CN108793743A - 一种用于船体金属外表面防腐的釉料及其烧结工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于船体金属外表面防腐的釉料及其烧结工艺。本发明的用于钢铁金属外表面防腐的釉料，包括底釉和面釉，其中，所述底釉包含：25‑35重量份的石英，20‑30重量份的长石以及40‑50重量份的粘土；所述面釉包含：45‑55重量份的高岭土，30‑40重量份的石英砂以及10‑20重量份的熔块。本发明的釉料配方使得钢铁釉面光滑，在船舶行驶中可自洁，且釉料不会对环境造成污染；由于钢铁表面烧结釉面，强度(硬度)大大高于传统涂料，附着性耐磨性优越，按预计使用寿命长达50年或者更长，远远高于各类防锈漆，从而降低费用。

Description

一种用于船体金属外表面防腐的釉料及其烧结工艺
技术领域
本发明涉及一种釉料及其烧结工艺，更具体地说，本发明涉及一种用于船体金属外表面防腐的釉料及其烧结工艺。
背景技术
人类在江河湖海中的活动，势必要借助船舶、码头及其它很多涉水钢铁构件。现在的船舶已基本上告别了木质船体时代而进入金属构架和复合材料时代。而金属构架船体的涉水防腐问题是一大世界性难题。无论人们采取怎样的防腐措施，都离不开施用涂料。这里一个关键字是“涂”，也就是说所有防腐用料既然是涂上去的，到一定时间一定会脱落，有些涂料可保留数年，有些涂料仅仅数月就局部脱落。而涂上去的东西无论是有机锡类自抛光涂料还是氧碳树脂涂料，或者是环氧富锌底漆，脱落了势必影响水域环境，且影响时效，更影响美观，还牵扯到巨大的后续费用等等。因此，急需对传统的涂料进行革新、改造，开发一种“烧结釉面”，替代传统统“涂”料，其可延长涉水钢铁构件的使用寿命。。
发明内容
鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于船体金属外表面防腐的釉料及其烧结工艺，其能解决涉水金属构件的寿命问题，解决影响环境的问题。
为了达到上述目的，本发明提供一种用于船体金属外表面防腐的釉料，包括底釉和面釉，所述底釉包含：25-35重量份的石英，20-30重量份的长石以及40-50重量份的粘土；所述面釉包含：45-55重量份的高岭土，30-40重量份的石英砂以及10-20重量份的熔块。
在本发明所述的一种用于船体金属外表面防腐的釉料中，所述底釉包含：27-32重量份的石英，23-28重量份的长石，42-48重量份的粘土；所述面釉包含：47-53重量份的高岭土，32-38重量份的石英砂，13-18重量份的熔块。
在本发明所述的一种用于船体金属外表面防腐的釉料中，所述底釉中石英、长石与粘土的质量比为30:25:45；所述面釉中高岭土、石英砂与熔块的质量比为50∶35∶15。
在本发明所述的一种用于船体金属外表面防腐的釉料中，所述面釉中还含有纳米Ag/Zn复合抗菌剂。
在本发明所述的一种用于船体金属外表面防腐的釉料中，所述面釉包含0.3-0.5重量份的纳米Ag/Zn复合抗菌剂。
为了达到上述目的，本发明提供一种船舶，其包括船体，所述船体的金属外表面涂覆有根据本发明上述所述的釉料。
在本发明所述的一种船舶中，所述釉料中的底釉的厚度为0.3-0.5mm，面釉的厚度为0.5-0.8mm。
为了达到上述目的，本发明还提供一种船体金属外表面防腐的釉料的烧结工艺，包括以下步骤：1)制备底釉浆：将底釉各原料研磨，得到200-400目粉末，加入溶剂混匀，得到底釉浆；2)制备面釉浆：将面釉各原料研磨，得到200-400目粉末，加入溶剂混匀，得到面釉浆；3)在用于制作船体的各金属板块边缘预留焊接口作为免涂部分，用覆盖物覆盖免涂部分；4)将底釉浆施于金属板块表面，然后将面釉浆施于底釉浆之上；5)将施釉后的金属板块于800-850℃烧制低于10分钟；6)冷却后将各个金属板块焊接，对焊接口涂釉，局部800-850℃烧结。
