CN113789514B - 一种耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法，制备方法的具体步骤为：首先熔制出面釉和底釉，面釉和底釉熔块（片）分别经过粉碎后加入球磨机，并在球磨机内加入规定比例的磨加物一起球磨；球磨机研磨成规定细度粉末后，通过真空输送系统后进入打包机包装入袋，面釉和底釉打包包装后，进入自动喷搪工艺，釉料喷搪完成后进入搪烧工艺，最终会得到防腐微晶釉。此配方、工艺制得的釉料具有超高的抗机械冲击、抗热应力及温差急变性能优，且耐磨性能优，同时耐酸侵蚀性、耐碱侵蚀性优良，适用于反应介质温度高、或反应介质为固液混合有固体颗粒磨损的搪玻璃设备、搅拌配件。

Description

一种耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法。

背景技术

硅酸盐系统搪玻璃釉，主体骨架由SiO₂组成，这类搪玻璃釉内部结构中存在着由硅氧四面体【SiO₄】相互连接所形成的牢固骨架，相对而言比较完整。一般而言，真正的晶体其具有完整而规则的外观及完整而规则的内部排列，晶体物质一般都有熔点，但是非晶质体内部没有质点均匀排列，破坏各个部分的结构所需要的温度不同，因此，没有一定的熔点，这是区别于晶体物体的重要特征。

搪玻璃釉是一种非晶体物体，与玻璃相似，其中残留来不及参与反应的原始晶体和熔体冷淬过程中析出少量晶体，这些晶体只是镶嵌于玻璃相中，而且玻璃相中还存在微裂纹，这是这种材料的特性所在，虽然搪玻璃釉层中存在一定数量的晶体，但是广大空间仍然是玻璃相，即不是真正的晶体，其内部结构也远不及晶体物质规则，因此当釉层受到外力作用时，其作用力沿着各个方向均匀地传递而呈开放性破碎，故釉层的耐温差急变性，耐机械冲击性受到了较大的限制。常规的搪玻璃釉烧结后表面都为光洁的玻璃态，硬质颗粒如果在瓷面表面反复摩擦，会导致设备搪玻璃层表面被磨损，从而失去良好的防腐性能。并且搪玻璃釉加热时，首先变软，随后逐渐变为粘稠的液体。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法，此配方、工艺制得的釉料具有超高的抗机械冲击、抗热应力及温差急变性能优，且耐磨性能优，同时耐酸侵蚀性、耐碱侵蚀性优良，适用于反应介质温度高、或反应介质为固液混合有固体颗粒磨损的搪玻璃设备、搅拌配件。

本发明的目的是这样实现的：

一种耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法，制备方法的具体步骤为：

1）首先熔制出面釉和底釉；

2）面釉和底釉分别经过球磨机进行球磨时，在球磨机中加入磨加物；

3）球磨机完成粉碎后，通过真空输送系统后进入打包机包装入袋；

4）面釉和底釉分别混合球磨成粉料并包装后，进入自动喷搪工艺，自动喷搪工艺的步骤如下：

①先喷涂两次底釉，瓷层总厚度≤0.3mm；

②喷涂5次面釉，1～3次釉层的分层厚度为0.15～0.25mm，4～5次釉层的分层厚度为0.10～0.15mm；

③成品总瓷层厚度为1.2～1.5mm；

5）釉料喷搪完成后进入搪烧工艺，搪烧工艺采用曲线烧成工艺，该烧成工艺的具体步骤为：

①一次底釉：炉温升至910℃～920 ℃时产品进炉，关闭炉门，当温度再次升至920℃，保持2～6分钟出炉；

②二次底釉：550 ℃～600℃时恒温30分钟，然后升温并控制升温速率至900℃～910 ℃温度烧成；

③面釉：面釉烧成温度820～840℃；

④析晶处理工艺：使用带智能化仪表的搪烧炉，炉温升到300℃产品进炉，设置2小时升温至700～720℃，恒温30分钟后切断电源降温至室温出炉，最终会得到防腐微晶釉。

