CN114029217A - 具有微纳表面结构的瓷釉涂层及其加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了具有微纳表面结构的瓷釉涂层及其加工方法，该瓷釉涂层具有低膨胀系数的无机玻璃态基层和低表面能的瓷质晶体釉表层，所述基层的表面密布微米级乳突结构，乳突结构表面分布有纳米级绒毛状结构，所述表层包覆在所述绒毛状结构、所述乳突结构及乳突结构根部的基层表面上，由此在所述涂层表面形成微米级、纳米级的微观粗糙结构。本发明具有微纳表面结构的瓷釉涂层不仅结构稳定、硬度超高，超耐磨耐刮、耐高温，而且，表面分布多重微米乳突结构、纳米绒毛状结构的超微结构，使其具有超疏油、超疏水、耐油性非常稳定的特性，落到涂层表面的油污极易滑走，具有自清洁的效果，表面附着的少量油污也很容易清除。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有微纳表面结构的瓷釉涂层，以及该涂层的加工方法。
背景技术
油烟机和灶具零件表面容易脏污且不易清理一直是行业持续解决的问题，现有技术大部份是通过设置有机疏油涂层或无机硅涂层来提升易清洁性，但这两类涂层易清洁的效果一般，而且寿命比较短，也不耐高温，难以满足人们的需求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有微纳表面结构的瓷釉涂层，以及这种涂层的加工方法。
为实现上述目的，本发明技术方案如下：
一种具有微纳表面结构的瓷釉涂层，具有低膨胀系数的无机玻璃态基层和低表面能的瓷质晶体釉表层，所述基层的表面密布微米级乳突结构，乳突结构表面分布有纳米级绒毛状结构，所述表层包覆在所述绒毛状结构、所述乳突结构及乳突结构根部的基层表面上，由此在所述涂层表面形成微米级、纳米级的微观粗糙结构。
进一步，所述乳突结构的径向尺寸和高度尺寸均为微米级。
进一步，所述乳突结构之间的空隙尺寸为微米级。
进一步，所述乳突结构的平均直径为4—10μm。
进一步，所述绒毛状结构的径向尺寸和高度尺寸均为纳米级。
进一步，所述绒毛状结构的径向尺寸和高度尺寸为100—125nm。
进一步，所述基层的厚度为50—100μm，所述表层的厚度为纳米级。
本发明还提供了一种加工上述具有微纳表面结构的瓷釉涂层的方法，具体为：
1）将含有无机玻璃态材料和有机树脂成分的水性涂料喷涂在待制备所述涂层的基体的表面，然后进行烧结形成无机玻璃态基层，烧结时，逐渐升温，以便依次完成涂料层中水分的排出和有机树脂成分的分解排出，并利用其中有机树脂成分的分解排出在基层表面形成密布的微米级乳突结构和乳突结构表面分布的纳米级绒毛状结构；
2）向形成的无机玻璃态基层表面喷涂晶体釉涂料，并通过高温烘烤形成包覆在所述绒毛状结构、所述乳突结构及乳突结构根部的基层表面的瓷质晶体釉表层。
进一步，所述无机玻璃态基层的厚度为50—100μm，所述瓷质晶体釉表层的厚度为纳米级。
进一步，所述水性涂料中包含有至少两种分解温度不同的有机树脂成分，并利用各有机树脂成分在不同温度阶段的分解排出，分别形成所述的乳突结构和绒毛状结构。
进一步，所述有机树脂成分为水性树脂，该水性树脂能够在所述水性涂料层中向涂料层表面流动浮起。
进一步，所述无机玻璃态材料为玻璃粉、氧化铝陶瓷粉、石英砂、氧化钙中的一种或多种；所述有机树脂成分为水性丙烯酸树脂和水性聚丙烯树脂。
进一步，所述水性涂料的最终烧结温度为600—650℃，所述晶体釉涂料层的高温烘烤为750—800℃。
上述具有微纳表面结构的瓷釉涂层可应用于油烟机和灶具零件。
本发明具有微纳表面结构的瓷釉涂层不仅结构稳定、硬度超高，超耐磨耐刮、耐高温，而且，表面分布多重微米乳突结构、纳米绒毛状结构的超微结构，使其具有超疏油、超疏水、耐油性非常稳定的特性，落到涂层表面的油污极易滑走，具有自清洁的效果，表面附着的少量油污也很容易清除。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的具有微纳表面结构的瓷釉涂层示意图；
