CN104876443B

CN104876443B - 一种耐高温热水腐蚀的高韧性搪瓷涂层

Info

Publication number: CN104876443B
Application number: CN201510220055.8A
Authority: CN
Inventors: 余献忠
Original assignee: Jiangyin Silica Enamel Ltd By Share Ltd
Current assignee: Jiangyin Silica Enamel Ltd By Share Ltd
Priority date: 2015-05-04
Filing date: 2015-05-04
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2035-05-04
Also published as: CN104876443A

Abstract

本发明涉及耐高温热水腐蚀的高韧性搪瓷涂层包括：瓷层基料和磨加物，瓷层基料的质量份配比如下：SiO₂50～52，Al₂O₃ 0～1.0，ZrO₂3～8，TiO₂ 2～5，B₂O₃10～12，Li₂O 2～3，Na₂O14～16，CaF₂ 2～4，Na₂SiF₆1～3，CoO 1～1.5，NiO 0.2～0.4，MnO0.3～0.5；磨加物的质量份配比如下：釉料100，石英砂15～25，氧化锆纤维5～10，碳酸镁0.5～1，五水硼砂0.3～0.5，铝酸钠0.3～0.5，亚硝酸钠0.2～0.4。通过在磨加物中添加ZrO₂纤维，显著提高了瓷层的韧性，改善瓷层耐高温热水的腐蚀能力以及提高搪瓷内胆的抗热急变性能及抗水压骤变性能，并克服因碰撞导致瓷裂的缺陷。

Description

一种耐高温热水腐蚀的高韧性搪瓷涂层

技术领域

本发明涉及热水器内胆用搪瓷涂层，具体涉及一种耐高温热水腐蚀以及具有较高韧性的搪瓷涂层。

背景技术

搪瓷热水器内胆起源于美国，搪瓷内胆是内表面烧结有搪瓷涂层的内胆，搪瓷内胆经发泡后即可作为搪瓷水箱使用，可适用于太阳能热水器、空气能热水器以及电热水器等。搪瓷内胆由于其在防腐方面的优越性能以及具有承压耐用、防吸瘪、水质洁净等特性正在取代其他内胆而成为热水器内胆的主力。多年研究和实践表明，除了酸、碱能够腐蚀搪瓷表面外，水对搪瓷表面也是有腐蚀的，且随着水的纯度增加而增加，腐蚀的速度随着水温的升高而增加，在超过沸点时达到最大。电热水器的加热水温容易控制，但太阳能热水器作业受自然条件的限制一般加热条件比较苛刻，如果温度控制不好，在夏天强烈的太阳光下，水箱内水的加热温度能够逼近100℃甚至高于此温度，极容易缩短搪瓷内胆的使用寿命。基于前述现状，本领域技术人员需要对现有热水器用搪瓷内胆的搪瓷涂层作进一步改进以提高其耐水腐蚀性能。

另一方面，搪瓷内胆在使用时还要承受进出水管的冷热水进出压力骤变以及瞬间产生的温差急变，容易诱发搪瓷层发生瓷身裂纹，甚至造成搪瓷层破损，且这种裂纹或破损尤其容易在内胆封头和桶身的搭接焊缝处发生，如图1、图2所示。此外，现有搪瓷内胆在运输过程中由于搪瓷层韧性差也极容易出现碰撞瓷裂的现象，而影响搪瓷内胆的使用寿命。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种热水器内胆用搪瓷涂层，使相应的搪瓷内胆具有更高的韧性，不仅能够有效提高耐高温热水腐蚀能力，而且提高搪瓷内胆的抗热急变性能及抗水压骤变性能，此外亦能够克服运输过程中因碰撞而导致瓷裂的缺陷。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种耐高温热水腐蚀的高韧性搪瓷涂层，其特征在于，包括：瓷层基料和磨加物，

所述瓷层基料的质量份配比如下：

SiO₂ 50～52

Al₂O₃ 0～1.0

ZrO₂ 3～8

TiO₂ 2～5

B₂O₃ 10～12

Li₂O 2～3

Na₂O 14～16

CaF₂ 2～4

Na₂SiF₆ 1～3

CoO 1～1.5

NiO 0.2～0.4

MnO 0.3～0.5；

所述磨加物的质量份配比如下：

釉料 100

石英砂 15～25

氧化锆纤维 5～10

碳酸镁 0.5～1

五水硼砂 0.3～0.5

铝酸钠 0.3～0.5

亚硝酸钠 0.2～0.4。

本发明中氧化锆纤维中还混合有0.3～0.5的Y₂O₃。

本发明搪瓷涂层的磨加物中添加有氧化锆（ZrO₂）纤维，属于一种能够满足在1600℃以上超高温氧化气氛下长期使用的多晶质氧化物耐火纤维材料。ZrO₂纤维本身的高熔点（2700℃）、不氧化和其他高温优良特性使得其具有比现有耐高温添加物更高的使用温度和更好的隔热性能，并且高温化学性质稳定、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、不挥发、无污染，其耐酸碱、抗腐蚀能力强于SiO₂ 和Al₂O₃。此外，ZrO₂有单斜、四方和立方三种晶型，本发明进一步通过在磨加物中添加稳定剂Y₂O₃，可将四方或立方相的ZrO₂稳定下来，避免ZrO₂纤维在搪瓷烧成工序的升降温过程中发生相变，即本发明搪瓷涂层的磨加物中ZrO₂纤维的晶型控制为纯四方\立方相，以保证氧化锆纤维最大地呈现耐高温、抗热震性能。

