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一种超导热瓷膜复合新材料及其制备方法.pdf

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一种 导热 复合 新材料 及其 制备 方法
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摘要
申请专利号:

CN201910039806

申请日:

20190116

公开号:

CN109534772A

公开日:

20190329

当前法律状态:

实质审查的生效

有效性:

审中

法?#19978;?#24773;: 实质审查的生效
IPC分类号: C04B28/26 主分类号: C04B28/26
申请人: 山东国帅节能环保科技有限公司
发明人: 张帅;韩锋
地址: 261000 山东省潍坊市综合保税区高新二路东规划路以北1号楼317房间(配套区)
优?#28909;ǎ?/td>
专利代理机构: 代理人:
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法律状态
申请(专利)号:

CN201910039806

授权公告号:

法律状态公告日:

20190423

法律状态类型:

实质审查的生效

摘要

本发明公开了一种超导热瓷膜复合新材料及其制备方法,属于吸波功能材料技术领域,所述复合材料由以下重量份数的原料制备而成:速溶硅酸钠20?25份、结晶硅28?32份、纳米氧化镁4?8份、碳?#23435;?3?17份、硼?#23435;??5份、硅酸?#23435;??5份、氧化铝粉8?12份、去离子水23?28份。所得材料覆盖在金属表面与外界介质隔离开来,以阻碍外界高温氧及腐蚀物质,有效地保护了金属管壁,且吸波性能显著,产生红外辐射,有很好的节能效果,应用在锅炉领域,节能、环保,使锅炉运行安全,减少锅炉摩擦爆管,减少锅炉炉膛结焦,延长锅炉使用寿命。

权利要求书

1.一种超导热瓷膜复合新材料,其特征在于,由以下重量份数的原料制备而成:速溶硅酸钠20-25份、结晶硅28-32份、纳米氧化镁4-8份、碳?#23435;?3-17份、硼?#23435;?-5份、硅酸?#23435;?-5份、氧化铝粉8-12份、去离子水23-28份。 2.根据权利要求1所述的一种超导热瓷膜复合新材料,其特征在于,由以下重量份数的原料制备而成:速溶硅酸钠22份、结晶硅30份、纳米氧化镁5份、碳?#23435;?5份、硼?#23435;?份、硅酸?#23435;?份、氧化铝粉10份、去离子水25份。 3.根据权利要求1所述的一种超导热瓷膜复合新材料,其特征在于,所述氧化铝粉的粒度为150-180目。 4.权利要求1-3任一项所述的一种超导热瓷膜复合新材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤: (1) 将速溶硅酸钠中加入去离子水进行稀释,在75℃下搅拌得到透明溶液,稀释到60%浓度后,再加入纳米氧化镁、氧化铝粉,搅拌至得到澄清溶液; (2) 将结晶硅、碳?#23435;?#30844;?#23435;?#30789;酸?#23435;?#21152;入到上述澄清溶液中,搅拌均匀,即得超导热瓷膜复合新材料。

说明书


一种超导热瓷膜复合新材料及其制备方法
技术领域


本发明涉及吸波功能材料技术领域,具体涉及一种超导热瓷膜复合新材料及其制
备方法。


背景技术


随着社会的不断发展,锅炉的种类也快速的增加,?#28909;?#21457;电厂的燃煤锅炉,流化床
锅炉,中石化的裂解炉,中石油的注汽锅炉,真空加热炉等。这些锅炉的磨损和腐蚀对锅炉
的水冷壁表面的损害程度也同时显露出来,在运行过程中由于燃料的品种与质量多变,锅
炉高温腐蚀和磨损促使管壁显著减薄,出现爆管事故,严重影响锅炉的安全运行,长期使用
导致锅炉的热效率也明显?#26723;停?#29305;别是当含有较大浓度的烟气直接冲刷管壁,燃料中的黄
铁矿粉末随着未燃烧尽的燃料一起粘结在管壁上,受热分解生成单质硫和硫化铁,管壁上
附着硫化氢和二氧化硫,对金属管壁产生硫化作用,严重的腐蚀金属管壁。从高温腐蚀的机
理和特性看出,防止气流冲刷和防腐防磨,解决高温金属设备的表面防护势在必行。


