CN102659318A - 搪瓷抗爆瓷釉及制备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于搪瓷瓷釉技术领域，具体涉及一种用于搪瓷制品的瓷釉涂覆在有爆瓷倾向的搪瓷钢板上烧成后，被制成的搪瓷制品不会产生爆瓷的搪瓷抗爆瓷釉的配方及制备。本发明的搪瓷抗爆瓷釉组成为：SiO2、B2O3、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O、CaO、TiO2、MgO、BaO、Co2O3、NiO、Fe2O3、MnO2、CuO。本发明的瓷釉的配方及制备方法主要是按上述组分混合均匀，均匀度≥98%，放入12200C~12800C的熔化炉里熔化后拉丝1米内有2-3个节出料冷却、粉碎。本发明的搪瓷抗暴釉料涂覆在有爆瓷倾向的钢板制品上烧成后，不会产生爆瓷。
Description
技术领域
本发明属于搪瓷瓷釉技术领域，具体涉及一种用于搪瓷制品的瓷釉涂覆在有爆瓷倾向的搪瓷钢板上烧成后，被制成的搪瓷制品不会产生爆瓷的搪瓷抗爆瓷釉及制备。
背景技术
国内外现有的搪瓷瓷釉涂覆在有爆瓷倾向的搪瓷钢板上烧成后，被制成的搪瓷制品会产生像鱼鳞片状的爆瓷，这种缺陷有的是在烧成冷却到室温立即产生，有的是在仓库里放几个星期、甚至几个月才产生。每年由于鱼鳞般的爆瓷给搪瓷生产厂家造成了巨大的经济损失，这是搪瓷行业面临最头疼的老大难问题，也是搪瓷的技术领域通过各种努力，在相当一段时间内没有的得到解决的难题。
搪瓷是金属(钢板)基体与玻璃涂层相结合的复合材料。搪瓷行业公认的产生鱼鳞爆瓷的原因是：在800～860℃的搪烧过程中，由于各种化学反应产生的氢气溶入到钢板中，在冷却过程中，溶入钢板的氢气由于过饱和而析出，这时的瓷釉已经熔融固化，氢气只能聚集在瓷层和钢板的界面中，当氢气的压力大于瓷层的张力强度时，氢气就破瓷而出，由此导致了搪瓷制品产生鳞爆。
因此，搪瓷行业对搪瓷钢板有一定的要求，主要取决于搪瓷钢板的可搪性和机械加工性。一般搪瓷制品要求钢板的碳含量是0.12％～0.19％，日用搪瓷和卫生洁具的钢板碳含量＜0.1％，最好的是碳含量＜0.01％的超低碳钢。钢中较低的碳含量可以增加薄钢板的塑性和韧性，可提高钢板的冷冲压、焊接、成型性能。同时还可提高可搪性，也就是完成的搪瓷制品达到设计目的和要求，瓷面光滑平整，美观细腻，没有爆瓷鼓泡等缺陷。但目前钢材市场上几乎没有搪瓷的专用钢板，国外进口的搪瓷专用钢板的价格几乎是目前钢板市场上的1.3～1.5倍。所以目前国内的绝大多数搪瓷厂家大多采用一般的低碳冷轧钢板进行加工搪瓷制品，而且国内生产冷轧钢板的厂家众多。很多的搪瓷加工厂家是来料加工，根本没有对钢板的选择权，这就更容易造成搪瓷制品的鳞爆。针对现状，成功开发抗暴瓷釉是解决搪瓷制品的鱼鳞爆瓷有效途径。
发明内容
本发明的第一个目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种搪瓷抗爆瓷釉。
该搪瓷抗爆瓷釉组成为：SiO2、B2O3、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O、CaO、TiO2、MgO、BaO、Co2O3、NiO、Fe2O3、MnO2、CuO；其中，各组分的质量百分含量分别是：SiO2是35～37％，B2O3是14～15％，Al2O3是6～9％，Na2O是13～15％，K2O是3～4％，Li2O是1～2％，CaO是3～5％，TiO2是1～2％，MgO是1～2％，BaO是6～7％，Co2O3是0.8～1.5％，NiO是1.5～3％，Fe2O3是1.5～3％，MnO2是1～2％，CuO是1～3％。
本发明的第二个目的在于提供上述搪瓷抗爆瓷釉的制备方法，它包括如下顺序的步骤：
