高温高发射率红外辐射涂层制备与研究--材料学硕士毕业论文.doc

（申请工学硕士学位论文）

高温高发射率红外辐射涂层
的制备与研究

培养单位：材料科学与工程学院
学科专业：材料学
研究生：
指导教师：教授
教授

2008年11月

分类号密级
UDC学校代码10497

学位论文

题目高温高发射率红外辐射涂层的制备与研究
英文PreparationandStudyofInfraredRadiationCoating题目withHighEmissivityatHighTemperature
研究生姓名陈武
姓名叶卫平职称教授
指导教师
单位名称材料学院邮编430070
姓名程旭东职称教授、博导
单位名称新材所邮编430070
申请学位级别硕士学科专业名称材料学
论文提交日期2008年11月论文答辩日期2008年12月
学位授予单位武汉理工大学学位授予日期
答辩委员会主席评阅人

2008年11月

独创性声明

本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

签名:日期：

关于论文使用授权的说明

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(保密的论文在解密后应遵守此规定)

签名：导师签名：日期：

武汉理工大学硕士学位论文

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。

关键词：喷雾干燥；等离子喷涂；红外辐射涂层；发射率

ABSTRACT
Theinfraredradiationmaterialswithhighemissivityathightemperaturehavebeenwidelyusedinmanyindustrialapplicationssuchastheenergysavingsforindustrialfurnace,theefficiencyimprovementofinfraredheaterandspacecraftthermalcontrol.Inthesetraditionalapplications,especiallyinindustryfurnace,theinfraredradiationmaterials,addedwithanamountofinorganicbinder,werebrushedontorefrac