CN108069608B

CN108069608B - 一种耐碱瓷釉

Info

Publication number: CN108069608B
Application number: CN201711452019.XA
Authority: CN
Inventors: 徐仲敏; 王静; 孙金红
Original assignee: Zibo Tuijin Chemical Machinery Co ltd
Current assignee: Zibo Tuijin Chemical Machinery Co ltd
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2020-11-27
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: CN108069608A

Abstract

本发明公开了一种耐碱瓷釉，各组份质量百分比为：SiO₂：55％～66％；B₂O₃：10％～15％；Li₂O：6～8％；Na₂O 4～5％；K₂O：4～5％；CoO：0.6％～0.9％；ZrO₂：3％～10％；AL₂O₃：3～5％；粘土：3～5％。本发明极大地提高瓷釉的耐碱性能。

Description

一种耐碱瓷釉

技术领域

本发明涉及釉料领域，具体涉及一种耐碱瓷釉。

背景技术

搪瓷釉是把硅酸盐、氧化物等无机粉末高温熔化后覆盖在坯体外面的一种材料。瓷釉的组成一般属于硅酸盐玻璃，硅含量在65％以上，有着高度的耐腐蚀性和耐磨性，表面光洁度好，易洗涤。

搪瓷釉与一般的陶瓷涂层不同，其突出的特点是具有玻璃属性，属于远程无序和近程有序，其中存在一定数量及大小的较有规则的微小区域，因此具有微观不均匀性。

搪瓷的发展有几千年的历史，最初的搪瓷是作为工艺品而被少数人所使用。随着工艺技术的不断发展，开创了搪瓷发展的新纪元，各类金属材料和瓷釉的推广运用，也加快了搪瓷工业的发展。搪瓷的出现极大的改善了金属材料的使用寿命，扩大了其使用范围，并赋予了金属材料一系列优良的性能，如耐腐蚀性，耐候性，装饰性，耐热性，阻燃性等。搪瓷钢板是搪瓷材料中非常重要的一支，广泛应用于地铁、隧道、候车亭、展览馆等城市公共服务领域，屋面建筑材料、装饰材料等领域。

涂漆和塘瓷着瓷方法可赋予金属各种性能，诸如耐腐蚀性，耐化学性，耐候性和装饰性，而且可以改良其使用寿命，而塘瓷着瓷金属相比在许多方面是更加优异的，例如硬度，耐候性，清洗复原性，耐热性和阻燃性，但是也存在相应问题，即生产成本昂贵且塘瓷层容易剥离。

特别的，目前国内搪玻璃瓷釉现状是：

搪玻璃行业目前用的瓷釉均为通用耐酸瓷釉，其耐碱性不能满足碱介质用户的要求，普通耐酸釉的耐碱腐蚀指标是7g/24h·m³。只能满足60℃以下的弱碱介质的应用。对于60℃以上的强碱介质客户，需要专门的耐碱瓷釉。

因此一种较高质量的耐碱瓷釉成为一种迫切需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种耐碱瓷釉，能够满足60℃以上温度情况下的耐碱型介质的需求，极大地提高瓷釉的耐碱性能。

本发明要解决的技术问题的技术方案是：

一种耐碱瓷釉，包含以下质量配比的组份，

SiO2 55％～66％；

B2O3 10％～15％；

Li2O 6～8％；

Na2O 4～5％；

K2O 4～5％；

CoO 0.6％～0.9％；

ZrO2 3％～10％；

AL2O3 3～5％；

粘土 3～5％。

更优的，所述Li₂O的质量百分比为8％。

更优的，所述Na₂O的质量百分比为5％。

更优的，所述K₂O的质量百分比为5％。

更优的，所述CoO的质量百分比为0.8％。

更优的，所述ZrO₂的质量百分比为5％。

更优的，所述AL₂O₃的质量百分比为5％。

更优的，所述粘土的质量百分比为3％。

更优的，所述SiO₂的质量百分比为60％。

更优的，所述B₂O₃的质量百分比为12％。

本发明的优异效果：

1、研究实验发现，二氧化锆能极大地提高瓷釉的耐碱性能。

2、作为一个专门耐碱瓷釉的配方其耐碱指标能达到0.76g/24h·m³，但其耐酸性能指标大幅度下降1.15g/24h·m³(建议此配方的瓷釉不用于酸性介质)。

3、近几年，碱性介质的客户有了专门的耐碱瓷釉的反应釜，大大提高了生产效率，为用户带来了可观的效益，并带来了一定的社会效益。

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本发明的技术内容，本领域的技术人员可由本说明书揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点和功效。本发明亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同的观点和应用，在不违背本发明的精神下进行各种修饰和变更。

概略而言，耐碱瓷釉是用各种矿物原料和化工原料，经配料、熔融或研磨等加工工序制成釉浆或釉粉。

将组成本发明耐碱瓷釉的各种原料按配方准确称量、混匀。有人工配料和机械配料两种。人工配料需进行交叉拌、筛操作，机械配料直接在配料机内进行旋转拌合。为提高配合料质量和熔融质量，需控制配合料含水量。