(1)准备如下几种原材料：Co2O3、NiO、Fe2O3、MnO2、CuO、五水硼砂；并将这几种原材料预先混合球磨干磨，混合的均匀度≥99.5％；
(2)将一定量的石英、钾长石、氧化钛、碳酸钙、碳酸钡、碳酸镁、碳酸锂、硝酸钠、碳酸钠加入到步骤(1)所得的物料中混合均匀，混合的均匀度≥98％；
(3)将上一步所得物料放入转炉或池炉中熔制，炉窑的温度控制在1250℃～1280℃；
(4)待物料完全熔融后打钎，将熔融的液态玻璃快速拉成1.2～1.5米的玻璃丝进行检测，检测要求是：在玻璃丝的1米内有2～3个节即为熔制完成；
(5)将熔制好的玻璃液体快速倒入水中激淬，滤干后即得产品。
更进一步，步骤(1)中，所述原材料Co2O3、NiO、Fe2O3、MnO2、CuO、五水硼砂的优选重量份分别是：0.8、2.8、2.1、1.7、1.5、31.25。
步骤(2)中，所述原材料石英、钾长石、氧化钛、碳酸钙、碳酸钡、碳酸镁、碳酸锂、硝酸钠、碳酸钠的优选重量份分别是：4.76、42.68、1.02、7.1、9.1、2.22、3.4、8.2、7.6。
所述钾长石由如下质量百分含量的成分组成：8.2％的K2O、2.2％的Na2O、15％的Al2O3、73.5％的SiO2、1.1％的挥发性物质。
本发明的搪瓷抗爆瓷釉之所以不会产生爆瓷，首先要从搪瓷制品的鱼鳞爆瓷原因说起。搪瓷制品在的搪烧过程中，钢板要经过从室温短时间内加热到800℃～860℃烧成，钢板中的碳和炉窑气氛的氧、水气及瓷釉中的水分等起激烈的化学和物理反应，主要有：
(1)钢板(金相)中的渗碳体(Fe3C)或珠光体分解析出游离碳。
(2)C+O2→CO2↑或CO↑
(3)C+2H2O→CO2↑→2H2↑
从以上的化学反应可以看出，在搪烧过程中有多种气体产生。其中H2随着钢板温度的升高，在钢板中的溶解量就会相应增加，反之随着钢板温度的降低，H2在钢板中的溶解量就会相应减少。当搪瓷制品冷却至室温时氢气由于过饱和而析出，这时的瓷釉已经熔融固化，氢气只能聚集在瓷层和钢板的界面中，当氢气的压力大于瓷层的张力强度时，氢气就破瓷而出，严重的会导致搪瓷制品产生鳞爆，轻微的会导致瓷层与钢板的结合力(密着)下降或瓷层表面起针孔，有的甚至会起大于0.1mm的泡孔。
根据以上所述搪瓷制品鱼鳞爆瓷的原因，本发明在原材料的配方和制备方法上做了如下的研究：
(1)在配方的设计上，考虑降低瓷釉初始熔融温度。一方面可以降低钢板的温度使其尽可能少的溶解H2，另外，在较低的温度时使熔融瓷釉敷于钢板的表面，把钢板与O2、水汽隔离。再则，可以减少C+O2、C+2H2O反应的时间，降低反应温度使其反应不充分。
(2)在瓷釉的配方设计上适当提高Al2O3、MgO、CaO、TiO2的含量，特别是在熔制瓷釉的方法上降低瓷釉的玻璃化程度。一方面使其冷却至室温后有足够的瓷层空穴以储存H2，另一方面使瓷层表面形成观察不出的、但确实存在毛细孔，通过毛细孔力释放H2及其他气体，降低氢气聚集在瓷层和钢板的界面中的压力。
(3)在配方的设计上合理配置SiO2、B2O3、Na2O、K2O、Li2O，以提高瓷层弹性及张力强度；合理配置Co2O3、NiO、Fe2O3、MnO2、CuO以提高瓷层与钢板的结合力(密着)。
通过实验证明，采用本发明的瓷釉配方及瓷釉制备方法，在生产中可以得到搪瓷制品的瓷釉涂覆在有爆瓷倾向的搪瓷钢板上烧成后，被制成的搪瓷制品不会产生鱼鳞爆瓷。
具体实施方式
下面结合具体实验实例对本发明作进一步详细的描述。
本发明实施例中所用设备均为常规设备，生产抗爆瓷釉所使用的原材料的纯度符合工业级的要求，其中NiO要求为绿色的氧化亚镍，纯度为含镍量Ni≥75％。
首先，按表1所示的重量份组分配方，并将这几种原材料预先混合球磨干磨，混合的均匀度≥99.5％。
表1
再按表2所示的重量份组分进行混合，混合的均匀度≥98％。
表2
续表2
