CN110342960A - 一种搪瓷石墨炊具的制备工艺及搪瓷石墨炊具 - Google Patents

一种搪瓷石墨炊具的制备工艺及搪瓷石墨炊具 Download PDF

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Abstract

一种搪瓷石墨炊具的制备工艺，包括以下步骤：步骤一、将石墨加工成石墨炊具胚体；步骤二、在石墨炊具胚体的表面均匀涂覆结合剂，再经高温烧结后在石墨炊具胚体表面形成中间结合层；步骤三、在中间结合层的表面搪瓷，制得搪瓷石墨炊具；其中，所述步骤二中的结合剂是由钛粉或硅粉或钛粉与硅粉的混合粉剂、高纯度酒精、酚醛树脂和石墨粉按照3:4:2:1的质量比均匀混合制得的混合溶液。本发明将搪瓷工艺运用到石墨炊具中，在石墨炊具表面形成一层搪瓷层，进而提高石墨炊具的表面强度，形成表面保护层，避免烹饪过程中金属炊具对石墨炊具造成伤害。

Description

一种搪瓷石墨炊具的制备工艺及搪瓷石墨炊具
技术领域
本发明涉及石墨炊具技术领域，具体为一种搪瓷石墨炊具的制备工艺及搪瓷石墨炊具。
背景技术
石墨具有高导热、传热快、受热均匀、节约燃料，因此采用石墨制成的烤盘，锅等加热快，而且烧制的食物受热均匀，从里往外熟，加热时间短，不仅味道纯正，而且能锁住食物本来的养分。此外石墨还具有化学稳定性和抗侵蚀能力，以及健康环保，无放射性污染，耐高温等特点。因此，特别适合制备一些炊具，比如饭煲、压力锅内胆，烤盘面板，炒锅等等。而石墨制成品具有塑形韧性差，抗弯曲强度低等缺点，导致了石墨制品在使用过程中易造成摔碎、磕伤等致命性伤害，诸如炒锅，金属的锅铲很容易与石墨炒锅触碰而对石墨炒锅表面造成伤害，其使用寿命显著的缩短，限制了石墨锅具或炊具向高端的电饭煲、电压力锅、煎烤机等的应用。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的是提出一种搪瓷石墨炊具的制备工艺，该制备工艺将搪瓷工艺运用到石墨炊具中，在石墨炊具表面形成一层搪瓷层，进而提高石墨炊具的表面强度，形成表面保护层，避免烹饪过程中金属炊具对石墨炊具造成伤害。
本发明的另一个目的是提出一种通过搪瓷石墨炊具的制备工艺制得的搪瓷石墨炊具。
本发明为了解决上述问题所采取的技术方案为：一种搪瓷石墨炊具的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、将石墨加工成石墨炊具胚体；
步骤二、在石墨炊具胚体的表面均匀涂覆结合剂，再经高温烧结后在石墨炊具胚体表面形成中间结合层；
步骤三、在中间结合层的表面搪瓷，制得搪瓷石墨炊具；
其中，所述步骤二中的结合剂是由钛粉或硅粉或钛粉与硅粉的混合粉剂、高纯度酒精、酚醛树脂和石墨粉按照3:4:2:1的质量比均匀混合制得的混合溶液。
进一步的，所述步骤二中，中间结合层的加工方法如下：
a、取大口径喷雾器，将结合剂装入后，在石墨炊具胚体表面进行均匀喷涂；
b、喷涂后在180-220℃的温度下烘干；
c、自然冷却后再在石墨炊具胚体表面进行二次喷涂；
d、二次喷涂后在250-350℃的温度的富氧环境下烘干；
e、室温下自然冷却放置5-7小时；
f、将经过两次喷涂后的石墨炊具胚体放入真空炉焙烧，升温焙烧3小时至1400-1600℃，并在此温度恒温焙烧4-6小时，最后均匀降温6小时到300℃，开炉取出即得表面带有中间结合层的石墨炊具胚体。
进一步的，所述步骤二中，钛粉或硅粉或钛粉与硅粉的混合粉剂的粒径大小在50-100目，石墨粉的粒径大小不低于200目，且钛粉或硅粉的纯度在99.9%以上。
