CN112410786A - 一种燃具火盖表面搪瓷工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种燃具火盖表面搪瓷工艺，包括如下步骤：S1.按如下原料配制釉料；氧化镍、矾土、氧化钴、氧化钠、硼砂、亚硝酸钠、粘土、石英粉、钴黑、镍和水；S2.将上述原料混合球磨后得釉浆；S3.火盖坯件表面打砂；S4.火盖坯件表面中和水洗；S5.火盖表面喷S2获得的釉浆，然后烘干，烧结，冷却。本发明通过釉料配方及工艺的结合，获得具有优异的仿真度的大理石瓷砖。本发明从釉浆原料进行选择优化，并且配合改良的搪瓷工艺，解决了燃烧灶具表面易腐蚀生锈问题，燃烧灶具火盖表面膜厚均匀致密，更为美观，燃烧过程中不会对环境产生污染，同时解决了燃烧过程中涂层脱落等问题。

Description

一种燃具火盖表面搪瓷工艺
技术领域
本发明属于金属制品表面搪瓷领域，具体涉及一种燃具火盖表面搪瓷工艺。
背景技术
搪瓷，又称珐琅，是将无机玻璃质材料通过熔融凝于基体金属上并与金属牢固结合在一起的一种复合材料。搪瓷是涂烧在金属底坯表面上的无机玻璃瓷釉。在金属表面进行瓷釉涂搪可以防止金属生锈，使金属在受热时不至于在表面形成氧化层并且能抵抗各种液体的侵蚀。搪瓷在金属坯体上表现出的硬度高、耐高温、耐磨以及绝缘作用等优良性能，使搪瓷制品有了更加广泛的用途。搪瓷涂层由于在烧结制备的过程中，能与金属基体发生反应从而形成界面的化学结合，热循环条件下涂层的抗界面剥落能力优于传统的陶瓷涂层，加上其优异的阻氧扩散能力，搪瓷涂层的抗高温氧化性能又优于传统的金属涂层，因此在燃具器件中应用广泛。
现有的对燃具表面进行搪瓷加工的方法，根据生产需求，需要对胚体利用釉浆进行涂搪，将釉粉或釉浆均匀涂敷在金属坯胎上，经烧成后再涂敷面釉。涂搪方法有浸渍、浇注、喷雾、洒粉法等。洒粉法是在灼热底釉上洒上干的面釉粉，使涂搪和焙烧合为一项操作，也是铸铁大件常用的方法。此外，还有静电涂粉和电泳法涂搪等。在涂搪完毕后，再对胚件上釉浆中的水分进行烘干，然后烧制。现有技术搪瓷表面涂层加工时整个操作过程涂层的质量较难控制，可能存在涂层粘附性不高易脱落、膜厚不均匀、耐燃烧性能较差、容易腐蚀等缺点，不符合加工的具体要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种燃具火盖表面搪瓷工艺，从釉浆原料进行选择优化，并且配合改良的搪瓷工艺，解决了燃烧灶具表面易腐蚀生锈问题，燃烧灶具火盖表面膜厚均匀致密，更为美观，燃烧过程中不会对环境产生污染，同时解决了燃烧过程中涂层脱落等问题。
为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种燃具火盖表面搪瓷工艺，包括如下步骤：
S1.按如下重量份数计原料配制釉料：
Figure BDA0002746960730000011
Figure BDA0002746960730000021
S2.将上述原料混合球磨后得釉浆；
S3.火盖坯件高温除油；
S4.火盖坯件表面抛丸喷砂；
S5.火盖坯件表面中和水洗；
S6.火盖表面喷S2获得的釉浆，然后烘干，烧结，冷却。
本发明中，首先釉料的原料选择主要以镍基为主，并添加了矾土、粘土、石英粉等耐高温原料，且矾土、粘土、石英粉根据三者的质地和烧制情况，调整了用量后相互配合，使釉浆烧制后的表面更加均匀致密。氧化钴和钴黑的含量进行了优化，釉料中含有的Co和Ni，降低金属基体的膨胀系数与搪瓷层的膨胀系数之差，同时将搪瓷层的表面适度粗化，使其与金属基体的粘附性提高。因此金属基体与搪瓷层的附着力高。与以前的搪瓷加工产品相比，本发明能够使耐硫酸性以及耐酸露点腐蚀性得以提高。其次对基体的表面处理，高温除油，打砂再表面清洗，使金属基体表面粗糙度适合，与釉料的结合强度高，最后采用喷釉的方式，可以良好的控制和调整釉浆的均匀覆盖性。本发明搪瓷工艺简单、质量可控。