充分混匀的配合料在高温下，通过一系列物理化学反应，熔制并急冷成性能稳定的搪瓷釉。熔制搪瓷釉的窑炉主要有坩埚炉、池炉和回转炉3种。

①坩埚炉,又称圆炉，采用间歇作业方式。配合料在坩埚中熔融，经高温完成熔制过程。一座窑炉中可放置多只坩埚，分别熔制不同的瓷釉，但产量小，热效率低。

②池炉，采用连续作业方式。配合料直接投入炉中进行高温熔制。熔制好的釉料由池炉另一端小孔流出，急冷成粒(片)。池炉熔制产量大，热效率高，能稳定作业，但在同一时间内只能熔制单一品种的搪瓷釉。

③回转炉，配合料投入旋转的水平横卧体炉中熔制。燃料由筒体炉一端直接喷射在翻转的配合料上，使之熔融，间歇操作。该方式产量大，热耗低，熔制的质量较均匀。

将搪瓷釉块研磨成釉浆或釉粉。釉浆用于浸渍涂搪、喷搪、电泳或静电喷涂。釉粉用于喷搪、洒粉搪或静电喷涂等。常用的研磨设备是间歇式球磨机。球磨机的内衬和球石常用石英、硬质陶瓷或刚玉质材料制成。

本发明的一种耐碱瓷釉，包含以下质量百分比的组份，

SiO2 55％～66％；

B2O3 10％～15％；

Li2O 6～8％；

Na2O 4～5％；

K2O 4～5％；

CoO 0.6％～0.9％；

ZrO2 3％～10％；

AL2O3 3～5％；

粘土 3～5％。

二氧化硅的化学式为SiO₂，化学术语，纯的二氧化硅无色，常温下为固体，不溶于水。不溶于酸，但溶于氢氟酸及热浓磷酸，能和熔融碱类起作用。自然界中存在有结晶二氧化硅和无定形二氧化硅两种。二氧化硅用途很广泛，主要用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、气凝胶毡、硅铁、型砂、单质硅、水泥等，在古代，二氧化硅也用来制作瓷器的釉面和胎体。一般的石头主要由二氧化硅、碳酸钙构成。

在本发明各组分质量百分比中，SiO₂较优的质量百分比为60％。

三氧化二硼(化学式：B₂O₃)又称氧化硼，是硼最主要的氧化物。氧化硼为无色玻璃状晶体或粉末。质硬且脆，表面有滑腻感，无味。对热稳定，白热时，也不为碳所还原，但碱金属以及镁、铝皆能使之还原为单体硼。在600℃左右时，变为粘性很大的液体。硼酸酐在空气中可很强地吸水，而生成硼酸。可溶于酸、乙醇、热水中，微溶于冷水。氧化硼可与若干金属氧化物化合而形成具有特征颜色的硼玻璃。能与碱金属、铜、银、铅、砷、锑、铋氧化物完全混溶。在温度较低时，H₃BO₃脱水可得到三氧化二硼晶体。此晶体含有BO4四面体结构单元，密度1.805g/cm，熔点为450℃。玻璃状氧化硼的密度1.795g/cm，温度升高时逐渐软化，当达到赤热高温时即成为液态，沸点在1500℃。

在本发明各组分质量百分比中，B₂O₃较优的质量百分比为12％。

氧化锂(Lithium oxide)，分子式为Li₂O，分子量为29.88。是锂最常见的氧化物，它被广泛用作玻璃的组分。白色粉末或硬壳状固体，离子化合物，相对密度为2.013g/cm3，熔点为1567℃(1840K)，沸点为2600℃，1000℃以上开始升华，它是第一主族(IA)(碱金属)中各元素氧化物中熔点最高的。易潮解，溶于水，生成强碱性的LiOH。

在本发明各组分质量百分比中，Li₂O较优的质量百分比为8％。

Na₂O氧化钠(化学式Na2O，式量61.9789，英文别名：sodium oxide，类别氧化物)，白色无定形片状或粉末。对湿敏感。在暗红炽热时熔融，遇水起剧烈化合反应，形成氢氧化钠。相对密度2.27。不燃，具腐蚀性、强刺激性，可致人体灼伤。对人体有强烈刺激性和腐蚀性。

在本发明各组分质量百分比中，所述Na₂O较优的质量百分比为5％。

K₂O氧化钾(potassium oxide)分子式为K₂O，无色立方晶体。密度2.32g/cm3，350℃分解，易潮解，易溶于水并跟水化合生成氢氧化钾。主要用于无机工业，是制造各种钾盐如氢氧化钾、硫酸钾、硝酸钾、氯酸钾、红矾钾等的基本原料。氧化钾为白色粉末，溶于水生成氢氧化钾，并放出大量热。在空气流中加热能被氧化成过氧化钾或超氧化钾，易吸收空气中的二氧化碳成为碳酸钾。与酸反应可以生成相应的钾盐。氧化钾的化学性质与氧化钠相似，但在空气中不易氧化。