图2为图1的局部放大示意图；
图标：1—基层；1-1—乳突结构；1-2—绒毛状结构；2—表层；3—基材；4—油滴。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。
为了更加清晰的对本发明中的技术方案进行阐述，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
参见图1-2，本实施例提供了一种具有微纳表面结构的瓷釉涂层，具有低膨胀系数的无机玻璃态基层1和低表面能的瓷质晶体釉表层2，基层1的表面密布微米级乳突结构1-1，乳突结构1-1表面分布有纳米级绒毛状结构1-2，表层2包覆在绒毛状结构1-2、乳突结构1-1及乳突结构1-1根部的基层1表面上，由此在涂层表面形成微米级、纳米级的微观粗糙结构。
本实施例具有微纳表面结构的瓷釉涂层不仅结构稳定、硬度超高，超耐磨耐刮、耐高温，而且，而且，表面分布多重微米乳突结构1-1、纳米绒毛状结构1-2的超微结构，使其具有超疏油、超疏水、耐油性非常稳定的特性，落到涂层表面的油污极易滑走，具有自清洁的效果，表面附着的少量油污也很容易清除。
在本实施例中，乳突结构1-1的径向尺寸和高度尺寸均为微米级。
通过乳突结构1-1在横向和纵向的微米级立体空间上保证涂层的疏水、疏油、和耐油性稳定的特性。
在本实施例中，乳突结构1-1之间的空隙尺寸为微米级。
保证分布多个乳突结构1-1涂层表面具有微米级的疏水、疏油、和耐油性稳定的特性。
优选地，乳突结构1-1的平均直径为4—10μm。
在本实施例中，绒毛状结构1-2的径向尺寸和高度尺寸均为纳米级。
分布有绒毛状结构1-2的涂层表面在横向和纵向的纳米级立体空间上保证涂层的疏水、疏油、和耐油性稳定的特性。
优选地，绒毛状结构1-2的径向尺寸和高度尺寸为100—125nm。
在本实施例中，基层1的厚度为50—100μm，表层2的厚度为纳米级。
实施例二
本实施例提供了一种加工实施例一中具有微纳表面结构的瓷釉涂层的方法，具体为：
1）将含有无机玻璃态材料和有机树脂成分的涂料放入砂磨机中，研磨3—5个小时，用刮板细度计测量，研磨到涂料细为3—5μm为止，制备成水性涂料。
2）将烟机或灶具零件等需要制备涂层的表面进行清洗处理，去除表面油污，然后清洗烘干。
3）将含有无机玻璃态材料和有机树脂成分的水性涂料喷涂在待制备涂层的基体的表面，然后进行烧结形成无机玻璃态基层1，烧结时，逐渐升温，以便依次完成涂料层中水分的排出和有机树脂成分的分解排出，并利用其中有机树脂成分的分解排出在基层表面形成密布的微米级乳突结构1-1和乳突结构1-1表面分布的纳米级绒毛状结构1-2；
具体地，水性涂料中包含有至少两种分解温度不同的有机树脂成分，并利用各有机树脂成分在不同温度阶段的分解排出，分别形成的乳突结构1-1和绒毛状结构1-2。在本实施例中，有机树脂成分为水性树脂，该水性树脂能够在水性涂料层中向涂料层表面流动浮起。
在本实施例中，无机玻璃态材料为玻璃粉、氧化铝陶瓷粉、石英砂、氧化钙中的一种或多种；有机树脂成分为水性丙烯酸树脂和水性聚丙烯树脂。
烧结时，在低温阶段烘干排出涂层中的水，在温度较高的阶段排出涂层中的丙烯酸树脂，形成微米级乳突结构1-1，在温度更高的阶段排出涂层中的聚丙烯树脂，形成纳米级绒毛状结构1-2，无机玻璃态基层1烧结成型。
4）向形成的无机玻璃态基层1表面喷涂晶体釉涂料，并通过高温烘烤形成包覆在绒毛状结构1-2、乳突结构1-1及乳突结构1-1根部的基层1表面的瓷质晶体釉表层2。
在本实施例中，无机玻璃态基层1的厚度为50—100μm，瓷质晶体釉表层2的厚度为纳米级。