另一方面，ZrO₂纤维在2200℃以下可保持完整的纤维形状。而在磨加物中添加ZrO₂纤维后会导致更高的瓷层烧成温度，经过大量试验，本发明通过调整磨加物中石英砂的量，通过降低搪瓷涂层配料中SiO₂ 来避免过高的烧成温度，确保瓷层中ZrO₂纤维的形状完整，以使最终搪瓷内胆的瓷层具有最佳的韧性，进而提高搪瓷层的抗热急变性能、以及抗水压骤变性能，同时克服运输过程中因碰撞导致破裂的缺陷。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供了一种热水器搪瓷内胆的搪瓷涂层配料，通过在磨加物中添加ZrO₂纤维，显著提高了瓷层的韧性，改善瓷层耐高温热水的腐蚀能力以及提高搪瓷内胆的抗热急变性能及抗水压骤变性能，并克服因碰撞导致瓷裂的缺陷。

附图说明

图1为搪瓷内胆的焊接结构;

图2为图1中A部放大图；

1夹套、2筒体、3封头。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例1

一种耐高温热水腐蚀的高韧性搪瓷涂层包括：瓷层基料和磨加物，

所述瓷层基料的质量份配比如下：

SiO₂ 50

Al₂O₃ 1.0

ZrO₂ 5

TiO₂ 2

B₂O₃ 10

Li₂O 3

Na₂O 15

CaF₂ 2

Na₂SiF₆ 2

CoO 1.5

NiO 0.3

MnO 0.3；

所述磨加物的质量份配比如下：

釉料（碎玻璃） 100

石英砂 25

氧化锆纤维 5

Y₂O₃ 0.3

碳酸镁 0.5

五水硼砂 0.4

铝酸钠 0.5

亚硝酸钠 0.2。

采用上述配比的搪瓷涂层与金属内胆烧成热水器用搪瓷内胆，烧成温度为860℃，经180°弯折检测，不掉瓷，具有较高的韧性。经反复进出水疲劳检测，具有较高的抗进出水压力骤变性能以及抗热急变性能，同时，由于瓷层自身韧性得到了显著的提高，亦克服了运输过程中因碰撞导致的破裂缺陷。

实施例2

所述瓷层基料的质量份配比如下：

SiO₂ 52

ZrO₂ 8

TiO₂ 5

B₂O₃ 12

Li₂O 2

Na₂O 14

CaF₂ 2

Na₂SiF₆ 3

CoO 1

NiO 0.2

MnO 0.4；

所述磨加物的质量份配比如下：

釉料 100

石英砂 18

氧化锆纤维 10

Y₂O₃ 0.5

碳酸镁 0.8

五水硼砂 0.3

铝酸钠 0.5

亚硝酸钠 0.4。

实施例3

所述瓷层基料的质量份配比如下：

SiO₂ 50

Al₂O₃ 0.8

ZrO₂ 3

TiO₂ 4

B₂O₃ 10

Li₂O 3

Na₂O 16

CaF₂ 4

Na₂SiF₆ 1

CoO 1.5

NiO 0.4

MnO 0.5；

所述磨加物的质量份配比如下：

釉料 100

石英砂 20

氧化锆纤维 8

Y₂O₃ 0.3

碳酸镁 1

五水硼砂 0.5

铝酸钠 0.3

亚硝酸钠 0.4。

Claims

1.一种耐高温热水腐蚀的高韧性搪瓷涂层，其特征在于，包括：瓷层基料和磨加物，

所述瓷层基料的质量份配比如下：

SiO₂ 50～52

Al₂O₃ 0～1.0

ZrO₂ 3～8

TiO₂ 2～5

B₂O₃ 10～12

Li₂O 2～3

Na₂O 14～16

CaF₂ 2～4

Na₂SiF₆ 1～3

CoO 1～1.5

NiO 0.2～0.4

MnO 0.3～0.5；

所述磨加物的质量份配比如下：

釉料 100

石英砂 15～25

氧化锆纤维 5～10

碳酸镁 0.5～1

五水硼砂 0.3～0.5

铝酸钠 0.3～0.5

亚硝酸钠 0.2～0.4。

2.根据权利要求1所述的耐高温热水腐蚀的高韧性搪瓷涂层，其特征在于，所述氧化锆纤维中还混合有0.3～0.5的Y₂O₃。