专利名称：一种纳米微晶搪瓷的制备技术的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米微晶搪瓷的制备技术。
背景技术：
在传统的日用搪瓷制品大多被不锈钢制品和塑料制品取代的背景下，搪瓷作为优 良的耐腐蚀材料正日益被化工和家电等工业领域所青睐，用搪瓷作为化工容器的内衬和家 电行业如电热水器的内胆已获得越来越广泛的应用。所以，与此相应，搪瓷的耐酸碱腐蚀和 抗热水侵蚀的能力就成为提高搪瓷综合性能和延长设备使用寿命的关键。近十年来，世界各国都在大力开发纳米材料的制备及应用技术，其中一些陶瓷纳 米粉体和薄膜已开始获得应用，如具有光催化抗菌功能的纳米二氧化钛、超亲水的纳米二 氧化硅薄膜等。然而，对于块体材料或搪瓷一类的厚膜材料，其结构纳米化的研究和应用要 困难许多。近年有一些文献报道，如专利ZL01128593“低成本纳米微晶陶瓷的制备方法”所 述，采用非晶晶化法首先制备陶瓷的非晶态成形体，然后在适宜的温度下进行原位受控晶 化，在非晶态成形体内部形成含纳米级晶粒的微晶陶瓷，为块体材料的纳米化提供了新的 方法。搪瓷是在金属基体上均勻涂覆的一种特殊的无机非金属厚膜(涂层)材料，要求 它与金属基体具有良好的密着，而且瓷层本身也必须致密，以很好地保护金属基体免受酸 碱腐蚀和氧化锈蚀等。搪瓷釉从结晶学角度主要是非晶态的玻璃物质，根据玻璃和陶瓷的 性能特点，如果能增加搪瓷釉中的结晶成分，且能有效控制结晶体的晶粒尺寸及在搪瓷釉 层中分布的均勻性，无疑对改善搪瓷的耐酸碱和抗热水侵蚀等性能有重要作用。
发明内容
本发明的目的是，针对现有搪瓷技术的不足，发明一种能在搪瓷釉层中原位生成 纳米微晶的技术，从而有效提高搪瓷的耐酸碱腐蚀和抗热水侵蚀的能力，为搪瓷作为化工 容器的内衬、家用电(或太阳能)热水器内胆等应用开发性能更好的搪瓷釉料。本发明是这样实现的一种纳米微晶搪瓷的制备技术，包括以下工艺步骤(1)高温熔制将各种搪瓷原料粉末与析晶因子等化工原料混合均勻后，送入高 温炉中，在1300 1500°C熔融，获得组成均勻的搪瓷熔体，取出后快速冷却，得到均质搪瓷 熔块；(2)搪瓷干粉或釉浆制备将上述均质搪瓷熔块与磨加物按一定配比混合，在球 磨机或其他快速研磨设备中进行干法或湿法(加一定量的水)研磨，得到符合细度要求的 搪瓷预磨干粉或釉浆；(3)搪烧与原位析晶将上述搪瓷预磨干粉或釉浆用喷涂或浸涂等常规的涂搪方 法均勻涂覆在金属工件表面，烘干后在760 900°C温度下热处理，该过程包括在较高的温 度下烧成和在稍低的温度下原位析晶两个步骤，烧成温度控制在850 900°C，待瓷釉熔融 后，将温度降至760 800°C再保温2 3分钟，此时，在析晶因子的作用下，致密的搪瓷釉层中原位析出晶粒尺寸为30 IOOnm的微晶，从而得到耐腐蚀性能优异的纳米微晶搪瓷。本发明中，由于在普通搪瓷釉的基础上，通过科学合理的组成设计，在制备搪瓷熔 块时引入析晶因子，使该搪瓷釉具备在适宜温度下均勻快速析晶的能力，但对搪瓷的熔制 和其他工艺性能影响很小。通过对搪烧工艺制度稍作改变，即在850 900°C将瓷釉充分熔 融后，将温度降至760 800°C再保温2 3分钟，在此温度下析晶因子发挥作用，使致密的 搪瓷釉层原位析出晶粒尺寸为30 IOOnm的微晶，从而显著改善搪瓷的耐酸碱腐蚀性能和 抗热水侵蚀的能力。用本发明技术制备的纳米微晶搪瓷，在10% (重量)硫酸溶液中浸泡100小时的 平均质量损失为0. 62g/m2，在10%氢氧化钠溶液中浸泡100小时的平均质量损失为0. 25g/ m2，分别为普通搪瓷的50%和40%左右。在90°C热水中浸泡100小时后的质量损失为 0. 03g/m2，仅为普通搪瓷的20%。因此，用该技术制备的纳米微晶搪瓷，其耐酸碱腐蚀性能 提高了 1倍以上，抗热水侵蚀能力则提高了约5倍。该搪瓷作为化工反应容器的内衬材料 和热水器的内胆材料，具有很好的推广应用前景。