在本实施例中，水性涂料的最终烧结温度为600—650℃，晶体釉涂料层2的高温烘烤为750—800℃。
需要说明的是，在本发明的其他实施方式中，在制备含有无机玻璃态材料和有机树脂成分的水性涂料可以以现有的无机玻璃态材料水性涂料为基础，向其中加入有机树脂成分。
在本发明的其他实施方式中，有机树脂成分也可以是除丙烯酸树脂和聚丙烯树脂以外的其他有机树脂，两种有机树脂的熔点相差一定的温度，以便在烧结时先排出熔点较低的有机树脂形成乳突结构1-1，温度升高到一定程度后，再排出熔点较高的有机树脂在乳突结构1-1的表面形成绒毛状结构1-2。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。
Claims (12)
1.一种具有微纳表面结构的瓷釉涂层，其特征在于，具有低膨胀系数的无机玻璃态基层（1）和低表面能的瓷质晶体釉表层（2），所述基层（1）的表面密布微米级乳突结构（1-1），乳突结构（1-1）表面分布有纳米级绒毛状结构（1-2），所述表层（2）包覆在所述绒毛状结构（1-2）、所述乳突结构（1-1）及乳突结构（1-1）根部的基层（1）表面上，由此在所述涂层表面形成微米级、纳米级的微观粗糙结构。
2.根据权利要求1所述的瓷釉涂层，其特征在于，所述乳突结构（1-1）的径向尺寸和高度尺寸均为微米级。
3.根据权利要求1或2所述的瓷釉涂层，其特征在于，所述乳突结构（1-1）之间的空隙尺寸为微米级。
4.根据权利要求2所述的瓷釉涂层，其特征在于，所述乳突结构（1-1）的平均直径为4—10μm。
5.根据权利要求1所述的瓷釉涂层，其特征在于，所述绒毛状结构（1-2）的径向尺寸和高度尺寸均为纳米级。
6.根据权利要求5所述的瓷釉涂层，其特征在于，所述绒毛状结构（1-2）的径向尺寸和高度尺寸为100—125nm。
7.根据权利要求1所述的瓷釉涂层，其特征在于，所述基层（1）的厚度为50—100μm，所述表层（2）的厚度为纳米级。
8.一种加工如权利要求1-7任一所述的具有微纳表面结构的瓷釉涂层的方法，其特征在于，具体为：
1）将含有无机玻璃态材料和有机树脂成分的水性涂料喷涂在待制备所述涂层的基体的表面，然后进行烧结形成无机玻璃态基层（1），烧结时，逐渐升温，以便依次完成涂料层中水分的排出和有机树脂成分的分解排出，并利用其中有机树脂成分的分解排出在基层表面形成密布的微米级乳突结构（1-1）和乳突结构（1-1）表面分布的纳米级绒毛状结构（1-2）；
2）向形成的无机玻璃态基层表面喷涂晶体釉涂料，并通过高温烘烤形成包覆在所述绒毛状结构、所述乳突结构及乳突结构根部的基层表面的瓷质晶体釉表层。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述水性涂料中包含有至少两种分解温度不同的有机树脂成分，并利用各有机树脂成分在不同温度阶段的分解排出，分别形成所述的乳突结构（1-1）和绒毛状结构（1-2）。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述有机树脂成分为水性树脂，该水性树脂能够在所述水性涂料层中向涂料层表面流动浮起。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述无机玻璃态材料为玻璃粉、氧化铝陶瓷粉、石英砂、氧化钙中的一种或多种；所述有机树脂成分为水性丙烯酸树脂和水性聚丙烯树脂。
12.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述水性涂料的最终烧结温度为600—650℃，所述晶体釉涂料层的高温烘烤为750—800℃。
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