耐高溫無機催化涂層及涂覆該涂層的多孔蜂窩金屬燃燒板的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種耐高溫無機催化涂層及涂覆有該涂層的多孔蜂窩金屬燃燒板。耐高溫無機催化涂層，按重量百分比，包括5-10%含鎂化合物、10-25%混合水玻璃、15-32%擬薄水鋁石、3-7%含鎳化合物、3-6%含鈷化合物、2-5%混合稀土氧化物、5-15%色母料、20-30%純凈水。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，其優(yōu)點在于，涂覆耐高溫的助燃燒催化劑涂層，這種涂層由氧化鎂、硅酸鋁、無機材料等構(gòu)成，有效增加燃料與氧氣的接觸面積，燃料在催化劑的作用下，降低了反應自由能，以更低的溫度就發(fā)生化學反應，燃料燃燒更均勻、完全和徹底，從而提高了燃料的利用率和燃氣具的熱效率。
【專利說明】耐高溫無機催化涂層及涂覆該涂層的多孔蜂窩金屬燃燒板

【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種耐高溫無機催化涂層及涂覆有該涂層的多孔蜂窩狀金屬燃燒板。

【背景技術(shù)】
[0002]利用金屬材料的良好特性制成多孔蜂窩狀金屬板(也叫金屬蜂窩載體，簡稱金屬載體)，燃氣以紅外線燃燒方式在灶具、取暖及加熱等設備上，得到越來越多的重視。目前所使用的多孔蜂窩金屬載體，一般都會在載體的燃燒孔道上涂覆一層燃燒保護涂層；這種涂層中均以有機物作為粘結(jié)劑，主要是起新產(chǎn)品的外觀裝飾作用，其承受的溫度在400-600°C，在使用過程中因有機物發(fā)生分解，會釋放出許多對環(huán)境和人體有害的嗆人氣味，因此，更起不到所謂的催化燃燒效果；當溫度超過600°C后涂層就被燒蝕而消失，使載體的金屬基材裸露在高溫燃氣中，失去涂層對金屬基材的保護作用；紅外線燃燒板的燃燒溫度在700-1000°C，在這樣的高溫下，裸露的金屬與燃氣中的氧發(fā)生化學反應，轉(zhuǎn)變?yōu)槭杷傻难趸锒粩酂g、脫落；此外，裸露的載體在使用過程中，被含有鹽分的湯水濺濕后，湯水中的鹵素及硫等離子會與金屬發(fā)生強烈的化學反應，進一步加速了金屬載體及釬焊料的氧化，加速載體的粉化，從而造成載體厚度不斷減薄、以及因釬焊料缺失導致的載體箔片脫焊造成載體芯格出現(xiàn)間隙，當載體薄到一定程度、或載體箔片間隙過大，均易引致灶具等紅外線燃燒器的回火等安全事故。因此，使用這種方式的紅外線金屬燃燒板，其使用時間短、紅外效果不佳、而金屬載體被氧化后所產(chǎn)生的粉狀氧化物，隨燃燒熱氣流四處飄散，更造成室內(nèi)的進一步環(huán)境污染，節(jié)能、環(huán)保、高效的紅外線燃燒性能體現(xiàn)不出來，嚴重影響了金屬紅外線燃燒產(chǎn)品的廣泛應用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種耐高溫無機催化涂層，按重量百分比，按重量百分比，包括5-10%含鎂化合物、10-25%混合水玻璃、15-32%擬薄水鋁石、3-7%含鎳化合物、3_6%含鈷化合物、2-5%混合稀土氧化物、5-15%色母料、20-30%純凈水。
[0004]其中，混合水玻璃指的是鉀鈉水玻璃。
[0005]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，其優(yōu)點在于，涂覆耐高溫的助燃燒催化劑涂層，這種涂層由氧化鎂、硅酸鋁、無機材料有效增加燃料與氧氣的接觸面積，燃料在催化劑的作用下，降低了反應自由能，以更低的溫度就發(fā)生化學反應，燃料燃燒更均勻、完全和徹底，從而提高了燃料的利用率和燃氣具的熱效率。