表2中，钾长石的成分含量(质量百分比)为：8.2％的K2O、2.2％的Na2O、15％的Al2O3、73.5％的SiO2，钾长石为矿物质挥发性物质，因此还含有1.1％的水分、腐植物等。
将表2所示混合物料放入转炉或池炉中熔制，炉窑的温度控制在1250℃～1280℃。待完全熔融后打钎，将熔融的液态玻璃快速拉成1.2～1.5米的玻璃丝进行检测，检测要求是：在玻璃丝的1米内有2～3个节为熔制完成。将熔制好的玻璃液体快速倒入水中激淬，滤干后即可得到所需产品。表3为本实施例瓷釉产品的成分质量百分含量表。
实验证明，采用本实施例的抗爆搪瓷瓷釉涂覆在有爆瓷倾向的搪瓷钢板上能防止搪瓷制品不爆瓷。
表3
续表3
本实施例仅是本发明的较佳实施例，通过实验，表1和表2中各原材料的重量份可以在一定的范围内变化，按照同样的工艺方法和工艺条件生产的瓷釉均具有与本实施例产品相同的特性。因此，本发明的抗爆搪瓷瓷釉的成分质量百分含量也能在一定的范围内变化，具体组成为：35～37％的SiO2，14～15％的B2O3，6～9％的Al2O3，13～15％的Na2O，3～4％的K2O，1～2％的Li2O，3～5％的CaO，1～2％的TiO2，1～2％的MgO，6～7％的BaO，0.8～1.5％的Co2O3，1.5～3％的NiO，1.5-3％的Fe2O3，1～2％的MnO2，1～3％的CuO。
Claims (5)
1.一种搪瓷抗爆瓷釉，其特征在于组成为：SiO2、B2O3、Al2O3、Na2O、K2O、Li2O、CaO、TiO2、MgO、BaO、Co2O3、NiO、Fe2O3、MnO2、CuO；其中，各组分的质量百分含量分别是：SiO2是35～37%，B2O3是14～15%，Al2O3是6～9%，Na2O是13～15%，K2O是3～4%，Li2O是1～2%，CaO是3～5%，TiO2是1～2%，MgO是1～2%，BaO是6～7%，Co2O3是0.8～1.5% ，NiO是1.5～3%，Fe2O3是1.5～3%，MnO2是1～2%，CuO是1～3%。
2.一种如权利要求1所述搪瓷抗爆瓷釉的配比及制备方法，其特征在于包括如下顺序的步骤：
（1）准备如下几种原材料：Co2O3、NiO、Fe2O3、MnO2、CuO、五水硼砂；并将这几种原材料预先混合球磨干磨，混合的均匀度≥99.5%；
（2）将一定量的石英、钾长石、氧化钛、碳酸钙、碳酸钡、碳酸镁、碳酸锂、硝酸钠、碳酸钠加入到步骤（1）所得的物料中混合均匀，混合的均匀度≥98%；
（3）将上一步所得物料放入转炉或池炉中熔制，炉窑的温度控制在12500C ～12800C；
（4）待物料完全熔融后打钎，将熔融的液态玻璃快速拉成1.2～1.5米的玻璃丝进行检测，检测要求是：在玻璃丝的1米内有2～3个节即为熔制完成；
（5）将熔制好的玻璃液体快速倒入水中激淬，滤干后即得产品。
3.根据权利要求2所述搪瓷抗爆瓷釉的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述原材料Co2O3、NiO、Fe2O3、MnO2、CuO、五水硼砂的优选重量份分别是：0.8、2.8、2.1、1.7、1.5、31.25。
4.根据权利要求2所述搪瓷抗爆瓷釉的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述原材料石英、钾长石、氧化钛、碳酸钙、碳酸钡、碳酸镁、碳酸锂、硝酸钠、碳酸钠的优选重量份分别是：4.76、42.68、1.02、7.1、9.1、2.22、3.4、8.2、7.6。
5.根据权利要求4所述搪瓷抗爆瓷釉的制备方法，其特征在于：所述钾长石由如下质量百分含量的成分组成：8.2%的K2O、2.2%的Na2O、15%的Al2O3、73.5%的SiO2、1.1%的挥发性物质。
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