專利名稱：遠紅外輻射管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及ー種紅外輻射加熱器，具體地，本發(fā)明涉及一種遠紅外輻射管加熱器。
背景技術：
涂料覆蓋于基體表面后，由液態(tài)或熟料固體粉末狀態(tài)轉變成致密完整的固體涂膜的過程稱為涂層或涂膜的干燥或固化。涂層干燥是涂漆施工的主要環(huán)節(jié)之一，只有最終形成固化的連續(xù)涂層之后，涂料才能發(fā)揮它的各種功能。只有選擇正確的干燥方式和エ藝，才能得到理想的預期涂層，完成涂料施工的整個エ藝要求。涂層干燥エ藝除了影響涂料施工的效果之外，由于它是ー個耗能高、耗時長的過程，因而對涂料施工的效率和經(jīng)濟性也有重大影響。涂層的干燥過程一般是由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)，黏度逐漸增加，性能逐漸達到規(guī)定要求 的過程。變化過程經(jīng)歷表面干燥、半干燥、完全干燥三個階段。(I)表面干燥是涂膜叢可流動的狀態(tài)干燥到用手指輕觸涂膜時手指上不沾漆但感到涂膜發(fā)黏、涂膜上留有指痕的階段。(2)半干燥，是用手指輕壓涂膜時能不留指紋的干燥狀態(tài)，是ー種半硬的干燥狀態(tài)。(3)完全干燥，是用手指強壓涂膜也不留指紋，用手指磨擦涂膜也不留傷痕的干燥狀態(tài)，此時涂膜能抗壓、耐打磨。但不同涂膜完全干燥的標準往往還有具體要求，標準的方法是測試涂膜的硬度等力學性質(zhì)來判斷涂膜的干燥或固化程度。根據(jù)干燥時的具體條件可分為自然干燥、加熱干燥和特種干燥三種情況。紅外線輻射干燥是常用的加熱干燥方式之一。眾所周知，紅外輻射按其輻射波長可以分為三個波段，近紅外波段其波長為750nm-2500nm，輻射體溫度為2000-2200°C，熱元件啟動時間為1_2秒，輻射源呈光亮色；中紅外波段其波長為2500nm-4000nm，輻射體溫度為800_900°C，熱元件啟動時間為60-90秒，輻射源呈暗紅色；遠紅外波段其波長為4-50um，輻射體溫度400-600°C，熱元件啟動時間為15分鐘，輻射源呈暗色。應用在エ業(yè)上的紅外輻射加熱器，對不同的被加熱エ件，其加熱及吸收紅外輻射波長各不相同，于是紅外輻射加熱器提供的波長必須與エ件加熱及吸收所需的波長相互匹配，才能達到預期的效果，其性能指標包含節(jié)能效果，升溫及降溫快速，紅外輻射加熱器使用壽命等。各國研制的高發(fā)射率紅外輻射器所使用的材料多為陶瓷材料。根據(jù)振動対稱性原貝1J，粒子振動時的対稱性越低，偶極矩的變化就越大，其紅外輻射就越強。由于陶瓷材料多原子組成的分子結構在振動過程中易改變分子的対稱性而使偶極矩發(fā)生變化。因此，許多陶瓷材料都具有較高的發(fā)射率。陶瓷材料還具有耐酸堿、抗腐蝕、抗氧化、耐高溫等優(yōu)良性能。所以紅外輻射陶瓷材料越來越受到人們的重視。20世紀60 70年代，美國、日本等對SiC、Fe203等具有優(yōu)良輻射特性的化合物單晶材料進行了理論研究；由于SiC在高溫下容易被氧化而使得在使用過程中紅外發(fā)射率降低，英國HethertBeven公司與歐、澳聯(lián)營推出的Enecoat紅外福射涂料產(chǎn)品,將SiC和化學添加劑混合，經(jīng)預燒結后，添加劑可以在碳化硅表面形成ニ氧化硅保護膜，可有效防止碳化硅的高溫氧化，延長其使用壽命。但是單一材料的發(fā)射率隨波長不斷變化，物體的發(fā)射與吸收也都呈現(xiàn)出一定的選擇性。選擇在不同波段分別具有高發(fā)射率的填料進行復合化，使得涂料在不同的溫度和波長范圍內(nèi)有著高發(fā)射率。