CN111466780A - 一种铸铁搪瓷炊具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铸铁搪瓷炊具及其制备方法，该炊具的涂层由80‑90重量份的搪瓷粉和10‑20重量份的有机载体混合而成，其中搪瓷粉主要包括38‑64重量份的硅元素、14‑27重量份的铝元素、17‑27重量份的硼元素、2‑18重量份的磷元素、14‑55重量份的钠元素、3‑36重量份的锌元素、1‑8重量份的钛元素、0‑9重量份的钴元素、2‑27重量份的镍元素和1‑7重量份的氟元素，有机载体70‑95重量份的溶剂、4‑20重量份的助剂和1‑10重量份的树脂，本发明的搪瓷粉中含有的硅元素和铝元素在熔融的时候与空气中的氧气反应生成氧化铝和氧化硅，提高了涂层的网络致密性，将其涂敷于铸铁炊具表面形成搪瓷炊具的硬度显著提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种搪瓷涂层及其制备领域，特别涉及一种铸铁搪瓷炊具及其制备方法。
背景技术
在铸铁炊具表面涂覆陶瓷涂层形成陶瓷炊具，使得搪瓷炊具既有金属的强度和韧性，又有陶瓷高硬度和耐腐蚀的特性，金属炊具表面陶瓷涂层能改变金属炊具基体表面的形貌、结构与化学组成，并赋予基体新的性能。常规的涂层都较薄，主要保护基体金属炊具不受高温腐蚀；而高温强度主要由炊具金属本身承担。由于炊具金属和搪瓷涂层可以单独设计，所以施加搪瓷涂层的金属部件既保持了金属的高温强度，表面又具有优异的耐高温腐蚀性能，特别适用于高温环境下使用的金属炊具。
目前采用表面涂层方法增加搪瓷炊具的耐高温性能是切实可行的方法之一，不过目前使用的搪瓷炊具的涂层与铸铁炊具表面结合能力不够强，在涂层收到热疲劳和冲击时容易发生开裂或者剥落，从而显著降低铸铁炊具的使用性能及涂层的可靠性。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种铸铁搪瓷炊具及其制备方法，铸铁搪瓷炊具外面涂抹有涂层，涂层涂抹于铸铁炊具上可以使得该容器强度高且耐高温，且本发明的制备方法简单，适合于工业大规模生产，本发明的具体内容如下：
本发明的目的在于提供一种铸铁搪瓷炊具，其技术点在于：外表面涂有涂层，所述的涂层由80-90重量份的搪瓷粉和10-20重量份的有机载体混合而成，
所述的搪瓷粉主要包括38-64重量份的硅元素、14-27重量份的铝元素、17-27重量份的硼元素、2-18重量份的磷元素、14-55重量份的钠元素、3-36重量份的锌元素、1-8重量份的钛元素、0-9重量份的钴元素、2-27重量份的镍元素和1-7重量份的氟元素；
所述的有机载体70-95重量份的溶剂、4-20重量份的助剂和1-10重量份的树脂。
在本发明的有的实施例中，所述的搪瓷粉的制备方法如下：
步骤一：用电子天平称量搪瓷粉原材料粉，将称量好的原材料粉放入研钵中混合研磨均匀后，装入刚玉坩埚中随炉第一次加热后进行第一次保温；
步骤二：然后将步骤一中保温好的原材料粉再转移至高温箱式电阻炉中，从室温随炉第二次升温后进行第二次保温以获得均匀的熔融瓷料；
步骤三：将步骤二中的熔融瓷料倒入冷水中，使熔融瓷料急冷而获得瓷碎块，随后将瓷碎块烘干后球磨后过筛即得到所述的搪瓷粉。
在本发明的有的实施例中，所述步骤一中第一次加热温度为500-100℃，所述的第一次保温时间为0.5-1h。
在本发明的有的实施例中，所述步骤二中第二次加热温度为1000-1500℃，第二次保温时间为1-2h。
在本发明的有的实施例中，所述步骤三球磨时间为20-28h，所述过筛的目数为300-350目。
在本发明的有的实施例中，所述的溶剂选择无水乙醇、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯和醋酸乙酯中的至少一种。
在本发明的有的实施例中，所述的助剂包含分散剂、增塑剂、流平剂、表面活性剂、消泡剂和流变助剂中的至少一种。