[0006]本發(fā)明還提供一種制備該耐高溫無機催化涂層的方法，將原料稱取并混合均勻，按6-10kg/h的給料速度泵壓到氣流磨中，同時用0.5-0.85MPa高壓空氣對混合物料進行強力粉碎，得到物料粒徑在5-15Mm、粘稠的催化劑漿液。
[0007]本發(fā)明還提供了一種制備多孔蜂窩金屬燃燒板的方法，包括以下幾個步驟:
步驟A:金屬載體須進行預處理:除去因制做過程中附著在載體孔道表面的油污、粉塵、毛刺等雜物，再于300-700°C進行表面氧化處理1-3小時； 步驟B:沿金屬載體的火孔孔道方向，將催化劑礦化涂層涂覆于已預處理過的金屬載體火孔孔道上，然后于200-800°C條件下進行烘干和燒結(jié)礦化，得到牢固附著在金屬載體孔道上，制備成多孔蜂窩金屬燃燒板。
[0008]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，其優(yōu)點在于，耐高溫催化劑涂層，涂覆在火孔孔道上，金屬基材與燃料氣相隔離，燃氣只在催化劑涂層上燃燒，保護載體金屬不被氧化，解決了金屬因高溫被氧化而導致的粉化減薄問題；整體式催化劑燃燒板在使用過程中，因含有鹽分的湯、水等浸潤時，先與耐高溫無機催化涂層相接觸而被吸附，繼而產(chǎn)生化學反應而被消除，從而保護了金屬基材不被侵蝕所致的粉化現(xiàn)象的發(fā)生。
[0009]優(yōu)選的，所述步驟B中，涂覆深度2-4mm、厚度30_100Mm。
[0010]優(yōu)選的，所述步驟B中，涂覆采用浸涂、噴涂或靜電方式。
[0011]本發(fā)明的有益效果是:
1.本發(fā)明所采用的由無機材料制備而成的礦化催化劑涂層，與金屬材料膨脹性能進行了精確匹配，能牢固地負著在金屬基體上，具有優(yōu)良的耐驟冷驟熱性能，在1100°c以下長期使用不粉化、不脫落、不分解；溫度達1300°c方才開始產(chǎn)生燒結(jié)，但仍保持良好的催化燃燒性能；避免了載體的金屬材料直接與燃氣相接觸、在高溫條件下被快速氧化而出現(xiàn)粉化減薄和載體箔片的脫焊問題；
2.本發(fā)明所采用的由無機氧化物材料制備成的耐高溫催化涂層，在使用過程中，因意外接觸到含有氯化鈉及其它鹽類的湯或水溶液時，湯水中能夠侵蝕金屬材料的鹵素或硫等離子，優(yōu)先與涂層中的氧化物材料進行化學反應而被消除，從而避免了金屬基材被侵蝕的情況發(fā)生；
3.本發(fā)明所采用無機催化劑涂層技術(shù)方案，從源頭開始就避免了有機粘結(jié)劑的使用，保證了涂層的耐高溫性能，同時所采用燒結(jié)晶化技術(shù)，使涂層與金屬基材的結(jié)合性能得到強化，保證了涂層在長期的高溫使用條件下，不粉化、不氧化；
4.本發(fā)明的耐高溫高效催化涂層，有效降低了燃料的活化自由能，同時提供很大的比表面積，從而使燃料與氧氣混合更充分、按照GB16410-2007《家用燃氣灶具國家標準》進行檢測，燃料轉(zhuǎn)化率高達99%以上，燃燒煙氣中的一氧化碳不超過20ppm，遠低于相關(guān)的國家標準，保證燃燒更完全和徹底；燃氣在燃燒板各個火孔上所產(chǎn)生的化學反應更均勻一致，熱效率達到72%以上，充分發(fā)揮紅外燃燒技術(shù)的高效、節(jié)能、環(huán)保優(yōu)勢。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明是蜂窩狀金屬紅外燃燒板的外觀示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明涂覆耐高溫防侵蝕催化劑涂層的金屬蜂窩結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較優(yōu)的實施例作進一步的詳細說明。
