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高温条件下的辐射既能提高加热效率达到节能减排的目的,也可以通过辐射的方式进行散热。本文采用大气等离子喷涂的方法制备高温红外辐射涂层,红外辐射材料主要成分是镍与铬的氧化物,在600℃下不会受热烧损或分解,等离子喷涂过程中的热能使材料完全软化或融化,牢固附着在基体表面。
本文以镍铬为基,并掺杂少量的Co3O4,希望通过Co元素的掺杂效应进一步提升其红外辐射率。由于本实验喷涂时采用减薄处理,所以本实验在不锈钢基材上喷涂制备红外辐射涂层。
贡献度理论认为,每种氧化物原料都有红外辐射性能,而且各组分对红外辐射率的影响呈线性关系,即每种氧化物都对复合材料的红外辐射率有一定的贡献。采用贡献度理论将市售的Cr2O3、NiO、Co3O4三种纳米粉末按四种不同的比例混合得到四种不同的样品A、B、C、D,然后用胶体磨磨均匀,采用喷雾干燥的方法制得微米级团聚粉末。通过SEM对粉末进行微观形貌分析发现,团聚粉的成球效果良好,经检测粉末具有良好的流动性,焙烧后虽然流动性略有下降但仍能满足喷涂要求。1200℃焙烧后粉末主要由镍铬尖晶石组成,通过差热-热重分析可以看出复合粉末在不同温度下的反应,经过XRD图谱分析,焙烧后有尖晶石结构存在。
通过SEM可以看到喷涂后的涂层呈明显的层状结构,而且还发现涂层中存在疏松的孔结构,没有发现明显的线缺陷。通过对涂层进行XRD分析发现,在喷涂后,材料的成分与喷涂前不同,这是喷涂过程的热影响造成的,还发现NiCr2O4中的Ni被置换生成CoCr2O4,同时也发现NiO被还原生成单质Ni。
此外,对涂层进行了相关的结构性能分析。测得涂层的平均结合强度为26.39Ma,样品B与D的抗热震次数分别为136和149。红外辐射性能测试后得到四种样品A、B、C、D所制备四种涂层红外辐射率分别为0.88、0.87、0.86、0.90。