CN106746662B - 抗爆搪瓷静电粉末及制备 - Google Patents

抗爆搪瓷静电粉末及制备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗爆搪瓷静电粉末及制备。本发明主要是，准备如下质量百分比的原料：含钛/钡搪瓷瓷釉91‑95％，搪瓷色素1‑3％，石英粉4‑6％，硅烷/硅氧烷浓缩油0.1‑0.12％，聚双甲基硅氧烷0.13‑0.15％；另外，异辛酸是硅烷/硅氧烷浓缩油质量的7‑7.5％；将含钛/钡搪瓷瓷釉、搪瓷色素、石英粉、硅烷/硅氧烷浓缩油、异辛酸放入干式球磨机中研磨，直到研磨粉末颗粒D50在40‑45μm之间；再在混合粉末中加入聚双甲基硅氧烷继续研磨，研磨到D50在16‑18μm之间；所得物料放入到120℃的加热搅拌器中搅拌致使粉末表面有机物完全均化即为完成，粉末通过200目筛即得产品。本发明产品喷涂在有爆瓷倾向的搪瓷钢板上烧成后，搪瓷制品不会产生鳞爆。

Description

抗爆搪瓷静电粉末及制备
技术领域
本发明属于静电搪瓷干粉喷涂技术领域，具体涉及一种用于搪瓷制品的静电干粉喷涂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抗爆搪瓷静电粉末及制备。
背景技术
国内外现有的静电搪瓷粉末喷涂在有爆瓷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，这种缺陷是在烧成冷却到室温一段时间内产生。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，这是世界搪瓷行业面临最头疼的老大难问题，也是搪瓷技术领域通过各种努力，在相当一段时间内没有得到解决的难题。
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静电喷涂性和机械加工性。一般搪瓷制品要求钢板的碳含量是0.12％～0.19％，烧烤器具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。同时还可提高可喷涂性，使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，成功开发抗爆搪瓷静电粉末是解决搪瓷制品鱼鳞爆瓷的有效途径。
发明内容
本发明的目的之一在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种不会产生爆瓷的抗爆搪瓷静电粉末。
该抗爆搪瓷静电粉末，组成为：含钛/钡搪瓷瓷釉、搪瓷色素、石英粉、硅烷/硅氧烷浓缩油、聚双甲基硅氧烷、异辛酸；其中，各组分的质量百分比分别是：含钛/钡搪瓷瓷釉是91-95％，搪瓷色素是1-3％，石英粉是4-6％，硅烷/硅氧烷浓缩油是0.1-0.12％，聚双甲基硅氧烷是0.13-0.15％；另外，异辛酸则是硅烷/硅氧烷浓缩油质量的7-7.5％。
本发明的目的之二在于提供上述抗爆搪瓷静电粉末的制备方法，该方法包括如下步骤：
(1)制备适用于静电搪瓷粉末喷涂的含钛/钡搪瓷瓷釉；
(2)再准备如下配比的原材料：含钛/钡搪瓷瓷釉、搪瓷色素、石英粉、硅烷/硅氧烷浓缩油、聚双甲基硅氧烷、异辛酸；其中，各组分的质量百分比分别是：含钛/钡搪瓷瓷釉是91-95％，搪瓷色素是1-3％，石英粉是4-6％，硅烷/硅氧烷浓缩油是0.1-0.12％，聚双甲基硅氧烷是0.13-0.15％；另外，异辛酸则是硅烷/硅氧烷浓缩油质量的7-7.5％；
(3)先将步骤(2)准备好的原材料中的含钛/钡搪瓷瓷釉、搪瓷色素、石英粉、硅烷/硅氧烷浓缩油、异辛酸放入干式球磨机中研磨，直到研磨粉末颗粒D50在40-45μm之间；
(4)再在步骤(3)所得的混合粉末中加入聚双甲基硅氧烷继续研磨，研磨到D50在16-18μm之间；
(5)将上一步所得物料放入到120℃的加热搅拌器中搅拌致使粉末表面有机物完全均化即为完成，粉末通过200目筛即得产品。
本发明的抗爆静电搪瓷粉末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中的氧、水气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。静电搪瓷粉末喷涂烧成的瓷面比传统湿法涂搪烧成的瓷质更致密，更容易爆瓷。所以对钢板的要求更高。
根据以上所述搪瓷制品鱼鳞爆瓷的原因，本发明在原材料的选用、配比和制备方法上做了如下的研究：
(1)在原材料选用上：①选用钢板与瓷釉烧成(800～860℃)后结合力强(密着力)的瓷釉；②选用介电常数高的含钛/钡搪瓷瓷釉。静电搪瓷粉末通过静电发生器使搪瓷粉末带负电荷。初始喷涂在带正电荷钢板上(钢板通过导线接地)的粘附力是由库仑力实现。库仑力的公式：F＝cqπε/h2
式中：F----库仑力(粉体与被涂物件的结合力---粘附力)
q----粉体的电荷量(粉体被充负电荷的量)
c、π----应用常数(环境与被涂物件的形状有关)
ε----粉体的介电常数(搪瓷瓷釉的介电常数)
h----粉体与物件的距离；
而含钛/钡的搪瓷瓷釉介电常数较高。③降低瓷釉初始熔融温度。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粘附于钢板的表面，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)静电搪瓷粉末喷涂比湿法涂搪烧成的瓷质更致密。因为湿法涂搪需加磨加粘土(6–7％)及电解质，磨成浆料涂覆于钢板表面烧成后瓷质疏松。而静电喷涂因为没有磨加物，烧成的瓷质致密。所以静电喷涂烧成的搪瓷制品更容易爆瓷。因此，对钢板的要求更高。为提高静电搪瓷粉末的抗爆性能。在技术上，我们采用硅烷/硅氧烷浓缩油，其具有分子结构穿透硅酸盐型(瓷釉粉体)表面，形成渗透型粉体。在800-860℃瓷面烧成时，硅烷/硅氧烷浓缩油在烧灼条件下高温汽化。渗透型的硅酸盐型瓷釉汽化后就形成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)当渗透型粉体研磨到颗粒D50在40-45μm时，第二次加入聚双甲基硅氧烷对渗透型粉体再包覆有利于钢板与瓷层界面形成氧化铁在瓷层中的析晶、形成完善的过渡界面，提高钢板与瓷层的结合力(密着力)。另外，第二次加入聚双甲基硅氧烷对渗透型粉体再包覆有利于提高粉体的体积电阻，从而提高粉末喷涂的上粉率。
通过实验证明，采用本发明抗暴搪瓷静电粉末及制备方法，在生产中可以得到如下结果：搪瓷静电粉末喷涂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鳞爆。
具体实施方式
下面结合具体实施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，生产抗暴静电搪瓷粉末所使用的原材料的纯度符合工业级的要求。
实施例1，准备如下配比的原材料：含钛/钡搪瓷瓷釉、搪瓷色素、石英粉、硅烷/硅氧烷浓缩油、异辛酸、聚双甲基硅氧烷。其中含钛/钡搪瓷瓷釉91千克，搪瓷色素3千克，石英粉6千克，硅烷/硅氧烷浓缩油100克，异辛酸7克。放入干式球磨机中研磨。研磨粉末颗粒D50在42μm，再在混合粉末中再加入聚双甲基硅氧烷150克，继续研磨到D50在17μm。再加入到加热搅拌器中(120℃)搅拌致使粉末表面有机物完全均化即为完成。通过200目筛即得产品。
实施例2，准备如下配比的原材料：含钛/钡搪瓷瓷釉、搪瓷色素、石英粉、硅烷/硅氧烷浓缩油、异辛酸、聚双甲基硅氧烷。其中含钛/钡搪瓷瓷釉93千克，搪瓷色素2千克，石英粉5千克，硅烷/硅氧烷浓缩油110克，异辛酸8克。放入干式球磨机中研磨。研磨粉末颗粒D50在43μm，再在混合粉末中再加入聚双甲基硅氧烷140克，继续研磨到D50在16μm。再加入到加热搅拌器中(120℃)搅拌致使粉末表面有机物完全均化即为完成。通过200目筛即得产品
方案3，准备如下配比的原材料：含钛/钡搪瓷瓷釉、搪瓷色素、石英粉、硅烷/硅氧烷浓缩油、异辛酸、聚双甲基硅氧烷。其中含钛/钡搪瓷瓷釉95千克，搪瓷色素1千克，石英粉4千克，硅烷/硅氧烷浓缩油120克，异辛酸9克。放入干式球磨机中研磨。研磨粉末颗粒D50在45μm，再在混合粉末中再加入聚双甲基硅氧烷130克，继续研磨到D50在18μm。再加入到加热搅拌器中(120℃)搅拌致使粉末表面有机物完全均化即为完成。通过200目筛即得产品。
实验证明，采用本发明方法生产的抗爆静电搪瓷粉末喷涂在有爆瓷倾向的搪瓷钢板上能防止搪瓷制品的爆瓷。