在本发明所述的一种船体金属外表面防腐的釉料的烧结工艺中，步骤6)中采用四喷头组合氧气焊枪使得局部830-850℃高温烧结。
在本发明所述的一种船体金属外表面防腐的釉料的烧结工艺中，所述溶剂为水，所述溶剂的重量为底釉或面釉总重量的60-70％。
本发明的有益效果：
本发明的釉料配方使得钢铁釉面光滑，在行驶中可自洁，且釉料不会对环境造成污染；
由于钢铁表面烧结釉面，强度(硬度)大大高于传统涂料，附着性耐磨性优越，按预计使用寿命长达50年或者更长，远远高于各类防锈漆，从而降低费用；
对于局部受到意外小面积的釉体损伤，在船舶检修过程中均可复涂复烧，恢复使用；
本发明的釉料不褪色，耐候性强；耐酸碱性強，绝缘，不可燃。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明内容。
本发明的用于船体金属外表面防腐的釉料包括底釉和面釉，其中底釉包含石英、长石与粘土；所述面釉包含高岭土、石英砂与熔块；所述底釉中石英的量为25-35重量份，优选为27-32重量份；所述长石的量为20-30重量份，优选为23-28重量份；所述粘土的量为40-50重量份，优选为42-48重量份；所述面釉中高岭土的量为45-55重量份，优选为47-53重量份；石英砂的量为30-40，优选为32-38重量份；熔块的量为10-20重量份，优选为13-18重量份。
更优选地，所述底釉中石英、长石与粘土的质量比为30∶25∶45；所述面釉中高岭土、石英砂与熔块的质量比为50∶35∶15。
石英是主要造岩矿物之一，一般指低温石英(α-石英)，是石英族矿物中分布最广的一个矿物。主要成分是SiO2，无色透明，常含有少量杂质成分，而变为半透明或不透明的晶体，质地坚硬。石英是一种物理性质和化学性质均十分稳定的矿产资源，晶体属三方晶系的氧化物矿物。石英块又名硅石，主要是生产石英砂(又称硅砂)的原料，也是石英耐火材料和烧制硅铁的原料。石英是由二氧化硅组成的矿物，化学式SiO2。纯净的石英无色透明，因含微量色素离子或细分散包裹体，或存在色心而呈各种颜色，并使透明度降低。具玻璃光泽，断口呈油脂光泽。硬度7，无解理，贝壳状断口。比重2.65。具压电性。
长石是地表岩石最重要的造岩矿物。长石是长石族矿物的总称，它是一类常见的含钙、钠和钾的铝硅酸盐类造岩矿物。长石是一种含有钙、钠、钾的铝硅酸盐矿物。它有很多种，如钠长石、钙长石、钡长石、钡冰长石、微斜长石、正长石，透长石等。它们都具有玻璃光泽，颜色多种多样。有无色的、有白色、黄色、粉红色、绿色、灰色，黑色等。有些透明，有些半透明。长石本身应该是无色透明的，之所以有色或不完全透明，是因为含有其他杂质。有些成块状、有些成板状、有些成柱状或针状等。富含钾或钠的长石主要用于陶瓷工业、玻璃工业及搪瓷工业。本领域技术人员可以根据本发明的教导来选择适当的长石，例如可以采用钾长石和钠长石。
粘土是颗粒非常小的(<2μm)可塑的硅铝酸盐。除了铝外，黏土还包含少量镁、铁、钠、钾和钙，是一种重要的矿物原料。黏土一般由硅铝酸盐矿物在地球表面风化后形成。但是有些成岩作用也会产生黏土。在这些过程中黏土的出现可以作为成岩作用进展的指示。黏土是一种重要的矿物原料。由多种水合硅酸盐和一定量的氧化铝、碱金属氧化物和碱土金属氧化物组成，并含有石英、长石、云母及硫酸盐、硫化物、碳酸盐等杂质。黏土矿物的颗粒细小，常在胶体尺寸范围内，呈晶体或非晶体，大多数是片状，少数为管状、棒状。黏土矿物用水湿润后具有可塑性，在较小压力下可以变形并能长久保持原状，而且比表面积大，颗粒上带有负电性，因此有很好的物理吸附性和表面化学活性，具有与其他阳离子交换的能力。
高岭土是一种非金属矿产，是一种以高岭石族粘土矿物为主的粘土和粘土岩。高岭土是自然界常见的、非常重要的一种粘土矿物，是在缺少碱金属和碱土金属的酸性介质中，由火成岩和变质岩中的长石或其他硅酸盐矿物经风化作用形成。其质纯的高岭土呈洁白细腻、松软土状，具有良好的可塑性和耐火性等理化性质。其矿物成分主要由高岭石、埃洛石、水云母、伊利石、蒙脱石以及石英、长石等矿物组成。高岭土用途十分广泛。
