CN114873915B - 一种用于不锈钢卫浴产品的陶瓷釉及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于不锈钢卫浴产品的陶瓷釉，通过原料配比使其具有与不锈钢材料在高温下匹配的热膨胀系数。本发明还公开了一种陶瓷釉不锈钢卫浴产品，是对不锈钢基材表面进行粗糙化处理后，采用阳极氧化的方法在表面形成氧化铝薄膜，然后喷涂所述陶瓷釉，在810℃‑840℃下烧成。经高温加热冷却后，釉料与不锈钢本体紧密结合成完美的整体，釉面不会龟裂和剥落，后期产品使用具有稳定的可靠性能。

Description

一种用于不锈钢卫浴产品的陶瓷釉及其应用
技术领域
本发明属于卫浴产品技术领域，具体涉及一种用于不锈钢卫浴产品的陶瓷釉及其制备方法和应用。
背景技术
卫浴产品由于特殊的应用环境，在耐腐蚀、耐用、高强度等方面具有较高的要求，发展呈现材质多样化、产品超薄化等趋势，现有传统材质的产品多具有一定的短板，难以满足要求。
例如，对于台盆：陶瓷是最常用的材质，拥有诸多优点，但是存在以下不足：a.陶瓷盆运输、安装、使用过程中容易碎裂，b.陶瓷材质笨重、不美观，壁厚最低也有4.5mm，c.陶瓷盆具有一定的吸水率，容易吸附一些细菌污渍，散发臭味；人造石台盆虽然不容易开裂，也耐摔，但是存在有机材料不耐磨、用久之后易老化发黄变形等缺陷。
又如，水龙头多采用金属材质，其表面处理方法包括：1)传统电镀；利用电解作用使金属或其它材料制件的表面附着一层金属膜的工艺从而起到防止金属氧化，提高耐磨性、反光性、抗腐蚀性及增进美观等作用，但电镀层长期使用后，容易发生长斑、生锈等问题，而且生产污染风险也比较大；2)离子镀膜(PVD镀膜)技术；在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质电离，在电场的作用下，使被蒸发物质或其反应产物沉积在工件上，具有较好的应用前景，但是在耐腐蚀、耐磨损、耐老化等性能上依然有一定的隐患；3)烤漆；在水龙头基体上打上底漆、面漆，每上一遍漆，都送入无尘恒温烤漆房进行固化，烤漆龙头表面光滑，光泽出彩，但是缺点在于耐磨性能差、容易变色等。
现有技术有将陶瓷釉喷涂在铸铁、碳钢表面，进行烧制以综合金属材料和陶瓷材料的优点，其缺点在于：铸铁、碳钢容易生锈，严重影响产品的使用周期。而在不锈钢上喷涂陶瓷釉进行烧制，则无法完成产品制作，原因在于：1.不锈钢膨胀系数过大，一般的无机釉料无法与之匹配；2.陶瓷釉在不锈钢表面密着性差，陶瓷釉与不锈钢基材难以牢固结合。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种用于不锈钢卫浴产品的陶瓷釉及其制备方法和应用。
为了实现以上目的，本发明的技术方案为：
一种用于不锈钢卫浴产品的陶瓷釉，其特征在于，原料按重量份包括以下组分：SiO2 50-60份、Al2O3 4-7份、Fe2O3 0.03-0.06份、TiO2 3.1-4.1份、CaO 5.5-6.5份、MgO0.8-1.2份、Na2O 7.5-9.0份、K2O 1.9-2.9份、Zr2O 4.9-6.2份、ZnO 1.5-2.0份、BaO 4.5-5.5份、B2O3 4-5份和石墨烯0.5～1.5份。
进一步，所述原料按重量份包括以下组分：SiO2 55.0份、Al2O36.0份、Fe2O30.05份、TiO23.26份、CaO 6.0份、MgO 1.0份、Na2O 8.6份、K2O 2.5份、Zr2O 5.82份、ZnO 1.7份、BaO5.3份、B2O3 4.77份和石墨烯1份。
进一步，所述陶瓷釉在810℃-840℃温度下的热膨胀系数为300×10-7/℃～350×10-7/℃。
其中，石墨烯的作用：1.提高整体材料的热膨胀系数；2.提高最终产品表面的抗腐蚀性能。
一种陶瓷釉不锈钢卫浴产品的制备方法，包括以下步骤：
1)将上述原料除石墨烯之外的组分按配比混合后，添加水进行球磨至粒度(<10um)占比为45％-50％时，添加所述石墨烯，出磨干燥，并磨细至50目～100目粉料；
2)对不锈钢基材的卫浴产品进行表面粗糙化处理；
3)以不锈钢基材的卫浴产品作为阳极，采用电解的方法，使表面形成Al2O3薄膜；
4)把高压静电发生器所产生的负高压电线引入喷枪，使所述粉料带负电，在压缩空气作用下喷覆于带正电的不锈钢基材的卫浴产品表面形成釉层，喷枪吐出压力为0.10-0.15MPa，雾化压力0.3-0.4MPa；
