CN105130507A

CN105130507A - 一种纳米陶瓷结构及其制备工艺

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Publication number: CN105130507A
Application number: CN201510402733.2A
Authority: CN
Inventors: 戴建国
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-10
Filing date: 2015-07-10
Publication date: 2015-12-09

Abstract

本发明公开了一种纳米陶瓷结构，应用于电器、电子、厨卫、建筑行业，包括坯体层、釉料层、工艺画层和纳米粉层，釉料层通过静电喷涂/筛粉涂搪/湿法流搪/湿法喷涂方式涂搪在坯体层上，且贴覆有工艺画层，并将纳米粉层喷涂在其上。本发明应用于电器、电子、厨卫、建筑行业，为终端产品提供良好的耐热、绝缘、防腐、装饰等功能。本发明还提供了其制备工艺，以实现其大规模工艺生产。

Description

一种纳米陶瓷结构及其制备工艺

技术领域

本发明涉及陶瓷技术领域，更具体地涉及一种纳米陶瓷结构及其制备工艺。

背景技术

搪瓷制品是将搪瓷釉料涂搪在基板表面并经高温烧结而成，在烧结过程中，粒界逐渐消失，气孔被排除，从而在基板表面形成一层瓷釉层。在搪瓷制品表面所形成的瓷釉层主要有以下特点：(1)不容易老化，一般有机涂层容易老化，而瓷釉层不容易老化，从而可以大幅度提高诸如搪瓷管道等搪瓷制品的使用寿命；(2)基板材料广泛，金属、塑料、纤维等材料都可以作为搪瓷的基板；(3)化学性能稳定，能够防止各种浓度的有机酸(氢氟酸除外)、无机酸的腐蚀，其综合防腐性是其它材料所不能比拟的；(4)具有较好的耐热和抗高温氧化性能；(5)高耐磨性、高硬度，以及低摩擦系数；(6)具有耐高温、耐严寒、抗氧化、抗紫外线腐蚀等功能；(7)表面涂覆工艺简单，无需特殊设备；(8)搪瓷釉料的主要成分是硅酸盐，在生产和使用过程中无毒、无害、无任何污染。由于瓷釉层具有上述诸多优点，因此，在存储强腐蚀性介质的容器上、成品油输送主干管线以及城市地下供水主干管网上都涂搪有瓷釉，以对基板进行保护，从而达到一劳永逸的效果。

目前，在钢材基板上制备瓷釉层时，其烧结温度都在800℃以上，这不仅消耗燃料较多，导致生产成本较高，而且在烧结过程中，搪瓷制品容易变形，影响产品的质量。另外，作为钢材基板主要成分的铁在721℃即发生α相→β相的转变(即相变)，相变也将影响搪瓷制品的质量，而且，烧结温度越高，相变会越严重。另外，较高的烧制温度还会导致基板的变形。由此可知，现有技术的烧结温度和搪瓷的性能很难兼顾。

且陶瓷深受国内外喜爱，应利用陶瓷特性，更广泛地应用在各个行业领域中，以发扬我国陶瓷。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于：提供一种纳米陶瓷结构，具体应用于大小家电、地面板、厨卫制品、手机外壳等，为终端产品提供良好的耐热、绝缘、防腐、装饰等功能。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：一种纳米陶瓷结构，应用于电器、电子、厨卫、建筑行业，包括坯体层、釉料层、工艺画层和纳米粉层，釉料层通过静电喷涂/筛粉涂搪/湿法流搪/湿法喷涂方式涂搪在坯体层上，且贴覆有工艺画层，并将纳米粉层喷涂在其上。

本发明的有益效果在于：可以应用于电器、电子、厨卫、建筑等行业，具体应用于大小家电、地面板、厨卫制品、手机外壳等，为终端产品提供良好的耐热、绝缘、防腐、装饰等功能。

作为本发明的进一步改进，所述坯体层为电器制品、厨卫制品、建筑材料制品或电子元件。

作为本发明的进一步改进，所述釉料层由各组分按以下重量百分比混合制得：50～80wt％的陶瓷粉料、5～15wt％的玻璃粉料、3～15wt％的胶合剂、1～5wt％的硼砂、1～5wt％的纯碱的瓷釉粉料在230-800℃的温度下3-5分钟烧结而成。