雖然所有的物質(zhì)都有吸收紅外線的能力，但每種材料最易吸收的紅外線波長范圍并不相同。一般涂料涂膜的紅外線吸收敏感區(qū)在4-10um的遠紅外波段，所以用遠紅外線輻射加熱方式對涂膜的紅干效果最好。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種遠紅外輻射管加熱器，并且其具有壽命長、紅外輻射效率高的特點，特別適合用于用來對涂漆和涂料進行干燥。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術方案來實現(xiàn) 一種遠紅外輻射管，包括碳化硅管、鎳鉻電阻絲、涂覆在碳化硅管內(nèi)壁的遠紅外輻射涂層；其特征在于所述的遠紅外輻射涂層包括以下組分=Fe3O4 22-35wt% ；Ti02 15-28wt% ；Mn02 12-25wt% ；Y203 :3_12wt%和余量的 SiC。優(yōu)選的，其中Fe3O4的含量為25_32wt%。優(yōu)選的，其中TiO2的含量為18_25wt%。優(yōu)選的，其中MnO2的含量為15_20wt%。優(yōu)選的，其中Y2O3的含量為3_8wt%。優(yōu)選的，所述的遠紅外輻射涂層的組成和含量分別為Fe3O4 :25wt% ；Ti02 18wt% ；Mn02 15wt% ；Y203 :8wt%和余量的 SiC。優(yōu)選的，所述的遠紅外輻射涂層的組成和含量分別為Fe3O4 :32wt% ；Ti02 25wt% ；Mn02 20wt% ；Y203 :3wt%和余量的 SiC。優(yōu)選的，所述的遠紅外福射涂層的厚度介于500nm-20um之間，例如Ium-IOum之間。其中，所述的遠紅外輻射涂層可以通過本領域已知的技術來沉積，例如，濺射法如磁控濺射、噴涂法如電弧噴涂、蒸鍍法如電子束蒸鍍法、化學氣相沉積如等離子體增強化學氣相沉積等。優(yōu)選的，可以通過涂料涂刷、噴涂等方法來制備上述組分和含量的涂層。更優(yōu)選的通過噴涂方法來制備上述涂層。優(yōu)選的，所述的噴涂包括火焰噴涂、電弧噴涂、等離子噴涂、激光噴涂或冷噴涂等方法。更優(yōu)選的本申請可采用粉末火焰噴涂或電弧噴涂。采用熱噴涂エ藝制備涂層，熱噴涂方法直接融化粉末材料，以高速動能直接撞擊基體表面形成高粘附カ的涂層，涂層間靠融粒變形相互嵌合，涂層強度與結合強度都遠優(yōu)于用涂料涂刷方法制備的涂層，一般使用壽命可達20年，并可以長期保持很高的紅外輻射性能。本申請制備的遠紅外輻射涂層的輻射性能采用中科院上海技術物理研究所研制的IRE-2紅外輻射測試儀，按照GB7287. 9-87規(guī)定的方法，在600度測試其紅外發(fā)射率高達96-99%之間。對涂層與基體(碳化硅)的結合力測試表明，采用電弧噴涂或等離子噴涂法制備的遠紅外輻射涂層的結合力高達25-30MPa，由于工作時紅外輻射涂層一般都不是受力面，所以該結合強度完全能夠滿足實際工作的狀況。另外，申請人還對涂層的抗熱震性進行了測試，將制備的紅外輻射涂層在800度的高溫下加熱120小時，視覺檢查涂層表面無明顯變化，而通過紅外發(fā)射率測試也表明，發(fā)射率降低了不到2%，顯示出該涂層在嚴酷的高溫條件下依然具有優(yōu)異的紅外輻射性能。同現(xiàn)有技術的遠紅外輻射管加熱器相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(I)本發(fā)明的遠紅外輻射管的波長主要集中在4. 5-7. 5um的范圍內(nèi)，與涂漆膜的紅外敏感區(qū)基本一致，因而特別適合用于涂漆材料的干燥。 (2)主要采用紅外反射率高的金屬氧化物陶瓷材料作為反射層，反射率高達95%以上，克服了現(xiàn)有技術中金屬材料作為反射層易氧化、反射率低下的缺點。(3)本發(fā)明的遠紅外輻射涂層能耐800度高溫長時間的考驗，而且性能沒有明顯下降(工作溫度一般低于600度)。
