[发明专利]一种纳米微晶搪瓷的制备技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米微晶搪瓷的制备技术。

背景技术

在传统的日用搪瓷制品大多被不锈钢制品和塑料制品取代的背景下，搪瓷作为优良的耐腐蚀材料正日益被化工和家电等工业领域所青睐，用搪瓷作为化工容器的内衬和家电行业如电热水器的内胆已获得越来越广泛的应用。所以，与此相应，搪瓷的耐酸碱腐蚀和抗热水侵蚀的能力就成为提高搪瓷综合性能和延长设备使用寿命的关键。

近十年来，世界各国都在大力开发纳米材料的制备及应用技术，其中一些陶瓷纳米粉体和薄膜已开始获得应用，如具有光催化抗菌功能的纳米二氧化钛、超亲水的纳米二氧化硅薄膜等。然而，对于块体材料或搪瓷一类的厚膜材料，其结构纳米化的研究和应用要困难许多。近年有一些文献报道，如专利ZL01128593“低成本纳米微晶陶瓷的制备方法”所述，采用非晶晶化法首先制备陶瓷的非晶态成形体，然后在适宜的温度下进行原位受控晶化，在非晶态成形体内部形成含纳米级晶粒的微晶陶瓷，为块体材料的纳米化提供了新的方法。

搪瓷是在金属基体上均匀涂覆的一种特殊的无机非金属厚膜(涂层)材料，要求它与金属基体具有良好的密着，而且瓷层本身也必须致密，以很好地保护金属基体免受酸碱腐蚀和氧化锈蚀等。搪瓷釉从结晶学角度主要是非晶态的玻璃物质，根据玻璃和陶瓷的性能特点，如果能增加搪瓷釉中的结晶成分，且能有效控制结晶体的晶粒尺寸及在搪瓷釉层中分布的均匀性，无疑对改善搪瓷的耐酸碱和抗热水侵蚀等性能有重要作用。

发明内容

本发明的目的是，针对现有搪瓷技术的不足，发明一种能在搪瓷釉层中原位生成纳米微晶的技术，从而有效提高搪瓷的耐酸碱腐蚀和抗热水侵蚀的能力，为搪瓷作为化工容器的内衬、家用电(或太阳能)热水器内胆等应用开发性能更好的搪瓷釉料。

本发明是这样实现的：一种纳米微晶搪瓷的制备技术，包括以下工艺步骤：

(1)高温熔制：将各种搪瓷原料粉末与析晶因子等化工原料混合均匀后，送入高温炉中，在1300～1500℃熔融，获得组成均匀的搪瓷熔体，取出后快速冷却，得到均质搪瓷熔块；

(2)搪瓷干粉或釉浆制备：将上述均质搪瓷熔块与磨加物按一定配比混合，在球磨机或其他快速研磨设备中进行干法或湿法(加一定量的水)研磨，得到符合细度要求的搪瓷预磨干粉或釉浆；

(3)搪烧与原位析晶：将上述搪瓷预磨干粉或釉浆用喷涂或浸涂等常规的涂搪方法均匀涂覆在金属工件表面，烘干后在760～900℃温度下热处理，该过程包括在较高的温度下烧成和在稍低的温度下原位析晶两个步骤，烧成温度控制在850～900℃，待瓷釉熔融后，将温度降至760～800℃再保温2～3分钟，此时，在析晶因子的作用下，致密的搪瓷釉层中原位析出晶粒尺寸为30～100nm的微晶，从而得到耐腐蚀性能优异的纳米微晶搪瓷。

本发明中，由于在普通搪瓷釉的基础上，通过科学合理的组成设计，在制备搪瓷熔块时引入析晶因子，使该搪瓷釉具备在适宜温度下均匀快速析晶的能力，但对搪瓷的熔制和其他工艺性能影响很小。通过对搪烧工艺制度稍作改变，即在850～900℃将瓷釉充分熔融后，将温度降至760～800℃再保温2～3分钟，在此温度下析晶因子发挥作用，使致密的搪瓷釉层原位析出晶粒尺寸为30～100nm的微晶，从而显著改善搪瓷的耐酸碱腐蚀性能和抗热水侵蚀的能力。

用本发明技术制备的纳米微晶搪瓷，在10％(重量)硫酸溶液中浸泡100小时的平均质量损失为0.62g/m²，在10％氢氧化钠溶液中浸泡100小时的平均质量损失为0.25g/m²，分别为普通搪瓷的50％和40％左右。在90℃热水中浸泡100小时后的质量损失为0.03g/m²，仅为普通搪瓷的20％。因此，用该技术制备的纳米微晶搪瓷，其耐酸碱腐蚀性能提高了1倍以上，抗热水侵蚀能力则提高了约5倍。该搪瓷作为化工反应容器的内衬材料和热水器的内胆材料，具有很好的推广应用前景。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做出进一步的说明。

实施例1，一种纳米微晶搪瓷的制备技术，包括以下工艺步骤：

(1)高温熔制：将各种搪瓷原料粉末与析晶因子等化工原料混合均匀后，送入高温炉中，在1300～1500℃熔融，获得组成均匀的搪瓷熔体，取出后快速冷却，得到均质搪瓷熔块；所述各种搪瓷原料粉末与析晶因子等化工原料为按以下质量比配料：石英砂30、硼砂22、长石粉20、纯碱10、氟硅酸钠8、硅酸锆12、钛白粉8、磷酸三钙5、氧化镍3、氟化铝2；