CN109898083B - 一种碳纤维加强搪瓷制品的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种碳纤维加强搪瓷制品的方法，包括基材预处理、涂搪底釉、制作含碳纤维搪瓷釉浆、涂敷搪瓷釉浆、涂敷面釉等过程。本发明通过高强度且成本较低的碳纤维增强搪瓷基材料，使搪瓷基体在断裂过程中发生裂纹偏转；纤维断裂或被拔出的同时，吸收冲击能量，从而增强了搪瓷材料的强度和韧性，同时碳纤维的加入不会影响搪瓷材料的耐高温性能和耐腐蚀性能，使材料整体具有很好的综合性能。
Description
技术领域
本发明涉及搪瓷制品领域，尤其涉及一种碳纤维加强搪瓷制品的方法。
背景技术
搪瓷是金属在其表面涂覆一层或多层无机玻璃质材料，经过高温使其表面涂层融熔，从而发生复杂的物理化学变化，使金属与其表面涂层牢固结合，从而形成的一种复合材料，它同时具有金属材料的机械强度和易加工特性及无机玻璃质材料所具有的耐腐蚀、耐磨、耐热、无毒及丰富的装饰效果。
搪瓷虽然性能优良但也存在其性脆不耐冲击强度不高的缺点，如何克服这些缺点，业者也提出了不少的办法，比如搪瓷完成后对搪瓷品进行热处理，使其表面瓷层微晶化从而增加强度等。但由于效果或者成本的问题都没有实际进入搪瓷的大规模生产。
近年来随着技术的发展，碳纤维这种全新的材料应用越来越广泛，碳纤维具有高强度的特点、成本较低，但也具有不耐高温的缺点，如果将搪瓷与碳纤维复合，克服彼此的弱点，利用碳纤维的高强度，对搪瓷制品增强，具有很广阔的应用前景。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种搪瓷制品强度加强的方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：提供了一种碳纤维加强搪瓷制品的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）对金属基体进行预处理；
（2）对所述金属基体涂搪底釉，在850-900℃下烧结，得到坯体；
（3）称取长石、石英、硼砂、硝酸钾、氟硅酸钠、纯碱、氧化钛；均匀混合，高温熔制，冷却后形成搪瓷釉浆；
（4）向所述搪瓷釉浆中加入5-10wt%的短切碳纤维，混合均匀；
（5）将混有短切碳纤维的搪瓷釉浆涂敷在所述坯体上，烘干；
（6）将烘干的坯体置于容器中，抽真空，加热至搪瓷釉浆熔融，并保持10-100min；
（7）冷却容器温度至室温；
（8）重复步骤（5）-（7），若干次；
（9）将经过步骤（5）-（8）处理的坯体再次涂敷一层步骤（3）制得的搪瓷釉浆作为面釉，并烘干烧成，得到最终制品。
作为一种优选方案，所述步骤（1）中金属基体为搪瓷专用钢或低碳钢方管。
作为一种更优选方案，所述步骤（1）中预处理为除油除锈。
作为一种优选方案，所述步骤（2）中底釉厚80-150mm。
作为一种优选方案，所述步骤（3）中长石为10-25wt%、石英为33-45wt%、硼砂为25-35wt%、硝酸钾为3-6wt%、氟硅酸钠为3-6wt%、纯碱为5-10wt%、氧化钛为3-8wt%。
作为一种优选方案，所述步骤（6）中抽真空后充入保护气体。
作为一种更优选方案，所述步骤（6）中保护气体为氮气。
作为一种更优选方案，所述步骤（6）中加热温度为800-820℃。
作为一种优选方案，所述步骤（8）中重复步骤（5）-（7）一次。
作为一种优选方案，所述步骤（9）中烧成温度为800-820℃。
本发明的有益技术效果在于：提供了一种搪瓷制品强度加强的方法。本发明通过高强度且成本较低的碳纤维增强搪瓷基材料，使搪瓷基体在断裂过程中发生裂纹偏转；纤维断裂或被拔出的同时，吸收冲击能量，从而增强了搪瓷材料的强度和韧性，同时碳纤维的加入不会影响搪瓷材料的耐高温性能和耐腐蚀性能，使材料整体具有很好的综合性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种碳纤维加强搪瓷制品的方法，包括以下步骤：