在本发明的有的实施例中，所述的树脂选自松香、乙基纤维素、热塑性树脂、丙烯酸树脂、碳酸乙烯酯、醋酸纤维树脂和丁酸纤维树脂中至少一种。
本发明的另外一个目的在于提供一种涂层的制备方法，其技术点在于：所述的涂层的制备方法包括以下步骤：
步骤一，有机载体的制备：将溶剂、树脂和助剂称取后混合均匀，边搅拌边于80-100℃温度下水浴加热10-20min制备得到有机载体；
步骤二，粗涂层的制备：将搪瓷粉添加于步骤一种制备得到的有机载体中分散均匀得到粗涂层，所述的分散速度为600-800rmp，分散时间为1-5min；
步骤三，涂层的制备：将步骤二制备得到的粗涂层于20-40℃下静止陈化20-28h，将静止陈化后粗涂层和无水乙醇按照8-9：1的比例调制后即得所述的涂层。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明涂层中的原材料的搪瓷粉中含有的硅元素和铝元素较多，硅元素和铝元素在熔融的时候与空气中的氧气反应生成氧化铝和氧化硅，本发明的涂层中在保证高氧化硅的含量的同时适量增加氧化铝的含量，可以使氧化铝取代Si-O结构中Si的位置，形成有多余负电价[AlO4]，需要吸引一价或二价正离子来保持平衡，这也在一定程度上提高了涂层的网络致密性，将其涂敷于铸铁炊具上制成搪瓷炊具的硬度显著提高。
2、本发明涂层的特点是本发明的金属基板不需要预先镀镍，通过控制搪瓷的烧结时间和温度以及晶化温度和时间来控制搪瓷层的硬度、耐温性和耐腐蚀性能以及密着性能。
3、本发明的涂层有记载中包括助剂、溶剂和树脂，可以很好的保持浆料的流动性质的同时也不至于流淌太快不易塑性，较量的可涂抹性好，浴铸铁炊具的表面结合能力强，不易剥落。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以使本领域的技术人员能够更好的理解本发明的优点和特征，从而对本发明的保护范围做出更为清楚的界定。本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种铸铁搪瓷炊具，外表面涂有涂层，涂层由85重量份的搪瓷粉和15重量份的有机载体混合而成，
其中，搪瓷粉主要包括51重量份的硅元素、20重量份的铝元素、22重量份的硼元素、10重量份的磷元素、35重量份的钠元素、20重量份的锌元素、4重量份的钛元素、5重量份的钴元素、15重量份的镍元素和4重量份的氟元素；
其中，有机载体83重量份的溶剂、12重量份的助剂和5重量份的树脂。
其中，搪瓷粉的制备方法如下：
步骤一：用电子天平称量搪瓷粉原材料粉，将称量好的原材料粉放入研钵中混合研磨均匀后，装入刚玉坩埚中随炉第一次加热后进行第一次保温；
步骤二：然后将步骤一中保温好的原材料粉再转移至高温箱式电阻炉中，从室温随炉第二次升温后进行第二次保温以获得均匀的熔融瓷料；
步骤三：将步骤二中的熔融瓷料倒入冷水中，使熔融瓷料急冷而获得瓷碎块，随后将瓷碎块烘干后球磨后过筛即得到所述的搪瓷粉。
其中，上述搪瓷粉的制备方法中步骤一中第一次加热温度为300℃，所述的第一次保温时间为15min。
其中，上述搪瓷粉的制备方法中步骤二中第二次加热温度为1250℃，第二次保温时间为1.5h。
其中，上述搪瓷粉的制备方法中步骤三球磨时间为24h，所述过筛的目数为325目。
其中，溶剂为无水乙醇和丙酮。
其中，助剂为分散剂、增塑剂。
其中，树脂为松香、乙基纤维素。
一种铸铁搪瓷炊具，外表面涂有涂层，涂层的制备方包括以下步骤：
步骤一，有机载体的制备：将溶剂、树脂和助剂称取后混合均匀，边搅拌边于90℃温度下水浴加热15min制备得到有机载体；
步骤二，粗涂层的制备：将搪瓷粉添加于步骤一种制备得到的有机载体中分散均匀得到粗涂层，所述的分散速度为700rmp，分散时间为2.5min；
步骤三，涂层的制备：将步骤二制备得到的粗涂层于30℃下静止陈化24h，将静止陈化后粗涂层和无水乙醇按照8.5：1的比例调制后即得本实施例的涂层。