优选的，步骤1）中，面釉面釉瓷层基料的按重量百分比计如下：

SiO₂ 60～62；

Al₂O₃ 5～8；

TiO₂ 8～10；

K₂O 5～7；

Li₂O 10～12；

Na₂O 6～7；

MoO₃ 2～3；

BaO 3～4；

Na₂SiF₆ 0.5～1.5；

底釉瓷层基料的按重量百分比计如下：

SiO₂ 50～52；

Al₂O₃ 0～1.0；

TiO₂ 2～5；

B₂O₃ 14～16；

Li₂O 2～3；

Na₂O 11～13；

CaF₂ 8～10；

CoO 1～1.5；

MnO 2～2.5。

优选的，步骤2）中，面釉的磨加物的质量份配比如下：

釉料 100；

亚硝酸钠 0.2～0.4；

乳着剂 0.5～1；

纤维素 0.2～0.5；

防腐剂 0～0.1；

水 40～50；

而底釉的磨加物的质量份配比如下：

釉料 100；

石英砂 14～18；

氧化锆纤维 5～10；

碳酸镁 0.3～0.5；

五水硼砂 0.3～0.5；

碳酸锂 0.5～1；

亚硝酸钠 0.2～0.4；

纤维素 0.2～0.5；

氧化亚镍 1～2；

氧化钴 0.3～0.5；

纯碱 0～1。

本发明一种耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法有以下优点：

硅酸盐物理化学知识告诉我们，硅酸盐熔体的结晶是由核化和晶化两个阶段实现的，而它们又分为均相核化与非均相核化及均相晶化与非均相晶化两种，均相核化和晶化主要是在均匀的玻璃介质内产生的，即不需要外加物就能在一定条件下析出晶核，并长大成晶体，但非均相核化与晶化就不同了，它是靠引入了附加物，即晶核剂来诱发新晶核附析在它上面，而导致晶核生成与发育成晶体的，搪玻璃釉变为微晶釉，就是属于非均相核化与晶化范畴。

本发明搪玻璃微晶面釉就是成份中引入大量的能形成晶核剂物料，将这种釉涂烧于制品上，再经过特殊的热处理，使之析出晶核，发育长大为晶体，这种釉层已不是各相同性的非晶体态物质而是类似金属内部结构的无机硅酸盐晶体材料，因而在外力作用下（由于晶体材料具有各相异性）可不断削弱应力值和改变应力传播方向，从而使应力的破坏作用降低。

晶核剂的加入极大地降低了晶核形成所需的功，从而使核化能在较低温度下进行，晶体的类型与数量决定与搪玻璃釉（包括晶核剂）的化学组成与控制核化晶化的温度与时间制度，为了提高搪玻璃釉层的耐温差急变性能，耐机械冲击性能及耐磨耗性能，本发明在搪玻璃面釉构成中引入了多重且大量的晶核剂材料，同时也兼顾到搪玻璃面釉的耐化学性能，即耐酸，耐碱。

