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一種超薄紅外反射涂層及其制備方法與流程

文檔序號:42324051發(fā)布日期:2025-07-01 19:40閱讀:8來源:國知局

本發(fā)明涉及紅外反射材料制備及設(shè)備節(jié)能改造,具體涉及一種超薄紅外反射涂層及其制備方法。


背景技術(shù):

1、傳統(tǒng)的多晶硅不銹鋼還原爐內(nèi)壁對近紅外電磁波表現(xiàn)出較高的吸收性能,以輻射形式損失的能量占到還原爐總能量輸入的60%以上,造成了能量的極大浪費(fèi)。因此,對傳統(tǒng)的多晶硅不銹鋼還原爐內(nèi)壁進(jìn)行增反射改性,在不更換爐體的情形下使現(xiàn)役多晶硅還原爐擁有優(yōu)越的近紅外電磁波反射性能,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)高純多晶硅的節(jié)能生產(chǎn),是國際上重點(diǎn)攻關(guān)的多晶硅還原爐節(jié)能優(yōu)化方向。

2、研究顯示,當(dāng)固體材料的厚度大于200nm時,光在材料界面主要發(fā)生反射和折射兩種作用。厚度為200nm的表面光滑的金、銀、銅薄膜材料的近紅外反射率高達(dá)90%以上,與對應(yīng)塊體材料的光學(xué)性能相近。如果能在傳統(tǒng)的多晶硅不銹鋼還原爐內(nèi)壁制備厚度在幾微米及以下尺度的超薄紅外反射涂層,則可進(jìn)一步顯著削減還原爐內(nèi)壁增反射改性的成本,然而傳統(tǒng)冷噴涂方法要求噴涂粉末的中值粒徑在20~50μm,故無法制備結(jié)構(gòu)均勻的超薄涂層。另外,使用純銀粉末作為紅外反射材料時,存在材料成本高以及所制備的銀涂層結(jié)合強(qiáng)度低、使用壽命短等缺點(diǎn)。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決上述問題,本發(fā)明提供一種材料制備簡單易行,紅外反射效率高,成本低、涂層結(jié)合強(qiáng)度高,涂層不易脫落、使用壽命長的超薄紅外反射材料、涂層及其制備方法。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下。

3、第一方面,本發(fā)明提供一種超薄紅外反射材料。

4、一種超薄紅外反射材料,所述的反射材料由殼體材料及其支撐材料核組成;

5、殼體材料包覆在支撐材料核的表面形成核殼結(jié)構(gòu)。

6、進(jìn)一步的,所述的支撐材料為鐵、鈷、鎳、銅、鋁中的任意一種或幾種。

7、進(jìn)一步的,所述的殼體材料為銀、金、銅中的任意一種或幾種組成。

8、進(jìn)一步的,所述的殼體材料的厚度不大于10μm;

9、支撐材料核的粒徑不低于10μm;

10、殼體材料厚度不大于支撐材料顆粒直徑的10%。

11、進(jìn)一步的,所述的核殼結(jié)構(gòu)為銀包鎳、銀包銅、銀包鐵、銀包鈷、銀包鋁中的一種或多種材料多重包覆的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。

12、第二方面,本發(fā)明提供一種超薄紅外反射涂層。

13、一種超薄紅外反射涂層,所述的反射涂層由超薄紅外反射材料組成。

14、第三方面,本發(fā)明提供一種超薄紅外反射材料的制備方法。

15、一種超薄紅外反射材料的制備方法,所述的反射材料的制備為氣霧化法;

16、具體為:殼體材料汽化后由惰性氣體吹掃至支撐材料核,將殼體材料均勻包裹于支撐材料核的表面形成核殼結(jié)構(gòu);

17、殼體材料與支撐材料的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比為3~4:7~6。

18、第四方面,本發(fā)明提供另一種超薄紅外反射材料的制備方法。

19、一種超薄紅外反射材料的制備方法,所述的反射材料的制備為包覆法;

20、具體為:

21、s101溶液配置,分別配置銀氨溶液和還原溶液;

22、s102支撐材料預(yù)處理,支撐材料顆粒清洗后干燥;

23、s103超聲處理,支撐材料顆粒加入還原溶液并超聲處理,再加入還原溶液,調(diào)整ph值至10~12;

24、s104還原,步驟s103所得溶液中緩慢滴入銀氨溶液,攪拌,洗滌后制得銀包鎳粉;制得的銀包鎳粉經(jīng)過濕法球磨10~30min后干燥。

25、進(jìn)一步的,所述的球磨干燥后的銀包鎳粉重復(fù)包覆2~3次。

26、第五方面,本發(fā)明提供一種超薄紅外反射涂層的制備方法。

27、一種超薄紅外反射涂層的制備方法,所述的制備方法包括:

28、s201基層處理,預(yù)噴涂區(qū)域預(yù)依次進(jìn)行清洗、去除表面氧化層、噴丸處理、除油除酯處理;

