一種鐵氧體基高溫紅外輻射材料及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種鐵氧體基高溫紅外輻射材料及其制備方法。其技術(shù)方案是：先按Fe2O3∶MnO2∶CuO∶Co2O3的質(zhì)量比為x∶(8-x)∶1∶1(1≤x≤7)將Fe2O3細(xì)粉、MnO2細(xì)粉、CuO細(xì)粉和Co2O3細(xì)粉混勻，再將混合料裝入匣缽后放入微波爐內(nèi)，升溫至900~1180℃，保溫30~60min，制得鐵氧體增黑劑。然后將堇青石細(xì)粉、莫來石細(xì)粉和鋰輝石細(xì)粉中的一種與所述鐵氧體增黑劑按質(zhì)量比為(1~4)∶1混勻，混勻的預(yù)制料裝入匣缽后放入微波爐內(nèi)，升溫至1000℃~1200℃，保溫30~60min，即得鐵氧體基高溫紅外輻射材料。本發(fā)明專利技術(shù)方法具有生產(chǎn)周期短和能耗低的特點，所制備的鐵氧體基高溫紅外輻射材料線的膨脹系數(shù)小和在中短波段紅外輻射性能優(yōu)異。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于紅外輻射材料
，具體涉及。
技術(shù)介紹
在紅外輻射加熱技術(shù)中，一般要求紅外輻射材料的紅外輻射主波長與被加熱對象的吸收峰波長相對應(yīng)。而隨著溫度升高，紅外輻射的主波峰會向短波段移動，這就要求紅外輻射材料在短波段具有比較高的發(fā)射率。近年來，盡管紅外輻射材料的研究取得了較大進(jìn)展，遠(yuǎn)紅外區(qū)(6 25μπι)的發(fā)射率已超過O. 9，但在近紅外區(qū)(O. 76^3 μ m)和中紅外區(qū)(3飛μ m)材料的發(fā)射率還比較低，只有O. 5左右，甚至更低，這成為了當(dāng)前利用紅外輻射節(jié)能材料提高熱工設(shè)備熱效率的瓶頸(CN101550006A)。所以，在高溫條件下如何提高紅外輻射材料在中短波段的紅外輻射率是當(dāng)前研究的熱點和難點。物質(zhì)對紅外輻射的發(fā)射和吸收實質(zhì)上是分子體系的躍遷偶極矩和光的振蕩電場相互作用的結(jié)果。對于固體材料而言，除了化學(xué)成分、化學(xué)鍵特性對紅外輻射產(chǎn)生影響外，材料的紅外輻射特性還與晶體結(jié)構(gòu)類型以及晶格中存在的缺陷、雜質(zhì)的狀況緊密相關(guān)。在晶體的缺位、雜質(zhì)等缺陷處，晶格點陣會發(fā)生畸變，使晶體結(jié)構(gòu)的對稱性降低，從而引起極化，促進(jìn)紅外輻射的發(fā)射或吸收。也就是說，晶格中缺陷的存在和雜質(zhì)的引入都可以改變晶格振動活性，使晶格振動增強(qiáng)，從而提高晶體的紅外輻射率，所以可通過強(qiáng)摻雜效應(yīng)，增強(qiáng)晶格振動活性提高材料在中短波段的紅外輻射率。具有尖晶石結(jié)構(gòu)的鐵氧體是一類重要的紅外輻射材料。一般通過常規(guī)加熱固相反應(yīng)合成。但在固相反應(yīng)合成過程中往往摻雜效果不理想，材料內(nèi)部不能形成有效的摻雜效應(yīng)，晶格畸變不足，對紅外波段的電磁波響應(yīng)不積極，致使發(fā)射率和吸收率不高。另外，現(xiàn)有的專利(CN101555369A，CN1296315C)技術(shù)中，常規(guī)加熱固相反應(yīng)合成制備紅外輻射材料的方法大都需要經(jīng)歷長時間(> 3h)的高溫過程(> 1250°C)，能耗高，周期長，增加了生產(chǎn)成本。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)旨在克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的是提供一種生產(chǎn)周期短和能耗低的鐵氧體基高溫紅外輻射材料的制備方法，所制備的鐵氧體基高溫紅外輻射材料的線膨脹系數(shù)小、摻雜效應(yīng)強(qiáng)和在中短波段具有優(yōu)異紅外輻射性能。為了實現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的制備步驟是第一步、制備尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體增黑劑按Fe2O3 MnO2 CuO Co2O3 的質(zhì)量比為 x (8_x) I I (I 彡 x 彡 7)將Fe2O3細(xì)粉、MnO2細(xì)粉、CuO細(xì)粉和Co2O3細(xì)粉混勻，即得混合料；再將混合料裝入匣缽內(nèi)，然后將裝有混合料的匣缽放入微波爐內(nèi)，輻照加熱，升溫至90(Tll80°C，保溫3(T60min，冷卻，最后粉碎至200目以下，制得尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體增黑劑細(xì)粉，備用。