具体实施方式

本发明涉及一种耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法。

这一种耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉的制备方法步骤如下：

1）首先需要熔制出面釉和底釉，面釉和底釉是两种成分不同的原料。

其中，搪玻璃面釉的构成是一个复杂的硅酸盐系统【SiO₂-R₂O₃-R₂O-RO-F】，面釉瓷层基料的按重量百分比计如下：

SiO₂ 60～62；

Al₂O₃ 5～8；

TiO₂ 8～10；

K₂O 5～7；

Li₂O 10～12；

Na₂O 6～7；

MoO₃ 2～3；

BaO 3～4；

Na₂SiF₆ 0.5～1.5；

其中Li₂O：既是釉中的强助熔剂，它能赋予搪玻璃釉一系列宝贵的物理化学性能，而且还是作为典型的制造微晶釉的晶核促进剂，在釉料中析出锂辉石，锂霞石。

TiO₂：作为强乳浊剂，具有极高的遮盖力，而热稳定性核化学稳定性优良，机械强度高，烧成过程中析出氧化钛晶体。

Na₂SiF₆ ：作为辅助剂，烧成中析出氧化物晶体，同时兼顾乳浊作用，它又是工艺操作的润滑剂。

MoO₃：作为降低熔体表面张力，增强密着作用，辅助晶体析出，乳浊作用。

Al₂O₃：作为辅助剂引入，协调釉的物理化学性能，不易达到玻璃均质成程度，提高热稳性，化学稳定性及耐磨性。

BaO：引入釉中，提高釉熔体的流动性，光泽，提高釉的抗张强度核抗弯曲强度。

SiO₂:作为搪玻璃釉的机体剂，骨架。

Na₂O：作为辅助剂引入。

K₂O：作为辅助剂引入。

底釉瓷层基料的按重量百分比计如下：

SiO₂ 50～52；

Al₂O₃ 0～1.0；

TiO₂ 2～5；

B₂O₃ 14～16；

Li₂O 2～3；

Na₂O 11～13；

CaF₂ 8～10；

CoO 1～1.5；

MnO 2～2.5；

这种底釉配方的特点为：烧成幅度宽，可以试用于900-960℃；密着性能好；抗热急变性能优，耐温差急变高于600℃；膨胀系数大；有优良的抗鳞爆效果。

2）面釉熔块（片）和底釉熔块（片）分别经过粉碎机进行粉碎后，各自加入球磨机中研磨，形成粉料，球磨机在面釉和底釉进行球磨时，在球磨机中加入磨加物。

其中面釉的磨加物的质量份配比如下：

釉料 100；

亚硝酸钠 0.2～0.4；

乳着剂 0.5～1；

纤维素 0.2～0.5；

防腐剂 0～0.1；

水 40～50；

面釉磨加配方取消粘土，使用进口纳米级有机质悬浮剂，球磨方式采用湿磨工艺，提升了釉浆的均匀性。

而底釉的磨加物的质量份配比如下：

釉料 100；

石英砂 14～18；

氧化锆纤维 5～10；

碳酸镁 0.3～0.5；

五水硼砂 0.3～0.5；

碳酸锂 0.5～1；

亚硝酸钠 0.2～0.4；

纤维素 0.2～0.5；

氧化亚镍 1～2；

氧化钴 0.3～0.5；

纯碱 0～1；

底釉的磨加物中添加有氧化锆（ZrO₂）纤维，显著提高了瓷层的韧性，提高了底釉的抗热急变性能，磨加物中添加碳酸镁可以调整釉浆性能，且使底釉层中产生微气泡，从而增加底釉层的弹性。氧化亚镍和氧化钴可以增加底釉密着，且有优良的抗鳞爆效果。

3）球磨机完成粉碎后，送入打包机中进行打包。

4）面釉和底釉的混合成粉料并包装后，进入自动喷搪工艺，自动喷搪工艺可减少人工劳动强度，提升瓷层厚度均匀性，自动喷搪工艺的步骤如下：

①先喷涂两次底釉，瓷层总厚度应≤0.3mm；

②喷涂5次面釉，1～3次釉层的分层厚度为0.15～0.25mm，4～5次釉层的分层厚度为0.10～0.15mm；

③成品总瓷层厚度为1.2～1.5mm；

5）釉料喷搪完成后进入搪烧工艺，搪烧工艺采用曲线烧成工艺，具有釉料致密性好，瓷面光泽度、平整度好的特点。

该烧成工艺的具体步骤为：

①一次底釉：炉温升至910℃～920 ℃时产品进炉，关闭炉门。当温度再次升至920℃并且产品各部位红热基本一致且保持2～6分钟，即可出炉。

②二次底釉：为消除冷喷产品烧成时所产生的挡火部位缺陷，需烧成二次底釉，应采取曲线方式进行烧成。550 ℃～600℃时恒温30分钟，然后升温并控制升温速率至900℃～910 ℃温度烧成。