（1）将搪瓷专用钢（上海宝钢产1.5mm厚搪瓷专用钢BTC1）先制成直径为60mm、长300mm的圆管，之后进行除油除锈预处理；
（2）对搪瓷专用钢制成的圆管涂搪底釉，底釉厚80mm；之后在880℃下烧结，得到坯体；
（3）称取长石12wt%、石英35wt%、硼砂30wt%、硝酸钾6wt%、氟硅酸钠4.5wt%、纯碱7.5wt%、氧化钛5wt%；均匀混合，1200℃熔制，冷却后形成搪瓷釉浆；
（4）向搪瓷釉浆中加入5wt%的短切碳纤维，混合均匀；
（5）将混有短切碳纤维的搪瓷釉浆涂敷在坯体上，烘干；
（6）将烘干的坯体置于容器中，抽真空；之后充入保护气体氮气；之后加热至820℃使搪瓷釉浆熔融，并保持20min；
（7）冷却容器温度至室温；
（8）重复步骤（5）-（7）1次；
（9）将经过步骤（5）-（8）处理的坯体再次涂敷一层步骤（3）制得的搪瓷釉浆作为面釉，并烘干烧成，烧成温度为820℃，得到具有防腐蚀性能的高强度搪瓷管。
实施例2
一种碳纤维加强搪瓷制品的方法，包括以下步骤：
（1）对上海宝钢产牌号为Ｑ235的3.0mm厚的低碳钢方管（规格60×60mm，长1000mm）进行除油除锈预处理；
（2）对低碳钢方管涂搪底釉，底釉厚150mm；之后在880℃下烧结，得到坯体；
（3）称取长石10wt%、石英35wt%、硼砂32wt%、硝酸钾6wt%、氟硅酸钠4.5wt%、纯碱7.5wt%、氧化钛5wt%；均匀混合，1400℃熔制，冷却后形成搪瓷釉浆；
（4）向所述搪瓷釉浆中加入5wt%的短切碳纤维，混合均匀；
（5）将混有短切碳纤维的搪瓷釉浆涂敷在所述坯体上，烘干；
（6）将烘干的坯体置于容器中，抽真空；之后充入保护气体氮气；之后加热至820℃使搪瓷釉浆熔融，并保持20min；
（7）冷却容器温度至室温；
（8）重复步骤（5）-（7）1次；
（9）将经过步骤（5）-（8）处理的坯体再次涂敷一层步骤（3）制得的搪瓷釉浆作为面釉，并烘干烧成，烧成温度为820℃，得到具有耐高温、抗腐蚀性能的高强度搪瓷方管，用作搪瓷结构件。
实施例3
一种碳纤维加强搪瓷制品的方法，包括以下步骤：
（1）将搪瓷专用钢（上海宝钢产1.5mm厚搪瓷专用钢BTC1）先制成直径为60mm、长300mm的圆管，之后进行除油除锈预处理；
（2）对搪瓷专用钢制成的圆管涂搪底釉，底釉厚100mm；之后在900℃下烧结，得到坯体；
（3）称取长石25wt%、石英36wt%、硼砂25wt%、硝酸钾3wt%、氟硅酸钠3wt%、纯碱5wt%、氧化钛3wt%；均匀混合，1200℃熔制，冷却后形成搪瓷釉浆；
（4）向搪瓷釉浆中加入10wt%的短切碳纤维，混合均匀；
（5）将混有短切碳纤维的搪瓷釉浆涂敷在坯体上，烘干；
（6）将烘干的坯体置于容器中，抽真空；之后充入保护气体氮气；之后加热至820℃使搪瓷釉浆熔融，并保持10min；
（7）冷却容器温度至室温；
（8）重复步骤（5）-（7）2次；
（9）将经过步骤（5）-（8）处理的坯体再次涂敷一层步骤（3）制得的搪瓷釉浆作为面釉，并烘干烧成，烧成温度为820℃，得到具有防腐蚀性能的高强度搪瓷管。
实施例4
一种碳纤维加强搪瓷制品的方法，包括以下步骤：
（1）将搪瓷专用钢（上海宝钢产1.5mm厚搪瓷专用钢BTC1）先制成直径为60mm、长300mm的圆管，之后进行除油除锈预处理；
（2）对搪瓷专用钢制成的圆管涂搪底釉，底釉厚80mm；之后在860℃下烧结，得到坯体；
（3）称取长石10wt%、石英45wt%、硼砂25wt%、硝酸钾3wt%、氟硅酸钠4wt%、纯碱10wt%、氧化钛3wt%；均匀混合，1200℃熔制，冷却后形成搪瓷釉浆；