将本实施例制备得到的涂层涂敷于铸铁炊具上进行耐高温和强度测试，发现涂抹本实施例的涂层的陶瓷最高耐热温度为1600℃以上，进行强度测试，发现砂轮CS-10，负载500g，循环500次，涂抹本实施例的涂层的重量损失在0.05mg以下。
实施例2
一种铸铁搪瓷炊具，外表面涂有涂层，涂层由90重量份的搪瓷粉和10重量份的有机载体混合而成，
其中，搪瓷粉主要包括64重量份的硅元素、14重量份的铝元素、17重量份的硼元素、2重量份的磷元素、14重量份的钠元素、3重量份的锌元素、1重量份的钛元素、2重量份的镍元素和1重量份的氟元素；
其中，有机载体95重量份的溶剂、4重量份的助剂和1重量份的树脂。
其中，搪瓷粉的制备方法如下：
步骤一：用电子天平称量搪瓷粉原材料粉，将称量好的原材料粉放入研钵中混合研磨均匀后，装入刚玉坩埚中随炉第一次加热后进行第一次保温；
步骤二：然后将步骤一中保温好的原材料粉再转移至高温箱式电阻炉中，从室温随炉第二次升温后进行第二次保温以获得均匀的熔融瓷料；
步骤三：将步骤二中的熔融瓷料倒入冷水中，使熔融瓷料急冷而获得瓷碎块，随后将瓷碎块烘干后球磨后过筛即得到所述的搪瓷粉。
其中，上述搪瓷粉的制备方法中步骤一中第一次加热温度为500℃，所述的第一次保温时间为1h。
其中，上述搪瓷粉的制备方法中步骤二中第二次加热温度为1000℃，第二次保温时间为2h。
其中，上述搪瓷粉的制备方法中步骤三球磨时间为20h，所述过筛的目数为300目。
其中，溶剂为二氯甲烷、乙酸乙酯和醋酸乙酯。
其中，助剂为消泡剂和流变助剂。
其中，树脂为丙烯酸树脂、碳酸乙烯酯。
一种涂层的制备方包括以下步骤：
步骤一，有机载体的制备：将溶剂、树脂和助剂称取后混合均匀，边搅拌边于100℃温度下水浴加热10min制备得到有机载体；
步骤二，粗涂层的制备：将搪瓷粉添加于步骤一种制备得到的有机载体中分散均匀得到粗涂层，所述的分散速度为800rmp，分散时间为1min；
步骤三，涂层的制备：将步骤二制备得到的粗涂层于20℃下静止陈化28h，将静止陈化后粗涂层和无水乙醇按照9：1的比例调制后即得本实施例的涂层。
将本实施例制备得到的涂层涂敷于铸铁炊具上进行耐高温和强度测试，发现涂抹本实施例的涂层的陶瓷最高耐热温度为1600℃以上，进行强度测试，发现砂轮CS-10，负载500g，循环500次，涂抹本实施例的涂层的重量损失在0.05mg以下。
实施例3
一种铸铁搪瓷炊具，外表面涂有涂层，涂层由80重量份的搪瓷粉和20重量份的有机载体混合而成，
其中，搪瓷粉主要包括38重量份的硅元素、27重量份的铝元素、27重量份的硼元素、18重量份的磷元素、55重量份的钠元素、36重量份的锌元素、8重量份的钛元素、9重量份的钴元素、27重量份的镍元素和7重量份的氟元素；
其中，有机载体70重量份的溶剂、20重量份的助剂和10重量份的树脂。
其中，搪瓷粉的制备方法如下：
步骤一：用电子天平称量搪瓷粉原材料粉，将称量好的原材料粉放入研钵中混合研磨均匀后，装入刚玉坩埚中随炉第一次加热后进行第一次保温；
步骤二：然后将步骤一中保温好的原材料粉再转移至高温箱式电阻炉中，从室温随炉第二次升温后进行第二次保温以获得均匀的熔融瓷料；
步骤三：将步骤二中的熔融瓷料倒入冷水中，使熔融瓷料急冷而获得瓷碎块，随后将瓷碎块烘干后球磨后过筛即得到所述的搪瓷粉。
其中，上述搪瓷粉的制备方法中步骤一中第一次加热温度为100℃，所述的第一次保温时间为1h。
其中，上述搪瓷粉的制备方法中步骤二中第二次加热温度为1500℃，第二次保温时间为1h。
其中，上述搪瓷粉的制备方法中步骤三球磨时间为28h，所述过筛的目数为300目。
其中，溶剂为无水乙醇、和醋酸乙酯中。
其中，助剂为分散剂、消泡剂、流变助剂。
其中，树脂为松香、乙基纤维素、丁酸纤维树脂。
一种涂层的制备方包括以下步骤：