在本发明中，优选地，S3所述火盖坯件高温除油操作：打开高温炉除油开关，将高温炉炉温升至500℃-800℃，除油时间7-10min，高温炉电机转速参数控制在400-700r/min，将火盖坯件放入高温炉的传动线上，进行高温除油。
在本发明中，优选地，S4所述抛丸喷砂采用0.6-0.8mm的棕刚玉金刚砂；火盖直径小于75mm，每次放入1400至1600pcs，抛丸喷砂5min；火盖直径在75mm～130mm，每次放入900至1100pcs，抛丸喷砂6min；火盖直径大于130mm，每次放入600至800pcs，抛丸喷砂6min。选用0.6-0.8mm的棕刚玉金刚砂，对于铁基材的表面喷砂效果更好控制，喷砂出来的表面粗糙度适合与釉料进行粘附。
在本发明中，优选地，S5所述中和水洗采用的溶剂配方为：常温自来水100g，纯碱0.5-0.8g，亚硝酸钠0.6-1.0g，硼砂0.5-0.7g。清洗表面，去除杂物和脏污。
在本发明中，具体地，S6中，釉浆进行稀释，稀释浓度为釉浆:水为1.65-1.70:1.0，采用喷枪设备进行喷涂，调整喷枪设备的气压为0.6-0.8Pa，用于提高搪瓷粉末的上粉率；调整喷枪设备的喷涂轨迹，达到重叠喷涂效果，用于提高喷涂效果，火盖坯件正面喷5-8次，火盖坯件反面喷3-4次。所述喷枪设备可采用本领域常规使用的喷枪设备，本发明不做限定。
在本发明中，优选地，S2中球磨操作：固态原料混合后，加入重量为固态原料总重量1.1-1.2倍的球石，再加入重量为固态原料总重量0.4-0.5倍的水，在1000～1300r/min的转速下球磨240～300min，球磨后釉浆细度为100％过60-80目的不锈钢网筛；所述球石为φ40mm的球石和φ60mm的球石按1：1的数量配置。釉浆的细度对最终釉层的性能影响大。釉料粉碎过细，则釉浆粘力过大，含水量过多，在烧制过程中，釉面容易发生龟裂，釉层翘起与基体脱离等现象。但如釉料的粉碎不足，则釉浆粘附力过小，釉中的组分容易沉降。而且釉层与基体的附着不牢固。
在本发明中，优选地，S6述火盖烘干的烘干温度为100-120℃，所述火盖烧结的烧结温度为780-820℃。火盖的烘干温度使表面釉料的水分减少，然后根据釉料中的各成分设置烧结温度，使烧结后的釉面层均匀细致，无孔洞。
在本发明中，优选地，S1中按如下重量份数计原料配制釉料：
Figure BDA0002746960730000031
Figure BDA0002746960730000041
上述各原料的含量配比，是发明人经过长期研究和试验发现总结的，其最后烧制出来的釉料层粘结强度高，表面均匀细腻，不易腐蚀，耐高温，效果最优。
具体地，所述燃具火盖的材质为铁或铁合金。
本发明的有益效果：
本发明中，首先釉料的原料选择主要以镍基为主，并添加了矾土、粘土、石英粉等耐高温原料，且矾土、粘土、石英粉根据三者的质地和烧制情况，调整了用量后相互配合，使釉浆烧制后的表面更加均匀致密。氧化钴和钴黑的含量进行了优化，釉料中含有的Co和Ni，降低金属基体的膨胀系数与搪瓷层的膨胀系数之差，同时将搪瓷层的表面适度粗化，使其与金属基体的粘附性提高。因此金属基体与搪瓷层的附着力高。与以前的搪瓷加工产品相比，本发明能够使耐硫酸性以及耐酸露点腐蚀性得以提高。其次对基体的表面处理，打砂再表面清洗，使金属基体表面粗糙度适合，与釉料的结合强度高，最后采用喷釉的方式，可以良好的控制和调整釉浆的均匀覆盖性。本发明搪瓷工艺简单、质量可控，满足欧盟ROHS指令和REACH法规要求。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明，但本发明要求的保护范围并不局限于实施例。