（4）向搪瓷釉浆中加入5wt%的短切碳纤维，混合均匀；
（5）将混有短切碳纤维的搪瓷釉浆涂敷在坯体上，烘干；
（6）将烘干的坯体置于容器中，抽真空；之后充入保护气体氮气；之后加热至810℃使搪瓷釉浆熔融，并保持50min；
（7）冷却容器温度至室温；
（8）重复步骤（5）-（7）2次；
（9）将经过步骤（5）-（8）处理的坯体再次涂敷一层步骤（3）制得的搪瓷釉浆作为面釉，并烘干烧成，烧成温度为810℃，得到具有防腐蚀性能的高强度搪瓷管。
实施例5
一种碳纤维加强搪瓷制品的方法，包括以下步骤：
（1）对上海宝钢产牌号为Ｑ235的3.0mm厚的低碳钢方管（规格60×60mm，长1000mm）进行除油除锈预处理；
（2）对低碳钢方管涂搪底釉，底釉厚150mm；之后在860℃下烧结，得到坯体；
（3）称取长石10wt%、石英33wt%、硼砂35wt%、硝酸钾3wt%、氟硅酸钠6wt%、纯碱5wt%、氧化钛8wt%；均匀混合，1400℃熔制，冷却后形成搪瓷釉浆；
（4）向所述搪瓷釉浆中加入7wt%的短切碳纤维，混合均匀；
（5）将混有短切碳纤维的搪瓷釉浆涂敷在所述坯体上，烘干；
（6）将烘干的坯体置于容器中，抽真空；之后充入保护气体氮气；之后加热至800℃使搪瓷釉浆熔融，并保持100min；
（7）冷却容器温度至室温；
（8）重复步骤（5）-（7）3次；
（9）将经过步骤（5）-（8）处理的坯体再次涂敷一层步骤（3）制得的搪瓷釉浆作为面釉，并烘干烧成，烧成温度为800℃，得到具有耐高温、抗腐蚀性能的高强度搪瓷方管，用作搪瓷结构件。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。
Claims (8)
1.一种碳纤维加强搪瓷制品的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）对金属基体进行预处理；
（2）对所述金属基体涂搪底釉，在850-900℃下烧结，得到坯体；
（3）称取长石、石英、硼砂、硝酸钾、氟硅酸钠、纯碱、氧化钛；均匀混合，高温熔制，冷却后形成搪瓷釉浆；
（4）向所述搪瓷釉浆中加入5-10wt%的短切碳纤维，混合均匀；
（5）将混有短切碳纤维的搪瓷釉浆涂敷在所述坯体上，烘干；
（6）将烘干的坯体置于容器中，抽真空，充入保护气体；加热至搪瓷釉浆熔融，并保持10-100min；所述保护气体为氮气；
（7）冷却容器温度至室温；
（8）重复步骤（5）-（7），若干次；
（9）将经过步骤（5）-（8）处理的坯体再次涂敷一层步骤（3）制得的搪瓷釉浆作为面釉，并烘干烧成，得到最终制品。
2.根据权利要求1所述的碳纤维加强搪瓷制品的方法，其特征在于：所述步骤（1）中金属基体为搪瓷专用钢或低碳钢方管。
3.根据权利要求2所述的碳纤维加强搪瓷制品的方法，其特征在于：所述步骤（1）中预处理为除油除锈。
4.根据权利要求1所述的碳纤维加强搪瓷制品的方法，其特征在于：所述步骤（2）中底釉厚80-150mm。
5.根据权利要求1所述的碳纤维加强搪瓷制品的方法，其特征在于：所述步骤（3）中长石为10-25wt%、石英为33-45wt%、硼砂为25-35wt%、硝酸钾为3-6wt%、氟硅酸钠为3-6wt%、纯碱为5-10wt%、氧化钛为3-8wt%。
6.根据权利要求1所述的碳纤维加强搪瓷制品的方法，其特征在于：所述步骤（6）中加热温度为800-820℃。
7.根据权利要求1所述的碳纤维加强搪瓷制品的方法，其特征在于：所述步骤（8）中重复步骤（5）-（7）一次。
8.根据权利要求1所述的碳纤维加强搪瓷制品的方法，其特征在于：所述步骤（9）中烧成温度为800-820℃。
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