具体实施例方式以下通过实施例对本发明做出进一步的说明。实施例1，一种纳米微晶搪瓷的制备技术，包括以下工艺步骤(1)高温熔制将各种搪瓷原料粉末与析晶因子等化工原料混合均勻后，送入高 温炉中，在1300 1500°C熔融，获得组成均勻的搪瓷熔体，取出后快速冷却，得到均质搪瓷 熔块；所述各种搪瓷原料粉末与析晶因子等化工原料为按以下质量比配料石英砂30、硼 砂22、长石粉20、纯碱10、氟硅酸钠8、硅酸锆12、钛白粉8、磷酸三钙5、氧化镍3、氟化铝2 ；(2)搪瓷釉浆制备将上述均质搪瓷熔块与磨加物按以下质量比配料搪瓷熔块 92、高岭土 7、膨润土 1，混合后，在球磨机中干法球磨3小时，得到符合细度要求80-300目 的搪瓷预磨干粉；(3)搪烧与原位析晶取上述搪瓷预磨干粉100份，加水36份，调制成搪瓷釉浆， 用浸涂方法将待涂搪金属工件表面均勻涂覆厚度为0. 2 0. 3mm的搪瓷釉浆，烘干后放入 已加热到880°C的热处理炉中，保温约2分钟，待瓷釉充分熔融后，将炉温降至780°C再保温 2分钟，取出冷却后即得到平均晶粒尺寸约50nm的纳米微晶搪瓷。实施例2，一种纳米微晶搪瓷的制备技术，包括以下工艺步骤(1)高温熔制将各种搪瓷原料粉末与析晶因子等化工原料混合均勻后，送入高 温炉中，在1300 1500°C熔融，获得组成均勻的搪瓷熔体，取出后快速冷却，得到均质搪瓷 熔块；所述各种搪瓷原料粉末与析晶因子等化工原料为按以下质量比配料石英砂28、硼 砂20、长石粉25、纯碱9、萤石10、硅酸锆10、钛白粉6、氧化锰3、氧化镍2、氧化钴1 ；(2)搪瓷釉浆制备将上述均质搪瓷熔块与磨加物按以下质量比配料搪瓷熔块 92、高岭土 7、膨润土 1，混合后，在球磨机中，按100份混合料加入36份水的比例加入自来 水，湿法球磨3小时，得到符合细度要求80-300目的搪瓷釉浆；(3)搪烧与原位析晶取上述釉浆装入喷枪料筒，用压缩空气将搪瓷釉浆用喷涂 法均勻涂覆于待涂搪金属工件表面，涂搪厚度约0. 2mm，烘干后放入已加热到900°C的热处 理炉中，保温约2分钟，待瓷釉充分熔融后，将炉温降至800°C再保温2分钟，取出冷却后即得到晶粒尺寸为30 SOnm的纳米微晶搪瓷。实施例3，一种纳米微晶搪瓷的制备技术，包括以下工艺步骤(1)高温熔制将各种搪瓷原料粉末与析晶因子等化工原料混合均勻后，送入高 温炉中，在1300 1500°C熔融，获得组成均勻的搪瓷熔体，取出后快速冷却，得到均质搪瓷 熔块；所述各种搪瓷原料粉末与析晶因子等化工原料为按以下质量比配料石英砂32、硼 砂25、长石粉18、纯碱10、氟硅酸钠10、硅酸锆8、磷酸二氢铝5、氧化铁5、氧化锰3、氧化铬 2 ；(2)搪瓷釉浆制备将上述均质搪瓷熔块与磨加物按以下质量比配料搪瓷熔块 92、高岭土 6、膨润土 2，混合后，在球磨机中，按质量份100份混合料加入36份水的比例加 入自来水，湿法球磨3小时，得到符合细度要求80-300目的搪瓷釉浆；(3)搪烧与原位析晶用浸涂方法将上述搪瓷釉浆均勻涂覆在金属工件表面，涂 搪厚度控制在0. 2 0. 3mm，烘干后放入已加热到850°C的热处理炉中，保温约2分钟，待 瓷釉充分熔融后，将炉温降至760°C再保温2分钟，取出冷却后得到平均晶粒尺寸为50 IOOnm的纳米微晶搪瓷。按本发明一种纳米微晶搪瓷的制备技术制备的纳米微晶搪瓷，其耐酸碱腐蚀性能 提高了 1倍以上，抗热水侵蚀能力则提高了约5倍，作为化工反应容器的内衬材料和热水器 的内胆材料，具有很好的推广应用前景。
权利要求
一种纳米微晶搪瓷的制备技术，其特征是它按以下工艺步骤(1)高温熔制；(2)搪瓷干粉或釉浆制备；(3)搪烧与原位析晶。