下述实施例所采用的原料如无特殊说明，均为市售。
实施例1:
燃具火盖表面搪瓷制备，燃具火盖的材质为铁；包括如下步骤：
S1.配制釉料的原料如下：
Figure BDA0002746960730000042
Figure BDA0002746960730000051
S2.将上述原料混合球磨后得釉浆；
装入上述固态原料混合物100kg，配置120kg球石(40mm的球石和60mm的球石按1：1配置)，加水50kg；锁紧球磨机盖子，启动球磨机作业，1000r/min的转速下球磨300min，球磨后釉浆细度为100％过60-80目的不锈钢网筛料。
S3.火盖坯件高温除油，打开高温炉除油开关，将高温炉炉温升至550℃时，除油时间10min，高温炉电机转速参数控制在450r/min，将火盖坯件放入高温炉的传动线上，进行高温除油。
S4.火盖坯件表面抛丸喷砂，所述抛丸喷砂采用0.6-0.8mm的棕刚玉金刚砂；火盖直径小于75mm，每次放入1600pcs，抛丸喷砂5min；火盖直径在75mm～130mm，每次放入1100pcs，抛丸喷砂6min；火盖直径大于130mm，每次放入800pcs，抛丸喷砂6min。
S5.火盖坯件表面中和水洗；所述中和水洗采用的溶剂配方为：常温自来水100Kg，纯碱0.5Kg，亚硝酸钠0.6Kg，硼砂0.5Kg。
S6.火盖表面喷釉，然后烘干，烧结，冷却。对釉浆进行稀释，稀释浓度为釉浆:水为1.65：1.0，采用喷枪设备进行喷涂，调整喷枪设备的气压为0.6-0.8Pa，用于提高搪瓷粉末的上粉率；调整喷枪设备的喷涂轨迹，达到重叠喷涂效果，用于提高喷涂效果，火盖坯件正面喷5-8次，火盖坯件反面喷3-4次。火盖烘干的烘干温度为100℃，时间为30min，火盖烧结的烧结温度为780℃，时间为10min。
本实施例釉层厚度：正面为60-150um；背面为60-100um。
实施例2:
燃具火盖表面搪瓷制备，燃具火盖的材质为铁；包括如下步骤：
S1.配制釉料的原料如下：
Figure BDA0002746960730000052
Figure BDA0002746960730000061
S2.将上述原料混合球磨后得釉浆；
装入上述固态原料混合物100kg，配置115kg球石(40mm的球石和60mm的球石按1：1配置)，加水50kg；锁紧球磨机盖子，启动球磨机作业，1050r/min的转速下球磨290min，球磨后釉浆细度为100％过60-80目的不锈钢网筛料。
S3.火盖坯件高温除油，打开高温炉除油开关，将高温炉炉温升至600℃时，除油时间9min，高温炉电机转速参数控制在500r/min，将火盖坯件放入高温炉的传动线上，进行高温除油。
S4.火盖坯件表面抛丸喷砂；所述抛丸喷砂采用0.6-0.8mm的棕刚玉金刚砂；火盖直径小于75mm，每次放入1600pcs，抛丸喷砂5min；火盖直径在75mm～130mm，每次放入1100pcs，抛丸喷砂6min；火盖直径大于130mm，每次放入800pcs，抛丸喷砂6min。
S5.火盖坯件表面中和水洗；所述中和水洗采用的溶剂配方为：常温自来水100Kg，纯碱0.8Kg，亚硝酸钠1.0Kg，硼砂0.7Kg。
