高红外发射率涂层因其在节能环保领域具有较高的应用价值而受到国内外诸多研究者的关注。目前国内外对于高红外发射率材料的研究主要集中在尖晶石型、堇青石型、钙钛矿型以及多金属复合体系等领域。材料的复合是一种有效的提升材料性能的方法,除了引起掺杂效应外,还有可能生成与原体系完全不同类型的新型材料。本文在镍铬氧化物体系(Cr₂O₃和NiO)中添加氧化硼进行复合,通过旋转喷雾造粒制备团聚的复合粉末后于1400℃的高温马弗炉中焙烧得到晶型为硼镁铁矿(ludwigite)的Ni₂Cr(BO₃)O₂材料。利用大气等离子喷涂(APS)设备将制备的Ni-₂Cr(BO₃)O₂陶瓷粉末喷涂至316L不锈钢基片上得到高红外发射率涂层,并对涂层进行性能测试与分析。结果表明,氧化硼复合镍铬氧化物涂层(Ni₂Cr(BO₃)O₂涂层)在2.5-25μm波段的红外发射率相比原镍铬体系涂层(NiCr₂O₄涂层,0.871)提高到了0.893。在Ni₂Cr(BO₃)O₂涂层表面涂敷一层钴酸锶镧封孔层后红外发射率进一步提高至0.903,钴酸锶镧封孔层除了具有封孔防腐的作用外,还可以作为减反射层进一步提高涂层的吸收率。Ni₂Cr(BO₃)O₂材料相比于NiCr₂O₄材料具有更高的红外发射性能主要是因为Ni₂Cr(BO₃)O₂的内部晶体结构更复杂、更加不对称。在Ni₂Cr(BO₃)O₂晶体中存在四种不同化学环境的金属占位M1、M2、M3和M4且Ni²⁺和Cr³⁺在各位置所占比例也不同,二价的Ni²⁺在各金属离子占位中的比例分别为M1占位有12%、M2占位有89%、M3占位有94%、M4占位有100%。由于Ni²⁺、Cr³⁺的半径不同,使得Ni₂Cr(BO₃)O₂晶胞中会出现较大程度的晶格畸变,降低晶胞的对称性、增强晶格振动活性,从而增强Ni₂Cr(BO₃)O₂材料对红外辐射的声子吸收。在硼镁铁矿类的晶体结构中常发生金属离子的价态变化,即2Me³⁺?Me²⁺+Me⁴⁺,易发生电子跃迁;另外,Ni₂Cr(BO₃)O₂晶胞的平面基团BO₃中的硼原子外有四个电子,其中三个电子与氧原子的电子形成共价键,另一个则游离在外,约束较小,也容易发生电子的转移跃迁,使得Ni₂Cr(BO₃)O₂材料对红外辐射具有较强的电子吸收。这两个原因使得Ni₂Cr(BO₃)O₂成为一种非常优秀的高红外发射率材料。TG-DSC测试表明Ni₂Cr(BO₃)O₂材料的生成温度在1400℃左右。Ni-₂Cr(BO₃)O₂陶瓷涂层表面SEM图片显示涂层表面有许多1-10μm的孔洞,具有等离子喷涂涂层的典型特征,这些孔洞的尺寸与红外辐射的波长相匹配可以被视为理想的黑体辐射源,对提升涂层红外发射率具有积极作用。Ni₂Cr(BO₃)O₂陶瓷涂层截面SEM图片中涂层没有出现剥离,涂层与基体之间结合良好。陶瓷涂层的盐溶液耐腐蚀实验说明涂层具有良好的耐腐蚀性能,其在盐溶液中浸泡90天红外发射性能没有降低;盐溶液处理后置于800℃高温炉中热处理30天,性能降低幅度在5%以内,仍符合使用要求。