进一步的，所述步骤二中，高纯度酒精的酒精纯度在90%以上。
进一步的，所述步骤三中，搪瓷的加工方法如下：
a、按照重量份数，取7-8份的石英、4-5份的钠长石、2-3份的煅烧高岭土、0.3-0.5份磁石、1.2-1.4份贝壳粉、1-2份的硼砂、1-2份氧化铁粉、1-2份氧化铝粉和3-4份硅微粉，均匀混合后通过球磨机研磨至粒径为200目的细粉；
b、在混合后的细粉中加入其重量3-5倍的水，混合搅拌制成釉浆；
c、将釉浆均匀喷涂在带有中间结合层的石墨炊具胚体表面，喷涂厚度为1-3mm，得到搪瓷石墨炊具毛坯；
d、将搪瓷石墨炊具毛坯置入850-950℃的电炉中恒温烧结0.5-1.5小时，取出自然冷却，即得搪瓷石墨炊具。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明所述的一种搪瓷石墨炊具的制备工艺，将搪瓷工艺运用到石墨炊具中，在石墨炊具表面形成一层搪瓷层，进而提高石墨炊具的表面强度，形成表面保护层，避免烹饪过程中金属炊具对石墨炊具造成伤害。
具体地，在实践中发现，由于石墨的性质稳定，其与陶瓷之间的结合能力十分有限，如果直接在石墨炊具的表面进行搪瓷，该产品在使用一段时间后会出现搪瓷与石墨炊具基体之间脱离、甚至剥落的情况，即便是改变或者优化加工工艺，如调整烧结温度、调整搪瓷釉料的配方等，都无法达到十分好的效果。
鉴于上述情况，本发明在搪瓷层与石墨炊具基体之间制备一层中间结合层，该中间结合层的主体采用硅粉或者钛粉，并添加高纯度酒精、酚醛树脂等制备形成混合溶液，该混合溶液喷涂在石墨炊具表面之后，依次通过烘干和高温烧结，最终使硅粉或者钛粉与石墨之间发明反应，形成碳化硅或者碳化钛金属陶瓷层，而金属陶瓷兼具金属与陶瓷的性能，其易于与搪瓷层结合，进而解决了搪瓷层无法与石墨炊具稳固结合的问题。
而在中间结合层加工过程中，300℃左右的温度下烘干过程中，硅粉或钛粉能够反应形成二氧化硅或二氧化钛，再在1600℃左右的高温下烧结过程中，二氧化硅或二氧化钛进一步与石墨反应，形成碳化硅或碳化钛，石墨炊具表面形成一层致密的金属陶瓷层。
搪瓷的加工过程中，釉料的选择可以有多种，本发明的釉料中使用了硅微粉和少量的氧化铝粉，高温下熔融反应结合为一体，提高搪瓷层的结合强度。
采用本制备工艺所制得的搪瓷石墨炊具具有优异的性能，适合推广应用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步地详细介绍，但本发明的保护范围并不局限于此。
实施例1
一种搪瓷石墨炊具的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、将石墨加工成石墨炊具胚体；
步骤二、在石墨炊具胚体的表面均匀涂覆结合剂，再经高温烧结后在石墨炊具胚体表面形成中间结合层；
步骤三、在中间结合层的表面搪瓷，制得搪瓷石墨炊具；
其中，所述步骤二中的结合剂是由硅粉、高纯度酒精、酚醛树脂和石墨粉按照3:4:2:1的质量比均匀混合制得的混合溶液。
所述步骤二中，中间结合层的加工方法如下：
a、取大口径喷雾器，将结合剂装入后，在石墨炊具胚体表面进行均匀喷涂；
b、喷涂后在180℃的温度下烘干；
c、自然冷却后再在石墨炊具胚体表面进行二次喷涂；
d、二次喷涂后在250℃的温度的富氧环境下烘干；
e、室温下自然冷却放置5小时；
f、将经过两次喷涂后的石墨炊具胚体放入真空炉焙烧，升温焙烧3小时至1400-1600℃，并在此温度恒温焙烧4小时，最后均匀降温6小时到300℃，开炉取出即得表面带有中间结合层的石墨炊具胚体。
所述步骤二中，硅粉的粒径大小在50目，石墨粉的粒径大小不低于200目，且钛粉或硅粉的纯度在99.9%以上。