具體實施例以下將通過具體實施例對本發(fā)明做出進ー步的說明。實施例I一種遠紅外輻射管，包括碳化硅管、鎳鉻電阻絲、涂覆在碳化硅管內(nèi)壁的遠紅外輻射涂層；其特征在于所述的遠紅外輻射涂層包括以下組分=Fe3O4 25wt% ；Ti02 18wt% ；MnO2 :15wt% ;Y203 :8wt%和余量的SiC。涂層的厚度為10mm，采用電弧噴涂方法制備。600度的反射率為98%，結合強度27. 25MPa。實施例2一種遠紅外輻射管，包括碳化硅管、鎳鉻電阻絲、涂覆在碳化硅管內(nèi)壁的遠紅外輻射涂層；其特征在于所述的遠紅外輻射涂層包括以下組分=Fe3O4 32wt% ；Ti02 25wt% ；MnO2 :20wt% ;Y203 :3wt%和余量的SiC。涂層的厚度為15mm，采用電弧噴涂方法制備。600度的反射率為99%，結合強度26. 25MPa。應用本發(fā)明的紅外線輻射管可以用于涂層固化爐上。通過對汽車制動盤有機硅富鋅涂層的固化對比實驗表明，與普通的石英管加熱固化方式相比，節(jié)省電カ大約30-75%，固化時間縮短了 50%以上。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡在本申請的權利要求要求保護的技術方案范圍之內(nèi)，所作的任何修改和/或等同替換和/或改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。本申請的保護范圍以權利要求的技術方案及其等同的技術方案為準，而不受說明書具體描述部分的限制。
權利要求
1.一種遠紅外輻射管，包括碳化硅管、鎳鉻電阻絲、涂覆在碳化硅管內(nèi)壁的遠紅外輻射涂層；其特征在于所述的遠紅外輻射涂層包括以下組分=Fe3O4 22-35wt% ；Ti02 15-28wt% ；Mn02 12-25wt% ；Y203 :3-12界七％和余量的 SiC。
2.權利要求I所述的遠紅外輻射管，其特征在于Fe3O4的含量為25-32wt%。
3.權利要求I所述的遠紅外輻射管，其特征在于TiO2的含量為18-25wt%。
4.權利要求I所述的遠紅外輻射管，其特征在于MnO2的含量為15-20wt%。
5.權利要求I所述的遠紅外輻射管，其特征在于Y2O3的含量為3-8wt%。
6.權利要求I所述的遠紅外輻射管，其特征在于遠紅外輻射涂層的厚度為500nm-20um之間。
7.權利要求I所述的遠紅外輻射管，其特征在于所述的遠紅外輻射涂層采用噴涂法制備。
8.權利要求7所述的遠紅外輻射管，其特征在于所述的遠紅外輻射涂層采用電弧噴涂法制備。
9.權利要求1-8任一項所述的遠紅外輻射管的應用，將其用于涂漆材料的固化或干燥設備中。
全文摘要
一種遠紅外輻射管，包括碳化硅管、鎳鉻電阻絲、涂覆在碳化硅管內(nèi)壁的遠紅外輻射涂層；其特征在于所述的遠紅外輻射涂層包括以下組分Fe3O422-35wt％；TiO215-28wt％；MnO212-25wt％；Y2O33-12wt％和余量的SiC。本發(fā)明的遠紅外輻射管具有壽命長、紅外輻射效率高的特點，特別適合用于用來對涂漆和涂料進行干燥。
文檔編號C09D1/00GK102811515SQ20111014699
公開日2012年12月5日 申請日期2011年6月2日 優(yōu)先權日2011年6月2日
發(fā)明者方得志, 俞春東 申請人:張家港市佳龍真空浸漆設備制造廠