2.根据权利要求1所述的一种纳米微晶搪瓷的制备技术，其特征是，所述(1)高温熔制将各种搪瓷原料粉末与析晶因子等化工原料混合均勻后，送入高温炉 中，在1300 1500°C熔融，获得组成均勻的搪瓷熔体，取出后快速冷却，得到均质搪瓷熔 块；各种搪瓷原料粉末与析晶因子等化工原料为按以下质量比配料，石英砂30、硼砂22、长 石粉20、纯碱10、氟硅酸钠8、硅酸锆12、钛白粉8、磷酸三钙5、氧化镍3、氟化铝2 ；(2)搪瓷干粉或釉浆制备将上述均质搪瓷熔块与磨加物按以下质量比配料，搪瓷熔 块92、高岭土 7、膨润土 1，混合后，在球磨机中干法球磨3小时，得到符合细度要求80-300 目的搪瓷预磨干粉；(3)搪烧与原位析晶取上述搪瓷预磨干粉100份，加水36份，调制成搪瓷釉浆，用浸 涂方法将待涂搪金属工件表面均勻涂覆厚度为0. 2 0. 3mm的搪瓷釉浆，烘干后放入已加 热到880°C的热处理炉中，保温约2分钟，待瓷釉充分熔融后，将炉温降至780°C再保温2分 钟，取出冷却后即得到平均晶粒尺寸约50nm的纳米微晶搪瓷。
3.根据权利要求1所述的一种纳米微晶搪瓷的制备技术，其特征是，所述(1)高温熔制将各种搪瓷原料粉末与析晶因子等化工原料混合均勻后，送入高温炉 中，在1300 1500°C熔融，获得组成均勻的搪瓷熔体，取出后快速冷却，得到均质搪瓷熔 块；各种搪瓷原料粉末与析晶因子等化工原料为按以下质量比配料石英砂28、硼砂20、长 石粉25、纯碱9、萤石10、硅酸锆10、钛白粉6、氧化锰3、氧化镍2、氧化钴1 ；(2)搪瓷干粉或釉浆制备将上述均质搪瓷熔块与磨加物按以下质量比配料，搪瓷熔 块92、高岭土 7、膨润土 1，混合后，在球磨机中，按100份混合料加入36份水的比例加入自 来水，湿法球磨3小时，得到符合细度要求80-300目的搪瓷釉浆；(3)搪烧与原位析晶取上述釉浆装入喷枪料筒，用压缩空气将搪瓷釉浆用喷涂法均 勻涂覆于待涂搪金属工件表面，涂搪厚度约0. 2mm，烘干后放入已加热到900°C的热处理炉 中，保温约2分钟，待瓷釉充分熔融后，将炉温降至800°C再保温2分钟，取出冷却后即得到 晶粒尺寸为30 SOnm的纳米微晶搪瓷。
4.根据权利要求1所述的一种纳米微晶搪瓷的制备技术，其特征是，所述(1)高温熔制将各种搪瓷原料粉末与析晶因子等化工原料混合均勻后，送入高温炉 中，在1300 1500°C熔融，获得组成均勻的搪瓷熔体，取出后快速冷却，得到均质搪瓷熔 块；各种搪瓷原料粉末与析晶因子等化工原料为按以下质量比配料石英砂32、硼砂25、长 石粉18、纯碱10、氟硅酸钠10、硅酸锆8、磷酸二氢铝5、氧化铁5、氧化锰3、氧化铬2 ；(2)搪瓷干粉或釉浆制备将上述均质搪瓷熔块与磨加物按以下质量比配料搪瓷熔 块92、高岭土 6、膨润土 2，混合后，在球磨机中，按质量份100份混合料加入36份水的比例 加入自来水，湿法球磨3小时，得到符合细度要求80-300目的搪瓷釉浆；(3)搪烧与原位析晶用浸涂方法将上述搪瓷釉浆均勻涂覆在金属工件表面，涂搪厚 度控制在0. 2 0. 3mm,烘干后放入已加热到850°C的热处理炉中，保温约2分钟，待瓷釉充 分熔融后，将炉温降至760°C再保温2分钟，取出冷却后得到平均晶粒尺寸为50 IOOnm的纳米微晶搪瓷。
全文摘要
本发明是一种纳米微晶搪瓷的制备技术，本发明通过以下工艺步骤高温熔制、搪瓷干粉或釉浆制备、搪烧与原位析晶，在普通搪瓷釉的基础上，通过科学合理的组成设计，在制备搪瓷熔块时引入析晶因子，使该搪瓷釉具备在适宜温度下均匀快速析晶的能力，但对搪瓷的熔制和其他工艺性能影响很小，通过对搪烧工艺制度稍作改变，显著改善搪瓷的耐酸碱腐蚀性能和抗热水侵蚀的能力。利用这种能在搪瓷釉层中原位生成纳米微晶的技术制备的纳米微晶搪瓷，其耐酸碱腐蚀性能提高了1倍以上，抗热水侵蚀能力则提高了约5倍。该搪瓷作为化工反应容器的内衬材料和热水器的内胆材料，具有很好的推广应用前景。
文档编号C04B41/86GK101982444SQ20101053698
公开日2011年3月2日 申请日期2010年11月7日 优先权日2010年11月7日
发明者梁梦林, 肖汉宁, 陈安明 申请人:湖南省无机色釉料工程技术研究中心有限公司