发明内容


本发明提供一种超导热瓷膜复合新材料及其制备方法,制备工艺简单,所得材料
覆盖在金属表面与外界介质隔离开来,以阻碍外界高温氧及腐蚀物质,有效地保护了金属
管壁,且吸波性能显著,产生红外辐射,有很好的节能效果。将该复合新材料应用在锅炉领
域,节能、环保,使锅炉运行安全,减少锅炉摩擦爆管,减少锅炉炉膛结焦,延长锅炉使用寿
命。


本发明采用的技术方案如下:


一种超导热瓷膜复合新材料,由以下重量份数的原料制备而成:速溶硅酸钠20-25份、
结晶硅28-32份、纳米氧化镁4-8份、碳?#23435;?3-17份、硼?#23435;?-5份、硅酸?#23435;?-5份、氧化铝
粉8-12份、去离子水23-28份。


优选的,所述超导热瓷膜复合新材料,由以下重量份数的原料制备而成:速溶硅酸
钠22份、结晶硅30份、纳米氧化镁5份、碳?#23435;?5份、硼?#23435;?份、硅酸?#23435;?份、氧化铝粉10
份、去离子水25份。


优选的,所述氧化铝粉的粒度为150-180目。


本发明?#22266;?#20379;一种超导热瓷膜复合新材料的制备方法,包括以下步骤:


(1)将速溶硅酸钠中加入去离子水进行稀释,在75℃下搅拌得到透明溶液,稀释到60%
浓度后,再加入纳米氧化镁、氧化铝粉,搅拌至得到澄清溶液;


(2)将结晶硅、碳?#23435;?#30844;?#23435;?#30789;酸?#23435;?#21152;入到上述澄清溶液中,搅拌均匀,即得超导
热瓷膜复合新材料。


本发明复合新材料喷涂于金属管壁表面,室温4-5小?#24065;?#24178;,经高温烧结后固化,
涂层渗入金属吸热体表层,高温状态下结合更牢固,永元不会?#21248;?#33073;落。主要用于火力发
电、船舶、治金、化工、钢铁、橡胶、机械、电子、军工、医药、?#31216;貳?#29615;保等行业的高温金属设备
表面防护,如电子锅高炉、船舶锅炉、热风炉、加热炉、烟道、烘道、排气管、高温热气管,实现
高温金属设备的表面防护,并达到节能的效果。


本发明的有益效果表现在:本发明选用黑度较高和具有高辐射系数的红外发射材
料所构成,使各种成分固有发射波长相吻合,因而提高了复合新材料在高温下发射率的稳
定性和可靠性,增强受热面的吸收率和发射率,将该材料喷于金属表面可以常温下成膜,经
高温下形成坚固的瓷膜,覆盖在金属表面与外界介质隔离开来,以阻碍外界高温氧及腐蚀
物质,如氧化物、硫化物等对金属表面的腐蚀,有效地保护了金属管壁,吸波性能显著,产生
红外辐射,有很好的节能效果。其中,高导电性能的硅酸钠作为粘合?#31890;?#32467;晶硅作为吸波?#31890;?br>此外,硼?#23435;?#20316;为增强?#31890;?#20855;有高导热性和低热膨胀系数,强度高,质量轻,碳?#23435;?#30340;热膨胀
系数小且具有各向异性,?#36879;?#34432;性好,X射线透过性好,良好的导电导热性能、电磁屏蔽性
好,且碳?#23435;?#21644;硅酸?#23435;?#28151;合制成的复合化合物,还具有抗压性强、持久耐用的特性,氧化
铝粉与纳米氧化镁在复合材料中起到增强导热和提高硬度的作用。


根据普朗克辐射理论,温度为1273K的辐射体其1-5μm波段的辐射能占全波段辐射
总能的76%,当辐射温度1573K,1-5μm波段的辐射能量占全波段辐射能量的85%,因此提高锅
炉内(向火面)1-5μm波段的辐射率是提高锅炉热效率的关键。


本发明超导热瓷膜复合新材料在高温中的作用主要有以下三个方面:


(1)该新材料具有0.9以上的发射率并提高锅炉向烟1-5μm波段的辐射率,同时涂层发
射率相对于炉管表面的发射率提高,增加了炉膛内吸热面的辐射量,确保炉膛内的温度均
匀,减少粉末在炉管表面的附着,使炉管表面在吸收热能的能量提高20-35%左右;


(2)强化红外匹配波,提高加热效率,缩短升温时间,使炉管内的液态加速吸收热量,受
热均匀,并使其快速提升温度;