在本发明各组分质量百分比中，所述K₂O较优的质量百分比为5％。

氧化亚钴CoO是钴的一种低价氧化物，由于制法和纯度的不同而呈现灰绿色、褐色、粉红色、暗灰色。氧化亚钴的理论含钴量为78.65％，含氧量为21.35％，熔点为1935℃密度5.7～6.79/cm3。CoO晶体为面心立方，晶格常数a＝4.24x10—10m。灰绿色的CoO粉末在空气中易变成褐色，粉红色的CoO粉末在空气中较稳定，即使长时间放置也不会生成高价氧化物。在高温下氧化亚钴中钴能够与氧离解，1000℃时离解压为3.36x10-12大气压。加热条件下氧化亚钴易被H2、C或Co还原成单质钴。氧化亚钴能溶于酸、碱中，不溶于水、醇和氨水。加水后变成红色。用氧化亚钴与二氧化硅、氧化铝或氧化锌在高温下反应，能制成多种颜料。

搪瓷材料中加入氧化钴后，可耐腐蚀和提高耐磨度。在各种建材和日用陶瓷中，用氧化钴制成蓝色的颜料或釉料涂于陶瓷制品，经焙烧后呈现了鲜艳的陶瓷品，更具有艺术性。

在本发明各组分质量百分比中，所述CoO较优的质量百分比为0.8％。

二氧化锆(化学式：ZrO₂)是锆的主要氧化物，通常状况下为白色无臭无味晶体，难溶于水、盐酸和稀硫酸。一般常含有少量的二氧化铪。化学性质不活泼，且具有高熔点、高电阻率、高折射率和低热膨胀系数的性质，使它成为重要的耐高温材料、陶瓷绝缘材料和陶瓷遮光剂，亦是人工钻的主要原料。能带间隙大约为5-7eV。因为氧化锆的折射率大、熔点高、耐蚀性强，故用于窑业原料。压电陶瓷制品有滤波器、扬声器超声波水声探测器等。还有日用陶瓷(工业陶瓷釉药)、贵重金属熔炼用的锆砖及锆管等。纳米级氧化锆还可以用作抛光剂、磨粒、压电陶瓷、精密陶瓷、陶瓷釉料和高温颜料的基质材料。

在本发明各组分质量百分比中，所述ZrO₂较优的质量百分比为5％。

氧化铝(Aluminium oxide/Aluminum oxide，化学式)是一种高硬度的化合物，熔点为2054℃，沸点为2980℃，在高温下可电离的离子晶体，常用于制造耐火材料。

工业AL₂O₃是由铝矾土(AL₂O₃·3H2O)和硬水铝石制备的，对于纯度要求高的AL₂O₃，一般用化学方法制备。AL₂O₃有许多同质异晶体，目前已知的有10多种，主要有3种晶型，即γ-AL₂O₃、β-AL₂O₃、α-AL₂O₃(刚玉)。其中结构不同性质也不同，在1300℃以上的高温时几乎完全转化为α-AL₂O₃。

氧化铝分为煅烧氧化铝和普通工业氧化铝，煅烧氧化铝是生产仿古砖的必备原料，而工业氧化铝则可用于生产微晶石，在传统釉料中，氧化铝常用作增白。由于仿古砖和微晶石受到了市场青睐，氧化铝的用量也是逐年增长。

因此，氧化铝陶瓷在陶瓷行业中应运而生--氧化铝陶瓷是一种以AL₂O₃为主要原料,以刚玉为主晶相的陶瓷材料.因其具有机械强度高,硬度大,高频介电损耗小,高温绝缘电阻高,耐化学腐蚀性和导热性良好等优良综合技术性能等优势。

在本发明各组分质量百分比中，所述AL₂O₃较优的质量百分比为5％。

黏土是含沙粒很少、有黏性的土壤，水分不容易从中通过才具有较好的可塑性。一般的粘土都由硅酸盐矿物在地球表面风化后形成，一般在原地风化，颗粒较大而成分接近原来的石块的，称为原生黏土或者是一次黏土。这种黏土的成分主要为氧化硅与氧化铝，色白而耐火，为配制瓷土之主要原料。

在本发明各组分质量百分比中，所述粘土较优的质量百分比为3％。

Claims

1.一种耐碱瓷釉，其特征在于：

各组份质量百分比为：

耐碱瓷釉用于反应釜。

2.根据权利要求1的一种耐碱瓷釉，其特征在于：

所述Li₂O的质量百分比为8％。

3.根据权利要求1所述的一种耐碱瓷釉，其特征在于：

所述CoO的质量百分比为0.8％。

4.根据权利要求1所述的一种耐碱瓷釉，其特征在于：

所述粘土的质量百分比为3％。