專利名稱：電熱式紅外線輻射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紅外輻射加熱器，具體地，本發(fā)明涉及一種電熱式紅外線輻射器。
背景技術(shù)：
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(zhuǎn)變成致密完整的固體涂膜的過(guò)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工藝，才能得到理想的預(yù)期涂層，完成涂料施工的整個(gè)工藝要求。涂層干燥工藝除了影響涂料施工的效果之外，由于它是一個(gè)耗能高、耗時(shí)長(zhǎng)的過(guò)程，因而對(duì)涂料施工的效率和經(jīng)濟(jì)性也有重大影響。
涂層的干燥過(guò)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(dá)到規(guī)定要求的過(guò)程。變化過(guò)程經(jīng)歷表面干燥、半干燥、完全干燥三個(gè)階段。(I)表面干燥是涂膜叢可流動(dòng)的狀態(tài)干燥到用手指輕觸涂膜時(shí)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(shí)能不留指紋的干燥狀態(tài)，是一種半硬的干燥狀態(tài)。(3)完全干燥，是用手指強(qiáng)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(shí)涂膜能抗壓、耐打磨。但不同涂膜完全干燥的標(biāo)準(zhǔn)往往還有具體要求，標(biāo)準(zhǔn)的方法是測(cè)試涂膜的硬度等力學(xué)性質(zhì)來(lái)判斷涂膜的干燥或固化程度。根據(jù)干燥時(shí)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(zhǎng)可以分為三個(gè)波段，近紅外波段其波長(zhǎng)為750nm-2500nm，輻射體溫度為2000-2200°C，熱元件啟動(dòng)時(shí)間為1_2秒，輻射源呈光亮色；中紅外波段其波長(zhǎng)為2500nm-4000nm，輻射體溫度為800_900°C，熱元件啟動(dòng)時(shí)間為60-90秒，輻射源呈暗紅色；遠(yuǎn)紅外波段其波長(zhǎng)為4-50um，輻射體溫度400-600°C，熱元件啟動(dòng)時(shí)間為15分鐘，輻射源呈暗色。應(yīng)用在工業(yè)上的紅外輻射加熱器，對(duì)不同的被加熱工件，其加熱及吸收紅外輻射波長(zhǎng)各不相同，于是紅外輻射加熱器提供的波長(zhǎng)必須與工件加熱及吸收所需的波長(zhǎng)相互匹配，才能達(dá)到預(yù)期的效果，其性能指標(biāo)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(guó)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(dòng)對(duì)稱性原貝U，粒子振動(dòng)時(shí)的對(duì)稱性越低，偶極矩的變化就越大，其紅外輻射就越強(qiáng)。由于陶瓷材料多原子組成的分子結(jié)構(gòu)在振動(dòng)過(guò)程中易改變分子的對(duì)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(lái)越受到人們的重視。 20世紀(jì)60 70年代，美國(guó)、日本等對(duì)Si02、Fe203等具有優(yōu)良輻射特性的化合物單晶材料進(jìn)行了理論研究；由于Si02在高溫下容易被氧化而使得在使用過(guò)程中紅外發(fā)射率降低，英國(guó)HethertBeven公司與歐、澳聯(lián)營(yíng)推出的Enecoat紅外福射涂料產(chǎn)品，將Si02和化學(xué)添加劑混合，經(jīng)預(yù)燒結(jié)后，添加劑可以在碳化硅表面形成二氧化硅保護(hù)膜，可有效防止碳化硅的高溫氧化，延長(zhǎng)其使用壽命。但是單一材料的發(fā)射率隨波長(zhǎng)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(jìn)行復(fù)合化，使得涂料在不同的溫度和波長(zhǎng)范圍內(nèi)有著高發(fā)射率。高紅外輻射加熱技術(shù)是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一種紅外輻射新技術(shù)。