S6.火盖表面喷釉，然后烘干，烧结，冷却。对釉浆进行稀释，稀释浓度为釉浆:水为1.66:1.0，采用喷枪设备进行喷涂，调整喷枪设备的气压为0.6-0.8Pa，用于提高搪瓷粉末的上粉率；调整喷枪设备的喷涂轨迹，达到重叠喷涂效果，用于提高喷涂效果，火盖坯件正面喷5-8次，火盖坯件反面喷3-4次。火盖烘干的烘干温度为105℃，时间为28min，火盖烧结的烧结温度为790℃，时间为9.5min。
本实施例釉层厚度：正面为60-150um；背面为60-100um。
实施例3:
燃具火盖表面搪瓷制备，燃具火盖的材质为铁合金；包括如下步骤：
S1.配制釉料的原料如下：
Figure BDA0002746960730000071
S2.将上述原料混合球磨后得釉浆；
装入上述固态原料混合物100kg，配置110kg球石(40mm的球石和60mm的球石按1：1配置)，加水50kg；锁紧球磨机盖子，启动球磨机作业，1100r/min的转速下球磨280min，球磨后釉浆细度为100％过60-80目的不锈钢网筛料。
S3.火盖坯件高温除油，打开高温炉除油开关，将高温炉炉温升至650℃时，除油时间8min，高温炉电机转速参数控制在550r/min，将火盖坯件放入高温炉的传动线上，进行高温除油。
S4.火盖坯件表面抛丸喷砂；所述抛丸喷砂采用0.6-0.8mm的棕刚玉金刚砂；火盖直径小于75mm，每次放入1600pcs，抛丸喷砂5min；火盖直径在75mm～130mm，每次放入1100pcs，抛丸喷砂6min；火盖直径大于130mm，每次放入800pcs，抛丸喷砂6min。
S5.火盖坯件表面中和水洗；所述中和水洗采用的溶剂配方为：常温自来水100Kg，纯碱0.7Kg，亚硝酸钠0.8Kg，硼砂0.6Kg。
S6.火盖表面喷釉，然后烘干，烧结，冷却。对釉浆进行稀释，稀释浓度为釉浆:水为1.67:1.0，采用喷枪设备进行喷涂，调整喷枪设备的气压为0.6-0.8Pa，用于提高搪瓷粉末的上粉率；调整喷枪设备的喷涂轨迹，达到重叠喷涂效果，用于提高喷涂效果，火盖坯件正面喷5-8次，火盖坯件反面喷3-4次。火盖烘干的烘干温度为110℃，时间为27min，火盖烧结的烧结温度为800℃，时间为8.5min。
本实施例釉层厚度：正面为60-150um；背面为60-100um。
实施例4:
燃具火盖表面搪瓷制备，燃具火盖的材质为铁合金；包括如下步骤：
S1.配制釉料的原料如下：
Figure BDA0002746960730000081
S2.将上述原料混合球磨后得釉浆；
装入上述固态原料混合物100kg，配置110kg球石(40mm的球石和60mm的球石按1：1配置)，加水45kg；锁紧球磨机盖子，启动球磨机作业，1150r/min的转速下球磨270min，球磨后釉浆细度为100％过60-80目的不锈钢网筛料。
S3.火盖坯件高温除油，打开高温炉除油开关，将高温炉炉温升至700℃时，除油时间7min，高温炉电机转速参数控制在600r/min，将火盖坯件放入高温炉的传动线上，进行高温除油。
S4.火盖坯件表面抛丸喷砂；所述抛丸喷砂采用0.6-0.8mm的棕刚玉金刚砂；火盖直径小于75mm，每次放入1500pcs，抛丸喷砂5min；火盖直径在75mm～130mm，每次放入1000pcs，抛丸喷砂6min；火盖直径大于130mm，每次放入700pcs，抛丸喷砂6min。
S5.火盖坯件表面中和水洗；所述中和水洗采用的溶剂配方为：常温自来水100Kg，纯碱0.6Kg，亚硝酸钠0.9Kg，硼砂0.7Kg。