Claims (2)

1.一种抗爆搪瓷静电粉末，其特征在于组成为：含钛或含钡搪瓷瓷釉、搪瓷色素、石英粉、硅烷和硅氧烷浓缩油、聚双甲基硅氧烷、异辛酸；其中，各组分的质量百分比分别是：含钛或含钡搪瓷瓷釉是91-95％，搪瓷色素是1-3％，石英粉是4-6％，硅烷和硅氧烷浓缩油是0.1-0.12％，聚双甲基硅氧烷是0.13-0.15％；另外，异辛酸则是硅烷和硅氧烷浓缩油质量的7-7.5％，上述组分的总量为100％。
2.一种如权利要求1所述抗爆搪瓷静电粉末的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)制备适用于静电搪瓷粉末喷涂的含钛或含钡搪瓷瓷釉；
(2)再准备如下配比的原材料：含钛或含钡搪瓷瓷釉、搪瓷色素、石英粉、硅烷和硅氧烷浓缩油、聚双甲基硅氧烷、异辛酸；其中，各组分的质量百分比分别是：含钛或含钡搪瓷瓷釉是91-95％，搪瓷色素是1-3％，石英粉是4-6％，硅烷和硅氧烷浓缩油是0.1-0.12％，聚双甲基硅氧烷是0.13-0.15％；另外，异辛酸则是硅烷和硅氧烷浓缩油质量的7-7.5％，上述组分的总量为100％；
(3)先将步骤(2)准备好的原材料中的含钛或含钡搪瓷瓷釉、搪瓷色素、石英粉、硅烷和硅氧烷浓缩油、异辛酸放入干式球磨机中研磨，直到研磨粉末颗粒D50在40-45μm之间；
(4)再在步骤(3)所得的混合粉末中加入聚双甲基硅氧烷继续研磨，研磨到D50在16-18μm之间；
(5)将上一步所得物料放入到120℃的加热搅拌器中搅拌致使粉末表面有机物完全均化即为完成，粉末通过200目筛即得产品。
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