5)预热干燥后置于烧成炉内，烧成制度为：最高温810℃-840℃，最高温保温5min-30min，炉内压力为负压；得到陶瓷釉不锈钢卫浴产品。
进一步，步骤2)中，所述粗糙化处理是在不锈钢基材上部分区域涂防腐蚀层，置于喷洒三氯化铁的流水线，腐蚀完毕后去除防腐蚀层，表面便产生纹路。
进一步，步骤2)中，所述粗糙化处理是使用压缩空气为动力将白刚玉砂高速喷射到不锈钢基材表面，使表面发生变化得到粗糙度。
进一步，步骤3)中，所述阳极氧化的电流密度控制在1.2-1.8A/dm2。
一种上述制备方法制备的陶瓷釉不锈钢卫浴产品，包括不锈钢基材、覆设于不锈钢基材表面的氧化铝薄膜和覆设于氧化铝薄膜表面的陶瓷釉层。
进一步，所述陶瓷釉层的厚度为0.5-1.0mm。
进一步，所述陶瓷釉不锈钢卫浴产品是台盆或水龙头。
本发明的有益效果为：
(1)通过组分配比得到热膨胀系数与不锈钢匹配的陶瓷釉料，施加于不锈钢基材表面，经高温加热后，冷却后，釉料与不锈钢本体紧密结合成完美的整体，釉面不会龟裂和剥落，后期产品使用具有稳定的可靠性能；
(2)通过对不锈钢基材表面粗糙化处理以及阳极氧化处理形成Al2O3薄膜，陶瓷釉料能与氧化铝层较牢固的结合，以此来提高陶瓷釉料在不锈钢基材表面的密着性，得以牢固结合；
(3)得到的陶瓷釉不锈钢卫浴产品具有耐摔、耐腐蚀、耐磨损、耐老化等特点，外观美观高端，装饰效果好，满足个性化卫浴的需求。
附图说明
图1为实施例1的陶瓷釉不锈钢台盆的实物照片；
图2为实施例2的陶瓷釉不锈钢水龙头的实物照片。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释。
实施例1
1、将下表配方，混合后，添加水比例40％进行球磨至粒度(<10um)占比为45-50％时，添加1％石墨烯，出磨干燥，并磨细至80目粉料A：
成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO
占比 55.0 6.0 0.05 3.26 6.0 1.0
成分 Na2O K2O Zr2O ZnO BaO B2O3
占比 8.6 2.5 5.82 1.7 5.3 4.77
2、基材处理：取304不锈钢台盆进行基材处理，先在不锈钢台盆上涂防腐蚀层，把要求保护之处防护好，把台盆置于喷洒三氯化铁的流水线，腐蚀完毕则把防腐蚀层洗掉，台盆表面便产生纹路，从而使台盆表面得到较高的粗糙度；
3、阳极氧化处理：将不锈钢台盆作为阳极，采用电解的方法，使不锈钢台盆形成Al2O3薄膜，所述阳极氧化工艺可采用习知的阳极氧化工艺参数，电流密度控制在1.5A/dm2；目的在于釉料能与氧化铝层较牢固的结合，以此来提高釉料在台盆表面的密着性，使陶瓷釉料可以完全结合于不锈钢表面；
4、施釉处理：把高压静电发生器所产生的负高压电线引入喷枪，使粉料A带负电。粉料A(负电)被压缩空气作用后，雾化成较小的颗粒，在压缩空气的作用下，以及靜电场的电力共同作用下，被吸附到带正电的不锈钢台盆上，在其表面形成均匀的釉层，从而完成施釉工艺，具体，喷枪吐出压力为0.10MPa，雾化压力为0.3MPa，釉厚为0.5mm。
5、预热干燥：按照常规方式，进行100℃烘箱干燥。
6、烧成：将上述所制备的台盆，置于烧成炉内，烧成制度为：最高温825℃，最高温保温20min，炉内压力为负压的条件下进行的烧结；
7、待恢复至室温，取出检测即可。
图1为得到的陶瓷釉不锈钢台盆的实物图。
实施例2
1、将下表配方，混合后，添加水比例40％进行球磨至粒度(<10um)占比为47.3％时，添加1％石墨烯，出磨干燥，并磨细至80目粉料B：
成分 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO
占比 55.0 6.0 0.05 3.26 6.0 1.0
成分 Na2O K2O Zr2O ZnO BaO B2O3
占比 8.6 2.5 5.82 1.7 5.3 4.77
2、基材处理：取不锈钢水龙头进行基材处理，使用压缩空气为动力将100目白刚玉砂高速喷射到不锈钢水龙头表面，使其外表发生变化，由于白刚玉对不锈钢水龙头表面的冲击，使水龙头表面得到清洁和较高的粗糙度；
3、阳极氧化处理：将不锈钢金属龙头作为阳极，采用电解的方法，使不锈钢水龙头形成Al2O3薄膜，电流密度控制在1.3A/dm2。目的在于釉浆材料能与氧化铝层较牢固的结合，以此来提高釉料在水龙头表面的密着性，使陶瓷釉料可以完全结合于不锈钢水龙头表面；