所述步骤二中，高纯度酒精的酒精纯度为90%。
所述步骤三中，搪瓷的加工方法如下：
a、按照重量份数，取7份的石英、4份的钠长石、2份的煅烧高岭土、0.3份磁石、1.2份贝壳粉、1份的硼砂、1份氧化铁粉、1份氧化铝粉和3份硅微粉，均匀混合后通过球磨机研磨至粒径为200目的细粉；
b、在混合后的细粉中加入其重量3-5倍的水，混合搅拌制成釉浆；
c、将釉浆均匀喷涂在带有中间结合层的石墨炊具胚体表面，喷涂厚度为1mm，得到搪瓷石墨炊具毛坯；
d、将搪瓷石墨炊具毛坯置入950℃的电炉中恒温烧结0.5小时，取出自然冷却，即得搪瓷石墨炊具。
实施例2
一种搪瓷石墨炊具的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、将石墨加工成石墨炊具胚体；
步骤二、在石墨炊具胚体的表面均匀涂覆结合剂，再经高温烧结后在石墨炊具胚体表面形成中间结合层；
步骤三、在中间结合层的表面搪瓷，制得搪瓷石墨炊具；
其中，所述步骤二中的结合剂是由钛粉、高纯度酒精、酚醛树脂和石墨粉按照3:4:2:1的质量比均匀混合制得的混合溶液。
所述步骤二中，中间结合层的加工方法如下：
a、取大口径喷雾器，将结合剂装入后，在石墨炊具胚体表面进行均匀喷涂；
b、喷涂后在220℃的温度下烘干；
c、自然冷却后再在石墨炊具胚体表面进行二次喷涂；
d、二次喷涂后在350℃的温度的富氧环境下烘干；
e、室温下自然冷却放置7小时；
f、将经过两次喷涂后的石墨炊具胚体放入真空炉焙烧，升温焙烧3小时至1400-1600℃，并在此温度恒温焙烧6小时，最后均匀降温6小时到300℃，开炉取出即得表面带有中间结合层的石墨炊具胚体。
所述步骤二中，钛粉或硅粉或钛粉与硅粉的混合粉剂的粒径大小在100目，石墨粉的粒径大小不低于200目，且钛粉或硅粉的纯度在99.9%以上。
所述步骤二中，高纯度酒精的酒精纯度为95%。
所述步骤三中，搪瓷的加工方法如下：
a、按照重量份数，取8份的石英、5份的钠长石、3份的煅烧高岭土、0.5份磁石、1.4份贝壳粉、2份的硼砂、2份氧化铁粉、2份氧化铝粉和4份硅微粉，均匀混合后通过球磨机研磨至粒径为200目的细粉；
b、在混合后的细粉中加入其重量3-5倍的水，混合搅拌制成釉浆；
c、将釉浆均匀喷涂在带有中间结合层的石墨炊具胚体表面，喷涂厚度为3mm，得到搪瓷石墨炊具毛坯；
d、将搪瓷石墨炊具毛坯置入850℃的电炉中恒温烧结1.5小时，取出自然冷却，即得搪瓷石墨炊具。
实施例3
一种搪瓷石墨炊具的制备工艺，包括以下步骤：
步骤一、将石墨加工成石墨炊具胚体；
步骤二、在石墨炊具胚体的表面均匀涂覆结合剂，再经高温烧结后在石墨炊具胚体表面形成中间结合层；
步骤三、在中间结合层的表面搪瓷，制得搪瓷石墨炊具；
其中，所述步骤二中的结合剂是由钛粉与硅粉的混合粉剂、高纯度酒精、酚醛树脂和石墨粉按照3:4:2:1的质量比均匀混合制得的混合溶液，其中钛粉与硅粉按照1:1的质量比均匀混合。
所述步骤二中，中间结合层的加工方法如下：
a、取大口径喷雾器，将结合剂装入后，在石墨炊具胚体表面进行均匀喷涂；
b、喷涂后在180℃的温度下烘干；
c、自然冷却后再在石墨炊具胚体表面进行二次喷涂；
d、二次喷涂后在350℃的温度的富氧环境下烘干；
e、室温下自然冷却放置5小时；
f、将经过两次喷涂后的石墨炊具胚体放入真空炉焙烧，升温焙烧3小时至1400-1600℃，并在此温度恒温焙烧6小时，最后均匀降温6小时到300℃，开炉取出即得表面带有中间结合层的石墨炊具胚体。
所述步骤二中，钛粉或硅粉或钛粉与硅粉的混合粉剂的粒径大小在100目，石墨粉的粒径大小不低于200目，且钛粉或硅粉的纯度在99.9%以上。