[0015]實施例1
圖1是涂覆有高性能催化燃燒催化劑的紅外線燃燒板，封裝固定于燃燒器的燃燒室殼體內(nèi)；通過金屬蜂窩燃燒火孔I控制閥的燃氣原料和通過金屬蜂窩燃燒板2控制閥的助燃空氣，按設定的量進入混氣室3進行均勻混合；混合后的燃氣通過管路輸入到金屬載體通道6紅外線燃燒單元的燃燒室中再進行均勻分布，燃氣在紅外線燃燒板的火孔間形成均勻的燃氣層，然后煤氣和空氣入口 4點火起動燃燒，在高性能的助燃催化劑作用下，燃氣進行劇烈而充分地燃燒，通過所產(chǎn)生的紅外線輻射作用將大量的熱能直接傳遞給被加熱對象；在每一個燃燒單元中加裝了一套安全裝置-耐高溫防侵蝕催化涂層5，當燃燒單元意外熄滅時，能及時關(guān)閉燃氣的供氣開關(guān)，避免燃氣泄漏，達到安全的使用目的。
[0016]實施例2
圖1是一種安裝了多孔蜂窩狀金屬燃燒板的紅外線燃燒器，是由進氣引射系統(tǒng)、燃燒室殼體及布氣裝置、金屬蜂窩紅外燃燒板等部分組成。燃料與空氣(簡稱燃氣)混合后從煤氣和空氣入口 4進入燃燒器的混氣室3中，燃氣在混氣室中均勻分布，然后通過載體上的眾多管道到達火孔位置，這時，點火后的燃氣在耐高溫催化涂層表面進行完全的催化燃燒，火孔面因催化燃燒所釋放的巨大能量而快速升溫，產(chǎn)生鮮亮、均勻的紅外燃燒效果，這樣，在火孔面上積累的熱量就源源不斷地以紅外線的方式向外進行輻射，充分發(fā)揮了節(jié)能、環(huán)保、熱效率高的紅外線燃燒優(yōu)良性能。
[0017]圖2是涂覆了耐高溫催化劑涂層的金屬蜂窩紅外燃燒板的結(jié)構(gòu)。在金屬蜂窩載體孔道6的燃燒火孔端涂覆一定厚度和深度的耐高溫催化劑涂層5，涂層所用的材料經(jīng)燒結(jié)晶化后，轉(zhuǎn)變?yōu)橐砸欢ň嘟M成、在高低溫條件下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、與載體金屬基材形成礦化的氧化物涂層，牢固地負著在火孔面上，使基材得到極好的保護，燃氣燃燒只在火孔的催化劑涂層上進行，這樣，金屬基材就不會在高溫時與燃氣中的氧接觸，從而避免了因發(fā)生氧化反應引起的蜂窩金屬燃燒板粉化問題的產(chǎn)生；同理，當湯、水溶液所含的氯化鈉或其它的鹽時，其中對金屬有侵蝕作用的鹵素、硫等陰離子，優(yōu)先被催化劑涂層吸附，在高溫時與涂層中的氧化物進行化學反應而被除去，防止了金屬基材被侵蝕所致的分解、粉化。
[0018]實施例3
催化劑礦化涂層:按重量百分比，5%氧化鎂、25%混合水玻璃、15%擬薄水鋁石、3%氧化鎳、6%氧化鈷、5%混合稀土氧化物、15%色母料、26%純凈水。
[0019]步驟A:金屬載體須進行預處理:除去因制做過程中附著在載體孔道表面的油污、粉塵、毛刺等雜物，再于300°C進行表面氧化處理3小時；
步驟B:沿金屬載體的火孔孔道方向，將催化劑礦化涂層涂覆于已預處理過的金屬載體火孔孔道上，然后于200°C條件下進行烘干和燒結(jié)礦化，得到牢固附著在金屬載體孔道上，制備成多孔蜂窩金屬燃燒板。
[0020]實施例4