作为本发明的进一步改进，所述釉料层由各组分按以下重量百分比混合制得：55～70wt％的陶瓷粉料、3～12wt％的玻璃粉料、5～12wt％的胶合剂、1～3wt％的硼砂、1～3wt％的纯碱的瓷釉粉料在600℃的温度下4分钟烧结而成。

作为本发明的进一步改进，所述坯体层由铝合金、金属铁、不锈钢、铸铁材料制作而成。

本发明的另一个目的在于：还提供了其制备工艺，以实现其大规模工艺生产。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种制备以上所述纳米陶瓷结构的制备工艺，包括以下步骤：

步骤1）将以上所述瓷釉粉料与水混合制得釉浆，得到釉料层，再将所述釉料层涂搪在坯体层上，得到预处理坯体；

步骤2）在预处理坯体表面上喷涂艺术涂料或贴覆工艺绘画，形成工艺画层，得到陶瓷半成品；

步骤3）在陶瓷半成品喷涂陶瓷纳米粉，形成纳米粉层，经过200℃~800℃高温炉烘烤。

作为本发明的进一步改进，步骤3）中，在金属制品为铝合金时，陶瓷半成品表面经过230℃高温炉烘烤后，得到5H的硬度。

作为本发明的进一步改进，步骤3）中，在金属制品为的金属铁/不锈钢/铸铁，采用高温等离子对其进行喷涂，再经过800℃高温炉3分钟，陶瓷半成品表面达到9H的硬度。

作为本发明的进一步改进，所述陶瓷纳米粉为氟硅钠复合掺杂HA陶瓷纳米粉。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清晰明了，对其进一步详细说明。

一种纳米陶瓷结构，应用于电器、电子、厨卫、建筑行业，包括坯体层、釉料层、工艺画层和纳米粉层，釉料层通过静电喷涂/筛粉涂搪/湿法流搪/湿法喷涂方式涂搪在坯体层上，且贴覆有工艺画层，并将纳米粉层喷涂在其上。

优选的，坯体层为电器制品、厨卫制品、建筑材料制品或电子元件。

其中，釉料层由各组分按以下重量百分比混合制得：50～80wt％的陶瓷粉料、5～15wt％的玻璃粉料，3～15wt％的胶合剂，1～5wt％的硼砂，1～5wt％的纯碱的瓷釉粉料在800℃的温度下烧结而成。

优选的，釉料层由各组分按以下重量百分比混合制得：55～70wt％的陶瓷粉料、3～12wt％的玻璃粉料，5～12wt％的胶合剂，1～3wt％的硼砂，1～3wt％的纯碱的瓷釉粉料在800℃的温度下烧结而成。

其中，坯体层由铝合金、金属铁、不锈钢、铸铁材料制作而成。

一种制备以上所述的纳米陶瓷的制备工艺，包括以下步骤：

步骤1）将以上瓷釉粉料与水混合制得釉浆，得到釉料层，再将釉料层涂搪在坯体层上，得到预处理坯体；

其中，步骤3）中，在金属制品为铝合金时，陶瓷半成品表面经过230℃高温炉烘烤后，得到5H的硬度。

步骤3）中，在金属制品为的金属铁/不锈钢/铸铁，采用高温等离子对其进行喷涂，再经过800℃高温炉3分钟，陶瓷半成品表面达到9H的硬度。

优选的，陶瓷纳米粉为氟硅钠复合掺杂HA陶瓷纳米粉。

实施例1

取78wt％的陶瓷粉料、15wt％的磨碎的玻璃粉料、5wt％的胶合剂、1wt％的硼砂、1wt％的纯碱放入球磨罐内，球磨20小时制得粉料，然后用300目的筛子筛分，取300目以下的粉料作为瓷釉粉料。

坯体层为铝合金材料制成的手机壳，对手机壳表面除油脱脂，再用温度为50℃、体积分数为5％的盐酸溶液进行酸洗，之后用25℃的蒸馏水冲洗3分钟，然后在质量分数为2％的沸腾的纯碱溶液中浸泡18分钟，最后在300℃的温度下烘干。

将瓷釉粉料和水按1∶1的比例混合成浆料，然后将浆料放入密闭的容器内静置24小时使其老化，从而制得釉浆，将釉浆通过静电喷涂方式涂搪在手机壳上，形成釉料层，得到预处理坯体。