(3)红外是一种电磁波,由于水分子在电磁场的作用下,由原来的气连状结构变成单个
水离子周围形成水分子包围圈,使钙?#38236;?#37329;属离子碰?#24067;?#29575;减少,?#35782;?#19981;能产生亲和作用,
减少锅炉内结垢?#34432;?0%以上,?#26723;?#22240;炉管内壁结垢导致炉管吸热效果,?#24067;?#23569;因结垢所产
生的爆管事故,减少酸洗等除垢的次数。





具体实施方式


为了便于本领域技术人员理解,下面对本发明作进一步的说明。


实施例1:


一种超导热瓷膜复合新材料,由以下重量份数的原料制备而成:速溶硅酸钠22份、结晶
硅30份、纳米氧化镁5份、碳?#23435;?5份、硼?#23435;?份、硅酸?#23435;?份、氧化铝粉10份、去离子水25
份。


所述氧化铝粉的粒度为150-180目。


上述超导热瓷膜复合新材料的制备方法,包括以下步骤:


(1)将速溶硅酸钠中加入去离子水进行稀释,在75℃下搅拌得到透明溶液,稀释到60%
浓度后,再加入纳米氧化镁、氧化铝粉,搅拌至得到澄清溶液;


(2)将结晶硅、碳?#23435;?#30844;?#23435;?#30789;酸?#23435;?#21152;入到上述澄清溶液中,搅拌均匀,即得超导
热瓷膜复合新材料。


将上述复合新材料喷涂于金属管壁表面,室温4-5小?#24065;?#24178;,经高温烧结后固化即
可在金属管壁表面形成超导热瓷膜。


将上述实施例1所得的复合新材料进行性能检测,检测结果如下表1所示:


表1










主要技术指标


?#23548;?#21442;数值




耐热温度


<1800℃




热辐射率


98%(λ=20μm)




抗冲刷性能


气流冲刷750KPa,水流冲刷350KPa




耐冷热变性能


1800℃以下,降至-50℃无变化




节能率


2-25%






实施例2:


一种超导热瓷膜复合新材料,由以下重量份数的原料制备而成:速溶硅酸钠20份、结晶
硅32份、纳米氧化镁8份、碳?#23435;?7份、硼?#23435;?份、硅酸?#23435;?份、氧化铝粉12份、去离子水23
份。


所述氧化铝粉的粒度为150-180目。


上述超导热瓷膜复合新材料的制备方法,包括以下步骤:


(1)将速溶硅酸钠中加入去离子水进行稀释,在75℃下搅拌得到透明溶液,稀释到60%
浓度后,再加入纳米氧化镁、氧化铝粉,搅拌至得到澄清溶液;


(2)将结晶硅、碳?#23435;?#30844;?#23435;?#30789;酸?#23435;?#21152;入到上述澄清溶液中,搅拌均匀,即得超导
热瓷膜复合新材料。


将上述复合新材料喷涂于金属管壁表面,室温4-5小?#24065;?#24178;,经高温烧结后固化即
可在金属管壁表面形成超导热瓷膜。


实施例3:


一种超导热瓷膜复合新材料,由以下重量份数的原料制备而成:速溶硅酸钠25份、结晶
硅28份、纳米氧化镁4份、碳?#23435;?3份、硼?#23435;?份、硅酸?#23435;?份、氧化铝粉8份、去离子水28
份。


所述氧化铝粉的粒度为150-180目。


上述超导热瓷膜复合新材料的制备方法,包括以下步骤:


(1)将速溶硅酸钠中加入去离子水进行稀释,在75℃下搅拌得到透明溶液,稀释到60%
浓度后,再加入纳米氧化镁、氧化铝粉,搅拌至得到澄清溶液;


(2)将结晶硅、碳?#23435;?#30844;?#23435;?#30789;酸?#23435;?#21152;入到上述澄清溶液中,搅拌均匀,即得超导
热瓷膜复合新材料。


将上述复合新材料喷涂于金属管壁表面,室温4-5小?#24065;?#24178;,经高温烧结后固化即
可在金属管壁表面形成超导热瓷膜。


以上内容仅仅是对本发明的结构所作的举例和说明,所属本技术领域的技术人员
?#36816;?#25551;述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代,只要不偏离发明
的结构或者超越本权利要求书所定义的?#27573;В?#22343;应属于本发明的保护?#27573;А?br>

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