论文摘要
高温红外辐射材料在高温下具有优异的辐射性能,在工业炉节能、提高红外加热器热效率、航天器热控制等方面有着广泛应用。红外辐射材料传统的应用方法是添加一定量的无机粘结剂,制成涂料以刷涂的方式附着于耐火材料构筑的炉衬上。由于该工艺制备的涂层与金属基体之间结合力不强,抗热震性能较差等原因使得红外辐射涂料在金属电阻带、罩式退火炉金属内罩等金属表面的应用还不多。等离子喷涂工艺由于在金属基体上制备的陶瓷涂层结合力和抗热震性能优良,已经广泛应用于制备耐磨涂层、热障涂层和可磨耗封严涂层等,但应用等离子喷涂制备红外辐射涂层国内外却鲜有报道,本文将采用等离子喷涂制备红外辐射涂层。本实验室李丹虹等人在2006年研制出以NiCr2O4为主要成分的红外辐射材料,发射率在600℃达到0.89。本次实验以NiO、Cr2O3和TiO2为主要成分,采用喷雾干燥法制成球形团聚粉末,将该粉末进行高温焙烧,获得流动性好的喷涂用粉。采用等离子喷涂工艺,在铜片基体上制备色泽纯黑且均匀的涂层。对喷雾干燥工艺制备的粉末样品进行形貌观察发现粉末在焙烧前后都呈球形,虽然经过焙烧后流动性有所下降,但仍能满足等离子喷涂的要求。由于喷雾干燥工艺制备粉末仅为原料通过粘结剂的简单混合,因此需要将粉末进行高温焙烧,使粉末中具有高发射率物相存在,为确定其最佳焙烧温度,对样品B分别在不同温度下进行焙烧发现1200℃焙烧后粉末的成分为(Cr0.88Ti0.12)2O3和NiCr2O4,且反应比较充分,所以选择粉末的焙烧温度为1200℃。对等离子喷涂制备的涂层进行XRD分析发现:涂层和喷涂粉末的相组成相同。当不添加TiO2时,涂层中主要由NiCr2O4和Cr2O3组成,发射率在600℃达到0.89;当TiO2加入量5～15%时,涂层中含有高发射率的(Cr0.88Ti0.12)2O3和NiCr2O4,发射率达到0.91;但当TiO2增加至20～30%时会阻碍NiCr2O4的形成,使得红外发射率下降。制备的涂层具有良好的热稳定性能,优异的结合强度和抗热震性能。