遠(yuǎn)紅外加熱技術(shù)是在輻射器的紅外輻射光譜與被照射涂膜的吸收光譜相匹配的理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。研究表明，涂膜的吸收波長(zhǎng)敏感區(qū)多處于遠(yuǎn)紅外波段，所以選用遠(yuǎn)紅外加熱器有利于加速涂膜的固化。但遠(yuǎn)紅外輻射的明顯缺點(diǎn)在于輻射的能量密度低。在工業(yè)應(yīng)用中又很難達(dá)到最佳匹配，所以許多場(chǎng)合它的實(shí)際應(yīng)用效果并不好。而高紅外輻射技術(shù)時(shí)刻瞬間提供高強(qiáng)度、高能量和高密度的全波段紅外輻射的新技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電熱式紅外線輻射器，并且其具有啟動(dòng)時(shí)間短、發(fā)射全波段紅外線的特點(diǎn)，特別適合用于用來(lái)對(duì)涂漆和涂料進(jìn)行干燥或固化。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種電熱式紅外線輻射器，包括石英內(nèi)管加熱器，加熱元件為鎢絲；石英內(nèi)管加熱器后方的定向反射屏；石英內(nèi)管加熱器的石英玻璃管外罩；其特征在于所述的定向反射屏具有陶瓷涂層，并且陶瓷涂層的組成為=Fe3O4 :22-35wt% ；Ti02 15-28wt% ；Μη02 12-25wt% ；Y203 :3-12界七％和余量的 SiO20加熱單元的鎢絲工作溫度可達(dá)到2000-2400度，并向外輻射近紅外線；石英玻璃管外罩工作時(shí)表面的溫度可以達(dá)到800度左右，向外輻射中紅外線；定向反射屏工作時(shí)溫度可以達(dá)到600度左右，向外輻射遠(yuǎn)紅外線。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，所述的陶瓷涂層的組成和含量分別為=Fe3O4 25wt% ；Ti02 18wt% ；Μη02 15wt% ；Y203 :8wt%和余量的 SiO2。優(yōu)選的，所述的陶瓷涂層的組成和含量分別為=Fe3O4 32wt% ；Ti02 25wt% ；Μη02 20wt% ；Y203 :3wt%和余量的 SiO2。優(yōu)選的,所述的陶瓷涂層的厚度介于500nm-20um之間，例如Ium-IOum之間。其中，所述的陶瓷涂層可以通過(guò)本領(lǐng)域已知的技術(shù)來(lái)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(xué)氣相沉積如等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積等。優(yōu)選的，可以通過(guò)涂料涂刷、噴涂等方法來(lái)制備上述組分和含量的涂層。更優(yōu)選的通過(guò)噴涂方法來(lái)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(qǐng)可采用粉末火焰噴涂或電弧噴涂。
采用熱噴涂工藝制備涂層，熱噴涂方法直接融化粉末材料，以高速動(dòng)能直接撞擊基體表面形成高粘附力的涂層，涂層間靠融粒變形相互嵌合，涂層強(qiáng)度與結(jié)合強(qiáng)度都遠(yuǎn)優(yōu)于用涂料涂刷方法制備的涂層，一般使用壽命可達(dá)20年，并可以長(zhǎng)期保持很高的紅外輻射性能。本申請(qǐng)制備的陶瓷涂層的輻射性能采用中科院上海技術(shù)物理研究所研制的IRE-2紅外輻射測(cè)試儀，按照GB7287. 9-87規(guī)定的方法，在600度測(cè)試其紅外發(fā)射率高達(dá)95-99%之間。另外，申請(qǐng)人還對(duì)涂層的抗熱震性進(jìn)行了測(cè)試，將制備的紅外輻射涂層在800度的高溫下加熱120小時(shí)，視覺檢查涂層表面無(wú)明顯變化，而通過(guò)紅外發(fā)射率測(cè)試也表明，發(fā)射率降低了不到2%，顯示出該涂層在嚴(yán)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(shù)的電熱式紅外線輻射器相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)本發(fā)明的電熱式紅外線輻射器的啟動(dòng)時(shí)間短，能夠輻射全波段紅外線，可以大 大縮短涂漆的烘干和固化時(shí)間，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定向反射屏，反射率高達(dá)95%以上，克服了現(xiàn)有技術(shù)中金屬材料作為反射層易氧化、反射率低下的缺點(diǎn)。(3)本發(fā)明的陶瓷涂層能耐800度高溫長(zhǎng)時(shí)間的考驗(yàn)，而且性能沒有明顯下降(工作溫度一般低于600度)。