③面釉：采用曲线方式进行烧成，面釉烧成温度820～840℃。

④析晶处理工艺：使用带智能化仪表的搪烧炉，炉温升到300℃产品进炉，设置2小时升温至700～720℃，恒温30分钟后切断电源降温至室温出炉，采用不同的析晶处理温度，最终会得到不同性能的防腐微晶釉，如下表1所示。

表1为析晶处理工艺试验数据汇总表

微晶釉经过以上特殊工艺进行析晶处理后，可以增加瓷层的强度，耐磨、抗温差急变、抗压性能。耐酸腐蚀性≦0.85g/㎡.d；耐温差急变性≧380℃；耐机械冲击性≧500×10-3J。

搪玻璃微晶面釉就是成份中引入大量的能形成晶核剂物料，将这种釉涂烧于制品上，再经过特殊的热处理，使之析出晶核，发育长大为晶体，这种釉层已不是各相同性的非晶体态物质而是类似金属内部结构的无机硅酸盐晶体材料，因而在外力作用下（由于晶体材料具有各相异性）可不断削弱应力值和改变应力传播方向，从而使应力的破坏作用降低，最终提高了搪玻璃釉层的耐温差急变性能，耐机械冲击性能及耐磨耗性能。

Claims (1)

1.一种耐高温、耐磨、耐强冲击的防腐微晶釉，其特征在于：防腐微晶釉制备方法的具体步骤为：

1）首先熔制出面釉和底釉；

面釉瓷层基料的按重量百分比计如下：

SiO₂ 60～62；

Al₂O₃ 5～8；

TiO₂ 8～10；

K₂O 5～7；

Li₂O 10～12；

Na₂O 6～7；

MoO₃ 2～3；

BaO 3～4；

Na₂SiF₆ 0.5～1.5；

底釉瓷层基料的按重量百分比计如下：

SiO₂ 50～52；

Al₂O₃ 0～1.0；

TiO₂ 2～5；

B₂O₃ 14～16；

Li₂O 2～3；

Na₂O 11～13；

CaF₂ 8～10；

CoO 1～1.5；

MnO 2～2.5；

2）面釉和底釉块分别经过粉碎机进行粉碎后加入球磨机，并在球磨机内加入规定比例的磨加物一起球磨；

面釉的磨加物的质量份配比如下：

釉料 100；

亚硝酸钠 0.2～0.4；

乳着剂 0.5～1；

纤维素 0.2～0.5；

防腐剂 0～0.1；

水 40～50；

而底釉的磨加物的质量份配比如下：

釉料 100；

石英砂 14～18；

氧化锆纤维 5～10；

碳酸镁 0.3～0.5；

五水硼砂 0.3～0.5；

碳酸锂 0.5～1；

亚硝酸钠 0.2～0.4；

纤维素 0.2～0.5；

氧化亚镍 1～2；

氧化钴 0.3～0.5；

纯碱 0～1；

3）球磨机研磨成规定细度粉末后，通过真空输送系统后进入打包机包装入袋；

4）面釉和底釉打包包装后，进入自动喷搪工艺，自动喷搪工艺的步骤如下：

①先喷涂两次底釉，瓷层总厚度≤0.3mm；

②喷涂5次面釉，1～3次釉层的分层厚度为0.15～0.25mm，4～5次釉层的分层厚度为0.10～0.15mm；

③成品总瓷层厚度为1.2～1.5mm；

5）釉料喷搪完成后进入搪烧工艺，搪烧工艺采用曲线烧成工艺，该烧成工艺的具体步骤为：

①一次底釉：炉温升至910℃～920 ℃时产品进炉，关闭炉门，当温度再次升至920 ℃，且保持2～6分钟出炉；

②二次底釉：550 ℃～600℃时恒温30分钟，然后升温并控制升温速率至900℃～910℃温度烧成；

③面釉：面釉烧成温度820～840℃；

④析晶处理工艺：使用带智能化仪表的搪烧炉，炉温升到300℃产品进炉，设置2小时升温至700～720℃，恒温30分钟后切断电源降温至室温出炉，最终会得到防腐微晶釉。