石英砂是石英石经破碎加工而成的石英颗粒。石英石是一种非金属矿物质，是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO2。石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状，莫氏硬度7。石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO2，石英砂的颜色为乳白色、或无色半透明状，硬度7，性脆无解理，贝壳状断口，油脂光泽，密度为2.65，堆积密度(1-20目为1.6～1.8)，20-200目为1.5，其化学、热学和机械性能具有明显的异向性，不溶于酸，微溶于KOH溶液，熔点1750℃。
熔块是一种混合原料，添加熔块主要是增加成品釉面玻璃体光洁度。熔块为本领域技术人员所熟知，例如其主要可包含钾长石、明辉石和硅石等成分，各成分的含量也为本领域技术人员所熟知。在本发明中，用在船体上，熔块可增加船体的自洁功能。
采用本发明的釉料涂覆船体外表面的烧结工艺中，分别将底釉与面釉的各成分研磨，研磨的种类有磁力研磨、振动研磨、离心研磨、滚筒研磨与球磨等，其中球磨采用下落的研磨体(如钢球、鹅卵石等)的冲击作用以及研磨体与球磨内壁的研磨作用而将物料粉碎并混合。
研磨后得到的粉末粒径为200-400目，优选为250-325目；之后加入溶剂，溶剂可分为软熔剂和硬熔剂。前者包括Na2O、K2O、Li2O、PbO与水，大部分金属属于R2O族，它们能在低温下起助熔作用。后者包括Na2O、MgO、ZnO等属于RO族，它们在高温下起起助熔作用；所述溶剂的重量为底釉或面釉总重量的60-70％。
当采用覆盖物将用于制作船体的各金属板块边缘预留焊接口作为免涂部分覆盖用时，覆盖物可以为玻璃纤维、尼龙或胶带等。
将施釉后的金属板块于800-850℃，优选830-850℃烧制低于10分钟，若超过10分钟，对金属板有影响；烧制时间优选为4-8分钟。
实施例1
称取底釉原料：30g石英，25g长石与45g粘土混合均匀，往上述混合物中加入65g水，球磨成釉浆，得到底釉浆；
称取面釉原料：50g高岭土，35g石英砂与15g熔块混合混匀，往上述混合物中加入60g水，球磨成釉浆，得到面釉浆；
在钢铁边缘预留焊接口作为免涂部分，用胶带沾贴免涂部分；将底釉浆喷于钢材表面，布釉厚度为0.3-0.5mm；将面釉浆喷在施好底釉的钢材表面，布釉厚度为0.5-0.8mm；将施釉后的钢铁于850℃烧制9分钟；冷却后将钢铁焊接，对焊接口涂釉，局部830-850℃烧结。
实施例2
称取底釉原料：32g石英，22g长石与46g粘土混合均匀，往上述混合物中加入65g水，球磨成釉浆，得到底釉浆；
称取面釉原料：52g高岭土，36g石英砂、11.5g熔块和0.5g纳米Ag/Zn复合抗菌剂混合混匀，往上述混合物中加入65g水，球磨成釉浆，得到面釉浆；
在钢铁边缘预留焊接口作为免涂部分，用胶带沾贴免涂部分；将底釉浆喷于钢材表面，布釉厚度为0.3-0.5mm；将面釉浆喷在施好底釉的钢材表面，布釉厚度为0.5-0.8mm；将施釉后的钢铁于840℃烧制8分钟；冷却后将钢铁焊接，对焊接口涂釉，局部830-850℃烧结。
实施例3
称取底釉原料：28g石英，30g长石与42g粘土混合均匀，往上述混合物中加入65g水，球磨成釉浆，得到底釉浆；
称取面釉原料：48g高岭土，40g石英砂与12g熔块混合混匀，往上述混合物中加入70g水，球磨成釉浆，得到面釉浆；
在钢铁边缘预留焊接口作为免涂部分，用胶带沾贴免涂部分；将底釉浆喷于钢材表面，布釉厚度为0.3-0.5mm；将面釉浆喷在施好底釉的钢材表面，布釉厚度为0.5-0.8mm；将施釉后的钢铁于850℃烧制5分钟；冷却后将钢铁焊接，对焊接口涂釉，局部830-850℃烧结。