具體實(shí)施例以下將通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例I一種電熱式紅外線輻射器，包括石英內(nèi)管加熱器，加熱元件為鎢絲；石英內(nèi)管加熱器后方的定向反射屏；石英內(nèi)管加熱器的石英玻璃管外罩；其特征在于所述的定向反射屏具有陶瓷涂層，并且陶瓷涂層的組成為=Fe3O4 25wt% ；Ti02 18wt% ；Mn02 15wt% ；Y203 8被％和余量的Si02。涂層的厚度為10mm，采用電弧噴涂方法制備。600度時(shí)遠(yuǎn)紅外線的反射率為98%。實(shí)施例2一種電熱式紅外線輻射器，包括石英內(nèi)管加熱器，加熱元件為鎢絲；石英內(nèi)管加熱器后方的定向反射屏；石英內(nèi)管加熱器的石英玻璃管外罩；其特征在于所述的定向反射屏具有陶瓷涂層，并且陶瓷涂層的組成為=Fe3O4 32wt% ；Ti02 25wt% ；Mn02 20wt% ；Y203 3被％和余量的Si02。涂層的厚度為15mm，采用電弧噴涂方法制備。600度時(shí)遠(yuǎn)紅外線的反射率為99%。應(yīng)用本發(fā)明的紅外線輻射管可以用于涂層固化爐上。通過(guò)對(duì)汽車制動(dòng)盤有機(jī)硅富鋅涂層的固化對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，與普通的石英管加熱固化方式相比，節(jié)省電力大約30%以上，固化時(shí)間縮短了 80%以上。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡在本申請(qǐng)的權(quán)利要求要求保護(hù)的技術(shù)方案范圍之內(nèi)，所作的任何修改和/或等同替換和/或改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本申請(qǐng)的保護(hù)范圍以權(quán)利要求的技術(shù)方案及其等同的技術(shù)方案為準(zhǔn)，而不受說(shuō)明書具體描述部分的限制。
權(quán)利要求
1.一種電熱式紅外線輻射器，包括石英內(nèi)管加熱器，加熱元件為鎢絲；石英內(nèi)管加熱器后方的定向反射屏；石英內(nèi)管加熱器的石英玻璃管外罩；其特征在于所述的定向反射屏具有陶瓷涂層，并且陶瓷涂層的組成為Fe3O4 :22-35wt% ；Ti02 15-28wt% ；Mn02 12-25wt% ；Y203 :3-12界七％和余量的 SiO20
2.權(quán)利要求I所述的電熱式紅外線輻射器，其特征在于Fe3O4的含量為25-32wt%。
3.權(quán)利要求I所述的電熱式紅外線輻射器，其特征在于TiO2的含量為18-25wt%。
4.權(quán)利要求I所述的電熱式紅外線輻射器，其特征在于MnO2的含量為15-20wt%。
5.權(quán)利要求I所述的電熱式紅外線輻射器，其特征在于Y2O3的含量為3-8wt%。
6.權(quán)利要求I所述的電熱式紅外線輻射器，其特征在于陶瓷涂層的厚度為500nm-20um之間。
7.權(quán)利要求I所述的電熱式紅外線輻射器，其特征在于所述的陶瓷涂層采用噴涂法制備。
8.權(quán)利要求7所述的電熱式紅外線輻射器，其特征在于所述的陶瓷涂層采用電弧噴涂法制備。
9.權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的電熱式紅外線輻射器的應(yīng)用，將其用于涂漆材料的固化或干燥設(shè)備中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電熱式紅外線輻射器，包括石英內(nèi)管加熱器，加熱元件為鎢絲；石英內(nèi)管加熱器后方的定向反射屏；石英內(nèi)管加熱器的石英玻璃管外罩；其特征在于所述的定向反射屏具有陶瓷涂層，并且陶瓷涂層的組成為Fe3O422-35wt％；TiO215-28wt％；MnO212-25wt％；Y2O33-12wt％和余量的SiO2。本發(fā)明的設(shè)備具有啟動(dòng)時(shí)間短、發(fā)射全波段紅外線的特點(diǎn)，特別適合用于用來(lái)對(duì)涂漆和涂料進(jìn)行干燥或固化。
文檔編號(hào)C04B35/26GK102811506SQ20111014513
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2011年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月1日
發(fā)明者方得志, 俞春東 申請(qǐng)人:張家港市佳龍真空浸漆設(shè)備制造廠