步骤一，有机载体的制备：将溶剂、树脂和助剂称取后混合均匀，边搅拌边于100℃温度下水浴加热10min制备得到有机载体；
步骤二，粗涂层的制备：将搪瓷粉添加于步骤一种制备得到的有机载体中分散均匀得到粗涂层，所述的分散速度为800rmp，分散时间为5min；
步骤三，涂层的制备：将步骤二制备得到的粗涂层于40℃下静止陈化20h，将静止陈化后粗涂层和无水乙醇按照8：1的比例调制后即得本实施例的涂层。
将本实施例制备得到的涂层涂敷于铸铁炊具上进行耐高温和强度测试，发现涂抹本实施例的涂层的陶瓷最高耐热温度为1600℃以上，进行强度测试，发现砂轮CS-10，负载500g，循环500次，涂抹本实施例的涂层的重量损失在0.05mg以下。
本发明仅仅提供了一种涂层及其制备方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围，本实施例中未明确的各组成部分均可用现有技术加以实现。
Claims (9)
1.一种铸铁搪瓷炊具，其特征在于：所述的铸铁搪瓷炊具设有搪瓷涂层，该涂层由80-90重量份的搪瓷粉和10-20重量份的有机载体混合而成，
所述的搪瓷粉主要包括38-64重量份的硅元素、14-27重量份的铝元素、17-27重量份的硼元素、2-18重量份的磷元素、14-55重量份的钠元素、3-36重量份的锌元素、1-8重量份的钛元素、0-9重量份的钴元素、2-27重量份的镍元素和1-7重量份的氟元素；
所述的有机载体70-95重量份的溶剂、4-20重量份的助剂和1-10重量份的树脂。
2.根据权利要求1所述的一种铸铁搪瓷炊具，其特征在于：所述的搪瓷粉的制备方法如下：
步骤一：用电子天平称量搪瓷粉原材料粉，将称量好的原材料粉放入研钵中混合研磨均匀后，装入刚玉坩埚中随炉第一次加热后进行第一次保温；
步骤二：然后将步骤一中保温好的原材料粉再转移至高温箱式电阻炉中，从室温随炉第二次升温后进行第二次保温以获得均匀的熔融瓷料；
步骤三：将步骤二中的熔融瓷料倒入冷水中，使熔融瓷料急冷而获得瓷碎块，随后将瓷碎块烘干后球磨后过筛即得到所述的搪瓷粉。
3.根据权利要求2所述的一种涂层，其特征在于：所述步骤一中第一次加热温度为500-100℃，所述的第一次保温时间为0.5-1h。
4.根据权利要求2所述的一种涂层，其特征在于：所述步骤二中第二次加热温度为1000-1500℃，第二次保温时间为1-2h。
5.根据权利要求2所述的一种铸铁搪瓷炊具，其特征在于：所述步骤三球磨时间为20-28h，所述过筛的目数为300-350目。
6.根据权利要求1所述的一种铸铁搪瓷炊具，其特征在于：所述的溶剂选择无水乙醇、丙酮、二氯甲烷、乙酸乙酯和醋酸乙酯中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的一种涂层，其特征在于：所述的助剂包含分散剂、增塑剂、流平剂、表面活性剂、消泡剂和流变助剂中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种铸铁搪瓷炊具，其特征在于：所述的树脂选自松香、乙基纤维素、热塑性树脂、丙烯酸树脂、碳酸乙烯酯、醋酸纤维树脂和丁酸纤维树脂中至少一种。
9.一种铸铁搪瓷炊具的制备方法，其特征在于：在所述铸铁搪瓷炊具涂覆涂层，涂层的制备方法包括以下步骤：
步骤一，有机载体的制备：将溶剂、树脂和助剂称取后混合均匀，边搅拌边于80-100℃温度下水浴加热10-20min制备得到有机载体；
步骤二，粗涂层的制备：将搪瓷粉添加于步骤一种制备得到的有机载体中分散均匀得到粗涂层，所述的分散速度为600-800rmp，分散时间为1-5min；
步骤三，涂层的制备：将步骤二制备得到的粗涂层于20-40℃下静止陈化20-28h，将静止陈化后粗涂层和无水乙醇按照8-9：1的比例调制后即得所述的涂层。
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