将上述实施例制得的钢铁成品进行测试，其中耐温循环采用高低温箱在-20℃-1000℃测试100次，关于硬度测试为本领域技术人员所熟知，在此不作赘述。
表1将上述实施例1-3制得的钢铁成品性能测试表
耐碱性溶液腐蚀性能的测定：
本发明提供的釉面的化学稳定性采用GB/T 5003-1999方法测定，具体测试方法如下：
1、取形状大小相同、表面没有裂纹、缺釉、釉薄等缺陷的钢铁板材作为试样进行试验。
2、用水将试样清洗干净、晾干，保持清洁备用。
3、将10％氯化铵、10％氢氧化钾溶液分别各注入五件被测试样品内，使液面为试验容积的1/2。
4、将试样加盖在20℃±5℃的温度下进行腐蚀。
5、试验耐家用化学药品腐蚀性能时，使试验溶液与试样接触24h。
6、试验耐碱腐蚀性时，使试验液与试样接触96h，每天轻微搅动试验液一次，48h后更换溶液，再过48h后将试验液倒出。
7、将试样放入1％乙酸水溶液中浸泡30min，然后用水冲洗干净、晾干。
8、将试样放入约100℃的烘箱内烘干，取出后冷至室温。
目视检验:将釉面有明显腐蚀效应和无明显腐蚀效应的试样区分开来，目检时，眼睛距离釉面约250mm，在自然光下或再人工照明下均可。
实施例1-3经目检无明显腐蚀效应；将实施例1-3试样用HB铅笔在釉面上画多条线，然后用蘸过蒸馏水或去离子水的棉布拧干后湿擦线条，可以擦掉为A级，擦不掉为B级。实施例1-3采用铅笔试验后均可以擦掉，因此为A级。因此可知，实施例1-3的成品具有较高的化学稳定性。

Claims (10)

1.一种用于船体金属外表面防腐的釉料，所述釉料包括底釉和面釉，其中所述底釉包含：25-35重量份的石英，20-30重量份的长石以及40-50重量份的粘土；所述面釉包含：45-55重量份的高岭土，30-40重量份的石英砂以及10-20重量份的熔块。
2.根据权利要求1所述的一种用于船体金属外表面防腐的釉料，其特征在于，所述底釉包含：27-32重量份的石英，23-28重量份的长石，42-48重量份的粘土；所述面釉包含：47-53重量份的高岭土，32-38重量份的石英砂，13-18重量份的熔块。
3.根据权利要求2所述的一种用于船体金属外表面防腐的釉料，其特征在于，所述底釉中石英、长石与粘土的质量比为30∶25∶45；所述面釉中高岭土、石英砂与熔块的质量比为50∶35∶15。
4.根据权利要求1所述的一种用于船体金属外表面防腐的釉料，其特征在于，所述面釉中还含有纳米Ag/Zn复合抗菌剂。
5.根据权利要求4所述的一种用于船体金属外表面防腐的釉料，其特征在于，所述面釉包含0.3-0.5重量份的纳米Ag/Zn复合抗菌剂。
6.一种船舶，其包括船体，所述船体的金属外表面涂覆有根据权利要求1-5的釉料。
7.根据权利要求6所述的船舶，其中所述釉料中的底釉的厚度为0.3-0.5mm，面釉的厚度为0.5-0.8mm。
8.一种利用根据权利要求1-5的釉料来涂覆船体金属外表面的烧结工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)制备底釉浆：将底釉各原料研磨，得到200-400目粉末，加入溶剂混匀，得到底釉浆；
2)制备面釉浆：将面釉各原料研磨，得到200-400目粉末，加入溶剂混匀，得到面釉浆；
3)在用于制作船体的各金属板块边缘预留焊接口作为免涂部分，用覆盖物覆盖免涂部分；
4)将底釉浆施于金属板块表面，待自然干燥，然后将面釉浆施于底釉浆之上；
5)将施釉后的金属板块于800-850℃烧制低于10分钟；
6)冷却后将各个金属板块焊接，对焊接口涂釉，局部800-850℃烧结。
9.根据权利要求8所述的烧结工艺，其特征在于，步骤6)中采用四喷头组合氧气焊枪使得局部830-850℃高温烧结。
10.根据权利要求8所述的烧结工艺，其特征在于，所述溶剂为水，所述溶剂的重量为底釉或面釉总重量的60-70％。
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