S6.火盖表面喷釉，然后烘干，烧结，冷却。对釉浆进行稀释，稀释浓度为釉浆:水为1.68:1.0，采用喷枪设备进行喷涂，调整喷枪设备的气压为0.6-0.8Pa，用于提高搪瓷粉末的上粉率；调整喷枪设备的喷涂轨迹，达到重叠喷涂效果，用于提高喷涂效果，火盖坯件正面喷5-8次，火盖坯件反面喷3-4次。火盖烘干的烘干温度为115℃，时间为26min，火盖烧结的烧结温度为810℃，时间为8.5min。
本实施例釉层厚度：正面为60-150um；背面为60-100um。
实施例5:
燃具火盖表面搪瓷制备，燃具火盖的材质为铁合金；包括如下步骤：
S1.配制釉料的原料如下：
Figure BDA0002746960730000091
S2.将上述原料混合球磨后得釉浆；
装入上述固态原料混合物100kg，配置110kg球石(40mm的球石和60mm的球石按1：1配置)，加水40kg；锁紧球磨机盖子，启动球磨机作业，1200r/min的转速下球磨250min，球磨后釉浆细度为100％过60-80目的不锈钢网筛料。
S3.火盖坯件高温除油，打开高温炉除油开关，将高温炉炉温升至800℃时，除油时间7min，高温炉电机转速参数控制在700r/min，将火盖坯件放入高温炉的传动线上，进行高温除油。
S4.火盖坯件表面抛丸喷砂；所述抛丸喷砂采用0.6-0.8mm的棕刚玉金刚砂；火盖直径小于75mm，每次放入1400pcs，抛丸喷砂5min；火盖直径在75mm～130mm，每次放入900pcs，抛丸喷砂6min；火盖直径大于130mm，每次放入600pcs，抛丸喷砂6min。
S5.火盖坯件表面中和水洗；所述中和水洗采用的溶剂配方为：常温自来水100Kg，纯碱0.8Kg，亚硝酸钠0.6Kg，硼砂0.5Kg。
S6.火盖表面喷釉，然后烘干，烧结，冷却。对釉浆进行稀释，稀释浓度为釉浆:水为1.7:1.0，采用喷枪设备进行喷涂，调整喷枪设备的气压为0.6-0.8Pa，用于提高搪瓷粉末的上粉率；调整喷枪设备的喷涂轨迹，达到重叠喷涂效果，用于提高喷涂效果，火盖坯件正面喷5-8次，火盖坯件反面喷3-4次。火盖烘干的烘干温度为120℃，时间为24min，火盖烧结的烧结温度为820℃，时间为7min。
本实施例釉层厚度：正面为60-150um；背面为60-100um。
对比例1:
与实施例3相比，配制釉料的原料的各组分含量不同，其他操作与实施例3相同。
本对比例的原料如下：
Figure BDA0002746960730000101
对比例2：
与实施例3相比，S5中不采用喷釉的方式，采用浸釉涂搪的方法：将S2的釉浆均匀淋在火盖的表面，然后烘干，烧结，冷却；烘干温度为110℃，时间为27min，烧结温度为800℃，时间为8.5min。釉层厚度与实施例3相同。
性能测试
1、盐雾试验
试验条件：喷雾压力设置为100kPa、盐雾实验的箱内温度为35±2℃、盐溶液的浓度为(5±1)％，放置时间72小时，将火盖样品放入其中进行测试，测试完成后取出用水将表面盐层清洗干净后(只能用自来水冲洗，不允许用布擦拭)，放置2小时再目测检查；盐雾后锈点要求如下：
a)焊点：锈点面积不超过焊接疤痕2mm；
b)工艺挂点：锈点面积不超过挂点面积1mm；
c)其他部位不允许生锈；
锈点说明：发红的部位属于锈点，发白或发灰的地方是锈水流痕，不属于锈点。
测试结果：实施例1-5制备的燃具火盖搪瓷样品表面没有明显锈点，对比例1和2出现明显锈点。说明实施例1-5制备的燃具火盖搪瓷层耐腐蚀性能优良。
2、耐冲击性测试
试验依据:QMWC-JDK03.016-2016灶台燃烧器组件技术标准
测试结果：直径为30mm的钢球从300mm高处自由落下，冲击在实施例1-5制备的燃具火盖搪瓷试样上，试样的搪瓷表面无剥落；而对比例1和2的搪瓷表面有小的剥落。说明实施例1-5制备的燃具火盖搪瓷层耐冲击性能优良。