4、施釉处理：把高压静电发生器所产生的负高压电线引入喷枪，使粉料B带负电。粉料B(负电)被压缩空气作用后，雾化成较小的颗粒，在压缩空气的作用下，以及靜电场的电力共同作用下，被吸附到带正电的不锈钢水龙头上，在其表面形成均匀的釉层，釉厚0.6mm，从而完成施釉工艺。
5、预热干燥：按照常规方式，进行100℃烘箱干燥。
6、烧成：将上述所制备的水龙头，置于烧成炉内，烧成制度为：最高温810℃，最高温保温5min，炉内压力为负压的条件下进行的烧结；
7、待恢复至室温，取出检测即可。
图2为得到的陶瓷釉不锈钢水龙头的实物图。习知的，通过在原料中加入卫生陶瓷常规颜料，可获得不同颜色效果。
实施例1和实施例2得到的产品性能测试如下：
得到的产品在耐温急变性、耐冲击性、耐磨性、耐室温柠檬酸侵蚀性、耐碱性测试中符合卫生陶瓷的要求。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种用于不锈钢卫浴产品的陶瓷釉及其应用，但本发明并不局限于实施例，凡是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，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (8)

1.一种陶瓷釉不锈钢卫浴产品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）陶瓷釉的原料按重量份包括以下组分：SiO2 50-60份、Al2O3 4-7份、Fe2O3 0.03-0.06份、TiO2 3.1-4.1份、CaO 5.5-6.5份、MgO 0.8-1.2份、Na2O 7.5-9.0份、K2O 1.9-2.9份、ZrO24.9-6.2份、ZnO 1.5-2.0份、BaO 4.5-5.5份、B2O3 4-5份和石墨烯0.5~1.5份；将所述原料除石墨烯之外的组分按配比混合后，添加水进行球磨至粒度<10um占比为45%-50%时，添加所述石墨烯，出磨干燥，并磨细至50目~100目粉料；
2）对不锈钢基材的卫浴产品进行表面粗糙化处理；
3）以不锈钢基材的卫浴产品作为阳极，采用电解的方法，使表面形成Al2O3薄膜；
4）把高压静电发生器所产生的负高压电线引入喷枪，使所述粉料带负电，在压缩空气作用下喷覆于带正电的不锈钢基材的卫浴产品表面形成釉层，喷枪吐出压力为0.10-0.15MPa，雾化压力0.3-0.4 MPa；
5）预热干燥后置于烧成炉内，烧成制度为：最高温810℃-840℃，最高温保温5 min -30min，炉内压力为负压；其中所述陶瓷釉在810℃-840℃温度下的热膨胀系数为300×10-7/℃~350×10-7/℃；得到陶瓷釉不锈钢卫浴产品。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，原料按重量份包括以下组分：SiO255.0份、Al2O3 6.0份、Fe2O3 0.05份、TiO2 3.26份、CaO 6.0份、MgO 1.0份、Na2O 8.6份、K2O2.5份、ZrO2 5.82份、ZnO 1.7份、BaO 5.3份、B2O3 4.77份和石墨烯1份。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述粗糙化处理是在不锈钢基材上部分区域涂防腐蚀层，置于喷洒三氯化铁的流水线，腐蚀完毕后去除防腐蚀层，表面便产生纹路。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述粗糙化处理是使用压缩空气为动力将白刚玉砂高速喷射到不锈钢基材表面，使表面发生变化得到粗糙度。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3）中，所述阳极氧化的电流密度控制在1.2-1.8 A/dm2。
6.一种权利要求1~5任一项所述制备方法制备的陶瓷釉不锈钢卫浴产品，其特征在于：包括不锈钢基材、覆设于不锈钢基材表面的氧化铝薄膜和覆设于氧化铝薄膜表面的陶瓷釉层。
7.根据权利要求6所述的陶瓷釉不锈钢卫浴产品，其特征在于：所述陶瓷釉层的厚度为0.5-1.0 mm。
8.根据权利要求6所述的陶瓷釉不锈钢卫浴产品，其特征在于：所述陶瓷釉不锈钢卫浴产品是台盆或水龙头。
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