所述步骤二中，高纯度酒精的酒精纯度为99%。
所述步骤三中，搪瓷的加工方法如下：
a、按照重量份数，取7.5份的石英、4.5份的钠长石、2.5份的煅烧高岭土、0.4份磁石、1.3份贝壳粉、1.5份的硼砂、1.5份氧化铁粉、1.5份氧化铝粉和3.5份硅微粉，均匀混合后通过球磨机研磨至粒径为200目的细粉；
b、在混合后的细粉中加入其重量3.5倍的水，混合搅拌制成釉浆；
c、将釉浆均匀喷涂在带有中间结合层的石墨炊具胚体表面，喷涂厚度为2mm，得到搪瓷石墨炊具毛坯；
d、将搪瓷石墨炊具毛坯置入900℃的电炉中恒温烧结1小时，取出自然冷却，即得搪瓷石墨炊具。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例描述如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述所述技术内容作出的些许更动或修饰均为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种搪瓷石墨炊具的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将石墨加工成石墨炊具胚体；
步骤二、在石墨炊具胚体的表面均匀涂覆结合剂，再经高温烧结后在石墨炊具胚体表面形成中间结合层；
步骤三、在中间结合层的表面搪瓷，制得搪瓷石墨炊具；
其中，所述步骤二中的结合剂是由钛粉或硅粉或钛粉与硅粉的混合粉剂、高纯度酒精、酚醛树脂和石墨粉按照3:4:2:1的质量比均匀混合制得的混合溶液。
2.如权利要求1所述的一种搪瓷石墨炊具的制备工艺，其特征在于，所述步骤二中，中间结合层的加工方法如下：
a、取大口径喷雾器，将结合剂装入后，在石墨炊具胚体表面进行均匀喷涂；
b、喷涂后在180-220℃的温度下烘干；
c、自然冷却后再在石墨炊具胚体表面进行二次喷涂；
d、二次喷涂后在250-350℃的温度的富氧环境下烘干；
e、室温下自然冷却放置5-7小时；
f、将经过两次喷涂后的石墨炊具胚体放入真空炉焙烧，升温焙烧3小时至1400-1600℃，并在此温度恒温焙烧4-6小时，最后均匀降温6小时到300℃，开炉取出即得表面带有中间结合层的石墨炊具胚体。
3.如权利要求1所述的一种搪瓷石墨炊具的制备工艺，其特征在于：所述步骤二中，钛粉或硅粉或钛粉与硅粉的混合粉剂的粒径大小在50-100目，石墨粉的粒径大小不低于200目，且钛粉或硅粉的纯度在99.9%以上。
4.如权利要求1所述的一种搪瓷石墨炊具的制备工艺，其特征在于：所述步骤二中，高纯度酒精的酒精纯度在90%以上。
5.如权利要求1所述的一种搪瓷石墨炊具的制备工艺，其特征在于：所述步骤三中，搪瓷的加工方法如下：
a、按照重量份数，取7-8份的石英、4-5份的钠长石、2-3份的煅烧高岭土、0.3-0.5份磁石、1.2-1.4份贝壳粉、1-2份的硼砂、1-2份氧化铁粉、1-2份氧化铝粉和3-4份硅微粉，均匀混合后通过球磨机研磨至粒径为200目的细粉；
b、在混合后的细粉中加入其重量3-5倍的水，混合搅拌制成釉浆；
c、将釉浆均匀喷涂在带有中间结合层的石墨炊具胚体表面，喷涂厚度为1-3mm，得到搪瓷石墨炊具毛坯；
d、将搪瓷石墨炊具毛坯置入850-950℃的电炉中恒温烧结0.5-1.5小时，取出自然冷却，即得搪瓷石墨炊具。
6.采用权利要求1-5任一所述的搪瓷石墨炊具的制备工艺制得的一种搪瓷石墨炊具。
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