第二步、制備鐵氧體基高溫紅外輻射材料將堇青石細(xì)粉、莫來石細(xì)粉和鋰輝石細(xì)粉中的一種與第一步制得的尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體增黑劑細(xì)粉按質(zhì)量比為(廣4) I進(jìn)行配料，混合均勻，即得預(yù)制料，再將預(yù)制料裝入匣缽內(nèi)，然后將裝有預(yù)制料的匣缽放入微波爐內(nèi)，輻照加熱，升溫至1000°C 1200°C，保溫3(T60min,即得鐵氧體基高溫紅外福射材料。所述Fe2O3粉末、MnO2粉末、CuO粉末和Co2O3粉末的純度大于95wt%，粒度小于200目。所述堇青石細(xì)粉、莫來石細(xì)粉和鋰輝石細(xì)粉的純度為工業(yè)級，粒度均小于200目。由于采用上述技術(shù)方案，本專利技術(shù)具有以下優(yōu)點①采用微波加熱固相反應(yīng)合成鐵氧體基紅外輻射材料，反應(yīng)溫度較傳統(tǒng)方式低·100°C以上，反應(yīng)時間僅為傳統(tǒng)方法的一半以下，具有工藝簡單、周期短、能耗低和生產(chǎn)成本低的優(yōu)勢。②微波的體加熱效應(yīng)和非熱效應(yīng)加速了元素的擴(kuò)散，使難以摻雜遷移的Mn4+、Cu2+和Co3+很容易進(jìn)入Fe的晶格，形成強(qiáng)慘雜效應(yīng)，從而可獲得結(jié)構(gòu)復(fù)雜、晶格崎變大和對中短波段紅外波響應(yīng)積極的紅外輻射材料。③通過微波加熱固相反應(yīng)合成尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體后，將鐵氧體增黑劑和具有低膨脹系數(shù)的堇青石(或者莫來石、或者鋰輝石)混合，通過第二次微波加熱固相反應(yīng)，能使鐵氧體和堇青石(或者莫來石，或者鋰輝石)進(jìn)一步相互擴(kuò)散和摻雜，形成結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜的復(fù)合物，加強(qiáng)了材料對紅外波的響應(yīng)，降低了材料的線膨脹系數(shù)，使材料在高溫下更穩(wěn)定和具有優(yōu)異的紅外輻射特性。因此，本專利技術(shù)方法具有生產(chǎn)周期短和能耗低的特點，所制備的鐵氧體基紅外輻射材料的線膨脹系數(shù)小、摻雜效應(yīng)明顯和在中短波段紅外輻射性能優(yōu)異。附圖說明圖I是本專利技術(shù)制備的兩種鐵氧體基高溫紅外輻射材料的XRD圖譜；圖2是圖I所述的兩種鐵氧體基高溫紅外輻射材料的熱重(TG)分析曲線；圖3是圖I所述的兩種鐵氧體基高溫紅外輻射材料的差熱(DTA)分析曲線；圖4是圖I所述的兩種鐵氧體基高溫紅外輻射材料的紅外發(fā)射率譜圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本專利技術(shù)作進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制為避免重復(fù)，先將本具體實施方式所涉及的原料的純度和粒度統(tǒng)一描述如下，實施例中不再贅述所述Fe2O3粉末、MnO2粉末、CuO粉末和Co2O3粉末的純度大于95wt%，粒度小于200目；所述堇青石細(xì)粉、莫來石細(xì)粉和鋰輝石細(xì)粉的純度為工業(yè)級，粒度均小于200目。實施例I。其制備步驟如下第一步、制備尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體增黑劑按Fe2O3 MnO2 CuO Co2O3 的質(zhì)量比為 x (8_x) I I (I 彡 x 彡 2)將Fe2O3細(xì)粉、MnO2細(xì)粉、CuO細(xì)粉和Co2O3細(xì)粉混勻，即得混合料，再將混合料裝入匣缽內(nèi)，然后將裝有混合料的匣缽放入微波爐內(nèi)，輻照加熱，升溫至90(T950°C，保溫3(T40min，冷卻，最后粉碎至200目以下，制得尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體增黑劑細(xì)粉，備用。