摘 要

红外辐射涂料是一种新型节能材料，在工业炉中应用可获得良好的节能效果和金属基体保护作用，具有广泛的应用前景。本实验以红外辐射涂料应用于碳钢表面为研究目标，解决红外辐射涂料与金属基结合不牢、容易出现开裂和脱落的问题。

论文将红外辐射涂料在涂覆于金属基板表面形成红外辐射涂层，研究涂料组成中不同粘结剂、高温结合剂、添加剂的种类及其含量对涂层的显微结构、结合强度和抗热震性能的影响。

研究结果表明：通过合理选择涂料的粘结剂、高温结合剂、添加剂等组成，优化配方中各组成的相对含量，在金属基板表面可形成结构稳定性的红外涂层。

本文的特色：以碳钢为基材，通过组成设计和优化配方解决红外辐射涂层与基体结合不牢、稳定性差的问题。

关键词：红外辐射涂料；涂层；金属基；稳定性

Abstract

Infrared radiation coating is a kind of new energy-saving materials, which can obtain good energy-saving effect and protect base metal when used in industrial furnace, also has wide application prospect. In this experiment, we take infrared radiation applying on carbon steel surface as the research target, solve the problem that the infrared radiation coating and metal matrix combine with rickety, prone to cracking and peeling.

In the paper, we coating the infrared radiant coating on metal substrate surface and study the chemical composition of binder, high temperature binder, additive and its relative content in the coating can effectively influence the microscopic structure, bond strength and thermal shock resistance of the infrared radiant coating

The study shows that through reasonable design the chemical composition of binder, high temperature binder film forming additive and its relative content in the coating can effectively improve the stability of the metal matrix infrared coating.

The feature of the article is that we put forward to carbon steel as base material, and solve the problem hat the infrared radiation coating cannot combine with matrix firmly and the problem of poor stability through composition design and optimization of formula.

Key words: infrared radiant coating ;coating ;metal matrix ;stability

目录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 课题研究背景 1

1.2 红外辐射的理论基础 1

1.3 红外辐射涂料的应用 2

1.4 红外辐射涂料的研究现状及其发展方向 3

1.4.1 红外辐射涂料的研究现状 3

1.4.2 红外辐射涂层的发展方向 4

1.5 本课题研究的目的和内容 5

1.5.1本课题研究的目的 5

1.5.2本实验研究的内容 5

第2章 涂层制备与性能研究 7

2.1 实验方法与性能测试 7

2.1.1 实验所需的原料与器材 7

2.1.2 材料性能的表征方法 8

2.1.3实验方法及工艺流程 8

2.2 组成对涂层性能的影响 10

2.2.1粘结剂的选择 10

2.2.2 高温结合剂的选择 12

2.2.3 金属粉末添加剂 15

2.2.4 石墨粉 16

2.3 组分含量对涂层性能的影响 16

2.3.1水玻璃含量的影响 17

2.3.2 固含量的影响 18

2.4 红外辐射涂料在冷水壁管表面的应用 19

第3章 结论与展望 20

3.1 结论 20

3.2 展望 20

参考文献 21

致谢 23

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

当前，我国的工业发展面临着环境因素和能源方面的双重考验。一方面，我国人均能源占有率低，不到世界平均水平一半，另一方面，我国工业能源的消耗高于世界的平均水平并且能源利用率低^[1]。新技术、新工艺的研发与应用是实现工业窑炉节能降耗的根本途径^[2]。近年来，冶金、建材、电力、石油、化工等行业都对工业窑炉的节能降耗问题高度重视，在窑炉结构、燃烧技术、隔热与保温技术等方面进行了改进，并收到不同程度的节能效果。红外辐射节能技术的运用为提高工业窑炉的能源利用效率提供了新的途径。将红外辐射涂料应用在工业窑炉内壁或蓄热器、热交换器的表面，可以有效提高炉内参与辐射传热物体表面的红外辐射能力及其光谱特性，增强炉内的辐射传热效率，改善窑炉内部温度的均匀性，促进加热、蓄热、热交换等过程的进行，提高工业窑炉使用过程中能源利用的有效性，并具有减少有害气体排放、降低排放烟气温度、延长工业窑炉使用寿命等良好的综合效益。与其他节能工艺和技术相比，采用红外辐射节能涂料可以在不改变现有工业窑炉的结构、隔热与保温材料的材质、燃料种类及其燃烧技术的前提下，提高工业窑炉的能源利用效率，是一种易于应用和推广的高效节能新技术。

1.2 红外辐射的理论基础

红外辐射，即红外线，是波长在0.76-1000 μm范围内的电磁波，热效应是其基本特征^[3-5]。红外辐射节能涂料是指涂层具有优良的红外辐射特性（包括红外辐射率及其波段特性）的特种功能型涂料，其作用和用途是促进工业窑炉等热工设备中热能的传递和交换，提高能源的转化利用效率。在工业窑炉中，热能的传递通过热传导、对流传热、辐射传热等三种形式进行，其中辐射传热具有均匀、快速的特点。在工业窑炉的主要工作温度范围内，通过辐射传热传导的热量约占总的传热量的70-80%。利用红外辐射涂料改变工业窑炉中加热体、热交换体或蓄热体表面的红外辐射特性，可以有效增强加热效率、蓄热效率与热交换效率，使工业窑炉的能源利用效率得到了提高。

红外辐射涂料应用的主要物理学基础是：