術而提出一種通過一次燒成制備尖晶石-硅酸鹽的多相復合體系紅外輻射陶瓷粉料的簡便方法，其效率高，生產成本低。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：尖晶石-硅酸鹽多相復合體系紅外輻射陶瓷粉料的制備方法，其特征在于包括有以下步驟：

1）初步處理：首先將各種原料按規定比例配料，再對所述配料進行球磨、混合、干燥和壓制成型為塊狀坯體的初步處理；所述的原料包括有形成尖晶石型固溶體的A組分、形成硅酸鹽礦物的B組分和促進劑C組分，其質量比為100%：20~300%：0~15%，所述的A組分包括有Fe₂O₃、MnO₂、CuO、Co₂O₃、Mo₂O₃、NiO、V₂O₅和WO₃，所述的B組分包括有Al₂O₃、SiO₂、MgO、BaO、CaO和TiO₂，所述的促進劑C組分包括有玻璃粉和B₂O₃，各組分含量以質量百分比計為:

Fe₂O₃：0~60%、?MnO₂:?0~60%、Al₂O₃：5~50%、SiO₂：5~50%、CuO：0~12%、

Co₂O₃：0~10%、MgO：0~10%、Mo₂O₃：0~6%、NiO：0~6%、TiO₂：0~6%、

V₂O₅：0~5%、WO₃：0~5%、BaO：0~3%、CaO：0~3%、玻璃粉：0~3%、

B₂O₃：0~3%；

2）燒成制備：將步驟1）所得塊狀坯體在800~980℃溫度范圍內進行加熱保溫，加熱保溫時間為1~6小時，形成尖晶石型固溶體；然后繼續升溫到1100~1300℃溫度范圍內進行加熱保溫，加熱保溫時間為2~8小時，形成硅酸鹽礦物，使尖晶石型固溶體與硅酸鹽礦物進行多相復合，形成多相復合結構的黑色燒結體；

3）將步驟2）所得的黑色燒結體經破碎、粉碎和過200~500目篩，制備出粒度小于74μm的尖晶石-硅酸鹽的多相復合體系紅外輻射陶瓷粉料。