第二步、制備鐵氧體基高溫紅外輻射材料將堇青石細(xì)粉與第一步制得的尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體增黑劑細(xì)粉按質(zhì)量比為(Γ2) I進(jìn)行配料，混合均勻，即得預(yù)制料，再將預(yù)制料裝入匣缽內(nèi)，然后將裝有預(yù)制料的匣缽放入微波爐內(nèi)，輻照加熱，升溫至1000°C 1050°C，保溫3(T40min，即得鐵氧體基高溫紅外輻射材料。實施例2。其制備步驟如下·第一步、制備尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體增黑劑按Fe2O3 MnO2 CuO Co2O3 的質(zhì)量比為 x (8_x) I I (2 彡 x 彡 3)將Fe2O3細(xì)粉、MnO2細(xì)粉、CuO細(xì)粉和Co2O3細(xì)粉混勻，即得混合料，再將混合料裝入匣缽內(nèi)，然后將裝有混合料的匣缽放入微波爐內(nèi)，輻照加熱，升溫至95(Tl00(TC，保溫4(T50min，冷卻，最后粉碎至200目以下，制得尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體增黑劑細(xì)粉，備用。第二步、制備鐵氧體基高溫紅外輻射材料將莫來石細(xì)粉與第一步制得的尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體增黑劑細(xì)粉按質(zhì)量比為(2^3) I進(jìn)行配料，混合均勻，即得預(yù)制料，再將預(yù)制料裝入匣缽內(nèi)，然后將裝有預(yù)制料的匣缽放入微波爐內(nèi)，輻照加熱，升溫至1050°C 1100°C，保溫4(T50min，即得鐵氧體基高溫紅外輻射材料。實施例3。其制備步驟如下第一步、制備尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體增黑劑按Fe2O3 MnO2 CuO Co2O3 的質(zhì)量比為 x (8_x) I I (3 彡 x 彡 4)將Fe2O3細(xì)粉、MnO2細(xì)粉、CuO細(xì)粉和Co2O3細(xì)粉混勻，即得混合料，再將混合料裝入匣缽內(nèi)，然后將裝有混合料的匣缽放入微波爐內(nèi)，輻照加熱，升本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種鐵氧體基高溫紅外輻射材料的制備方法，其特征在于該制備方法的步驟是：第一步、制備尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體增黑劑按Fe2O3∶MnO2∶CuO∶Co2O3的質(zhì)量比為x∶(8？x)∶1∶1將Fe2O3細(xì)粉、MnO2細(xì)粉、CuO細(xì)粉和Co2O3細(xì)粉混勻，即得混合料，其中，1？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？x7；再將混合料裝入匣缽內(nèi)，然后將裝有混合料的匣缽放入微波爐內(nèi)，輻照加熱，升溫至900~1180℃，保溫30~60min，冷卻，最后粉碎至200目以下，制得尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體增黑劑細(xì)粉，備用；第二步、制備鐵氧體基高溫紅外輻射材料將堇青石細(xì)粉、莫來石細(xì)粉和鋰輝石細(xì)粉中的一種與第一步制得的尖晶石結(jié)構(gòu)鐵氧體增黑劑細(xì)粉按質(zhì)量比為(1~4)∶1進(jìn)行配料，混合均勻，即得預(yù)制料，再將預(yù)制料裝入匣缽內(nèi)，然后將裝有預(yù)制料的匣缽放入微波爐內(nèi)，輻照加熱，升溫至1000℃~1200℃，保溫30~60min，即得鐵氧體基高溫紅外輻射材料。2012104457816100001dest_path_image001.jpg,716604dest_path_image001.jpg...

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：樊希安，胡曉明，
申請(專利權(quán))人：蘇州賽格瑞新材料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：