在预处理坯体表面上喷涂艺术涂料或贴覆工艺绘画，形成工艺画层，得到陶瓷半成品；在陶瓷半成品喷涂氟硅钠复合掺杂HA陶瓷纳米粉，形成纳米粉层，经过500℃高温炉烘烤，其中，陶瓷半成品表面经过230℃高温炉烘烤后，得到5H的硬度。

实施例2

取65wt％的陶瓷粉料、16wt％的磨碎的玻璃粉料、10wt％的胶合剂、4wt％的硼砂、5wt％的纯碱放入球磨罐内，球磨20小时制得粉料，然后用300目的筛子筛分，取300目以下的粉料作为瓷釉粉料。

坯体层为不锈钢制成的洗衣机壳，对洗衣机壳除油脱脂，再用温度为45℃、体积分数为6％的盐酸溶液进行酸洗，之后用30℃的蒸馏水冲洗3分钟，然后在质量分数为8％的沸腾的碳酸钠溶液中浸泡16分钟，最后在300℃的温度下烘干。

将瓷釉粉料和水按1∶1的比例混合成浆料，然后将浆料放入密闭的容器内静置40小时使其老化，从而制得釉浆。将釉浆通过筛粉涂搪方式涂搪在洗衣机壳表面上，形成釉料层，再放入50℃的烘箱内干燥2.5小时，得到预处理坯体。

在预处理坯体表面上喷涂艺术涂料或贴覆工艺绘画，形成工艺画层，得到陶瓷半成品；在陶瓷半成品喷涂氟硅钠复合掺杂HA陶瓷纳米粉，形成纳米粉层，经过600℃高温炉烘烤，其中，加热高温至500℃进行等离子喷涂，再经过800℃高温炉3分钟，陶瓷半成品表面达到9H的硬度。

采用以上纳米陶瓷的制备工艺制作出的纳米陶瓷具有以下性质：光泽度好；热稳定性为200^oC-220^oC热交换一次不裂；釉面具有较高的艺术性，窑变色彩丰富多样，耐热、绝缘、防腐、装饰等功能，并可以广泛应用于大小家电、地面板、厨卫制品、手机外壳等，同时降低了生产成本。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行适当的变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims

1.一种纳米陶瓷结构，其特征在于：应用于电器、电子、厨卫、建筑行业，包括坯体层、釉料层、工艺画层和纳米粉层，所述釉料层通过静电喷涂/筛粉涂搪/湿法流搪/湿法喷涂方式涂搪在所述坯体层上，且贴覆有所述工艺画层，并将所述纳米粉层喷涂在其上。

2.根据权利要求1所述的纳米陶瓷结构，其特征在于：所述坯体层为电器制品、厨卫制品、建筑材料制品或电子元件。

3.根据权利要求1所述的纳米陶瓷结构，其特征在于：所述釉料层由各组分按以下重量百分比混合制得：60～80wt％的陶瓷粉料、5～20wt％的玻璃粉料、3～15wt％的胶合剂、1～15wt％的硼砂、1～5wt％的纯碱的瓷釉粉料在230-800℃的温度下3-5分钟烧结而成。

4.根据权利要求3所述的纳米陶瓷结构，其特征在于：所述釉料层由各组分按以下重量百分比混合制得：55～70wt％的陶瓷粉料、3～12wt％的玻璃粉料、5～12wt％的胶合剂、1～3wt％的硼砂、1～3wt％的纯碱的瓷釉粉料在600℃的温度下4分钟烧结而成。

5.根据权利要求1或2所述的纳米陶瓷结构，其特征在于：所述坯体层由铝合金、金属铁、不锈钢、铸铁材料制作而成。

6.一种制备权利要求1至4任意一项所述纳米陶瓷结构的制备工艺，其特征在于：包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的纳米陶瓷结构制备工艺，其特征在于：步骤3）中，在金属制品为铝合金时，陶瓷半成品表面经过230℃高温炉烘烤后，得到5H的硬度。

8.根据权利要求6所述的纳米陶瓷结构制备工艺，其特征在于：步骤3）中，在金属制品为的金属铁/不锈钢/铸铁，采用高温等离子对其进行喷涂，再经过800℃高温炉3分钟，陶瓷半成品表面达到9H的硬度。

9.根据权利要求6所述的纳米陶瓷结构制备工艺，其特征在于：所述陶瓷纳米粉为氟硅钠复合掺杂HA陶瓷纳米粉。