催化劑礦化涂層:按重量百分比，10%氧化鎂、10%混合水玻璃、32%擬薄水鋁石、7%氧化鎳、3%氧化鈷、2%混合稀土氧化物、6%色母料、30%純凈水。
[0021]步驟A:金屬載體須進行預處理:除去因制做過程中附著在載體孔道表面的油污、粉塵、毛刺等雜物，再于700°C進行表面氧化處理I小時；
步驟B:沿金屬載體的火孔孔道方向，將催化劑礦化涂層涂覆于已預處理過的金屬載體火孔孔道上，然后于2800°C條件下進行烘干和燒結(jié)礦化，得到牢固附著在金屬載體孔道上，制備成多孔蜂窩金屬燃燒板。
[0022]實施例5
將實施例3和4所制成的耐高溫無機催化金屬紅外線燃燒板，分別封裝于爐頭上，按照GB16410-2007《家用燃氣灶具國家標準》要求，在相應的試驗裝置上進行檢測，爐頭燃燒15min后，用環(huán)形煙氣取樣器對煙氣進行取樣，實測煙氣中的CO濃度分別為10ppm、8ppm，NOx濃度分別為5ppm，6 ppm，均遠低于國家標準的要求，說明使用本發(fā)明的燃燒板，燃氣的燃燒轉(zhuǎn)化率可以高達99%以上，燃料燃燒完全、徹底；取用標準的26cm鋁鍋，裝相同量的水，與普通灶具爐頭進行對比試驗，計算水溫從室溫到沸騰(98 °C )，實施例3和4的燃燒頭所用時間是普通爐頭的65%、62%，熱效率分別為72%，75%，節(jié)能效果得到顯著體現(xiàn)，充分體現(xiàn)了本專利燃燒板的高效、節(jié)能、環(huán)保的良好性能。
[0023]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種耐高溫無機催化涂層，其特征在于，按重量百分比，包括5-10%含鎂化合物、10-25%混合水玻璃、15-32%擬薄水鋁石、3-7%含鎳化合物、3-6%含鈷化合物、2-5%混合稀土氧化物、5-15%色母料、20-30%純凈水。
2.一種制備如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，稱取原料并混合均勻，按10kg/h的給料速度泵壓到氣流磨中，同時用0.5-0.85MPa氣壓對混合物料進行粉碎，得到物料粒徑在5-15Mm的催化劑漿液。
3.一種多孔蜂窩金屬燃燒板的制備方法，其特征在于，包括以下幾個步驟: 步驟A:金屬載體須進行預處理，除去附著在載體孔道表面的雜物，再于300-700°C下進行表面氧化處理1-3小時； 步驟B:沿金屬載體的火孔孔道方向，將權(quán)利要求1所述的耐高溫無機催化涂層涂覆于已預處理過的金屬載體火孔孔道上，然后于200-800°C下進行烘干和燒結(jié)礦化，制備成多孔蜂窩金屬燃燒板。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟B中，涂覆的深度為2-4mm、厚度30_100Mm。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟B中，涂覆采用浸涂、噴涂或靜電方式。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述含鎂化合物采用氧化鎂，所述含鎳化合物采用氧化鎳，所述含鈷化合物采用氧化鈷。
7.—種多孔蜂窩金屬燃燒板，其特征在于，所述多孔蜂窩金屬燃燒板上涂覆有如權(quán)利要求I所述的耐高溫無機催化涂層。
【文檔編號】C09D7/12GK104497644SQ201410700799
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月28日
【發(fā)明者】石江潭 申請人:石江潭