3、燃烧测试
试验依据:QMWC-JDK03.016-2016灶台燃烧器组件技术标准
试验方法：将搪瓷火盖安放在产品上，坐合适的锅，额定燃气压力(天燃气2000KPa，液化气2800KPa)最大热负荷。燃烧15分钟后，将火盖浸入常温的水中，如此循环四次。测试结果：实施例1-5制备的燃具火盖搪瓷样品四个循环内均没有产生变形，搪瓷也没有脱落，而对比例1和2的搪瓷表面有小的剥落。说明实施例1-5制备的燃具火盖搪瓷层耐燃烧性能优良。
根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。

Claims (10)

1.一种燃具火盖表面搪瓷工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1.按如下重量份数计原料配制釉料：
Figure FDA0002746960720000011
S2.将上述原料混合球磨后得釉浆；
S3.火盖坯件高温除油；
S4.火盖坯件表面抛丸喷砂；
S5.火盖坯件表面中和水洗；
S6.火盖表面喷S2获得的釉浆，然后烘干，烧结，冷却。
2.根据权利要求1所述燃具火盖表面搪瓷工艺，其特征在于，S3所述火盖坯件高温除油操作：打开高温炉除油开关，将高温炉炉温升至500℃-800℃，除油时间7-10min，高温炉电机转速参数控制在400-700r/min，将火盖坯件放入高温炉的传动线上，进行高温除油。
3.根据权利要求1所述燃具火盖表面搪瓷工艺，其特征在于，S4所述抛丸喷砂采用0.6-0.8mm的棕刚玉金刚砂；火盖直径小于75mm，每次放入1400至1600pcs，抛丸喷砂5min；火盖直径在75mm～130mm，每次放入900至1100pcs，抛丸喷砂6min；火盖直径大于130mm，每次放入600至800pcs，抛丸喷砂6min。
4.根据权利要求1所述燃具火盖表面搪瓷工艺，其特征在于，S5所述中和水洗采用的溶剂配方为：常温自来水100g，纯碱0.5-0.8g，亚硝酸钠0.6-1.0g，硼砂0.5-0.7g。
5.根据权利要求1所述燃具火盖表面搪瓷工艺，其特征在于，S6中，釉浆进行稀释，稀释浓度为釉浆:水为1.65-1.70:1.0，采用喷枪设备进行喷涂，调整喷枪设备的气压为0.6-0.8Pa，用于提高搪瓷粉末的上粉率；调整喷枪设备的喷涂轨迹，达到重叠喷涂效果，用于提高喷涂效果，火盖坯件正面喷5-8次，火盖坯件反面喷3-4次。
6.根据权利要求1所述燃具火盖表面搪瓷工艺，其特征在于，S2中球磨操作：固态原料混合后，加入重量为固态原料总重量1.1-1.2倍的球石，再加入重量为固态原料总重量0.4-0.5倍的水，在1000～1300r/min的转速下球磨240～300min，球磨后釉浆细度为100％过60-80目的不锈钢网筛；所述球石为40mm的球石和60mm的球石按1：1的数量配置。
7.根据权利要求1所述燃具火盖表面搪瓷工艺，其特征在于，S6中，火盖烘干的烘干温度为100-120℃，火盖烧结的烧结温度为780-820℃。
8.根据权利要求1所述燃具火盖表面搪瓷工艺，其特征在于，S1中按如下重量份数计原料配制釉料：
Figure FDA0002746960720000021
9.根据权利要求1所述燃具火盖表面搪瓷工艺，其特征在于，所述燃具火盖的材质为铁或铁合金。
10.权利要求1-9任一所述燃具火盖表面搪瓷工艺在燃具火盖制造中的应用。
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