29、s202噴涂過渡層,處理后的噴涂區(qū)域噴涂過渡層,過渡層材質(zhì)為鎳或鎳合金;

30、s203噴涂紅外反射涂層,處理后的過渡層上噴涂超薄紅外反射材料;

31、s204清洗,紅外反射涂層制備完成后的5~8h內(nèi)對涂層進(jìn)行堿液清洗;堿液的濃度為5~20wt%,溫度為30~90℃。

32、進(jìn)一步的,所述的噴涂方法為:

33、噴涂氣體為氦氣或氮?dú)饣蚝さ幕旌蠚怏w;

34、噴涂壓力為2~15mpa,噴涂溫度為100~1100℃,噴涂距離為5~80mm,噴槍相對移動速度為1mm/s~15mm/s;

35、噴涂材料輸送量為0.1~500g/min。

36、進(jìn)一步的,所述的噴涂前對噴槍及送粉管道進(jìn)行預(yù)熱。

37、進(jìn)一步的,所述的超薄紅外反射材料粒徑為20~100μm,

38、進(jìn)一步的,所述的超薄紅外反射材料為球體。

39、進(jìn)一步的,所述的鎳或鎳合金為粉末,粒徑為20~40μm。

40、進(jìn)一步的,所述的超薄紅外反射涂層的噴涂厚度為10~100μm。

41、進(jìn)一步的,所述的噴涂過渡層的噴涂厚度≥5μm,

42、進(jìn)一步的,所述的噴涂過渡層的噴涂厚度為10μm~5000μm。

43、本發(fā)明提供的超薄紅外反射材料,選取鐵、鈷、鎳、銅、鋁中的任意一種或幾種作為支撐材料,也即核心,選取銀、金、銅中的任意一種或幾種作為殼體材料,殼體材料包覆在支撐材料核的表面形成核殼結(jié)構(gòu)。構(gòu)成的核殼結(jié)構(gòu)為銀包鎳、銀包銅、銀包鐵、銀包鈷、銀包鋁中的一種或多種材料多重包覆的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。

44、本發(fā)明提供兩種超薄紅外反射材料的制備方法,一種為氣霧化法:由于金屬鎳的沸點(diǎn)高于銀的沸點(diǎn),銀首先汽化并通過惰性氣體的吹掃,將金屬鎳以球體為形核中心,并逐步降溫從而將銀包裹于鎳的表面,形成銀包鎳粉。其中銀與鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之比為3~4:7~6。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于:1、屬于機(jī)械結(jié)合,結(jié)合強(qiáng)度高;2、包覆率高;3、金屬含量高,導(dǎo)電性能好;3、流動性能好,有利于進(jìn)行噴涂。

45、另一種為包覆法,即將硝酸銀溶于去離子水中并添加適量氨水配置銀氨溶液,再以適量的葡萄糖、水、絡(luò)合劑、pvp配制成還原液。把經(jīng)過預(yù)處理的鎳粉顆粒加入盛有還原溶液的燒杯內(nèi)進(jìn)行超聲處理,再加入還原劑并通過滴入naoh溶液調(diào)整ph值10~12,調(diào)整后再將銀氨溶液滴入并進(jìn)行攪拌,洗滌后制得銀包鎳粉。制得的銀包鎳粉經(jīng)過濕法球磨30min后,進(jìn)行干燥處理。在適當(dāng)情況下,針對銀包覆可2~3次包覆,包覆次數(shù)增多可有效提高抗硫化特性,并且能夠提高抗氧化性,針對部分使用高溫的設(shè)備很有價值,如多晶硅還原爐或冶鐵高爐等。化學(xué)鍍由于其成本低、操作過程簡單,并且材料選擇范圍廣,應(yīng)用較為廣泛。

46、本發(fā)明提供的超薄紅外反射涂層,由超薄紅外反射材料組成,由外而內(nèi)的結(jié)構(gòu)為:設(shè)備外壁,噴涂過渡層(粘結(jié)層),冷噴紅外反射涂層。

47、本發(fā)明提供的一種超薄紅外反射涂層,可以大幅降低銀涂層的使用成本。原有銀涂層銀含量很高,而銀為貴金屬價格偏高導(dǎo)致銀涂層成本支出很大,因此通過鎳核心取代銀核心能夠大幅降低涂層成本。還可以提高電磁屏蔽效果。部分采用cvd氣相沉積在工業(yè)上通過重復(fù)利用熱輻射提高爐體內(nèi)壁折射率而達(dá)到節(jié)能降耗的目的,而銀包鎳復(fù)合材料能夠提高導(dǎo)電效果的同時也能夠通過鎳核心提高熱屏蔽效果減少熱輻射的散失。

48、本發(fā)明提供的一種超薄紅外反射材料、涂層及其制備方法的優(yōu)點(diǎn)在于:

49、(1)材料制備簡單易行。

50、(2)紅外反射效率高,有效降低能耗。

51、(3)成本低。

52、(4)涂層結(jié)合強(qiáng)度高,涂層不易脫落、使用壽命長。

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