利用纳米Al2O3粉体作密着剂的搪瓷底釉及制备方法

摘要

利用纳米Al2O3粉体作密着剂的搪瓷底釉及制备方法,将按配比组成的氧化锑－氧化钼或氧化镍底釉用坩埚熔制后粉碎,与磨加物混合进行球磨制成料浆。再将纳米Al2O3粉体分散在水溶液中,制成重量百分比为10～25%的乳状液,将它按重量百分比为0.5～2.5%加入底釉料浆即成。本发明利用纳米Al2O3粉体的尺寸效应,通过在以氧化锑－氧化钼或氧化镍为密着剂的搪瓷底釉中添加纳米Al2O3粉体,使上述两种底釉的密着性能与氧化钴底釉相当。从而可替代氧化钴底釉,降低成本。

说明书

本发明涉及搪瓷釉的制备方法，是一种利用纳米Al₂O₃粉体作密着剂的搪瓷底釉及制备方法。

搪瓷是金属与玻璃釉这二种不同的材料在高温条件下有机地结合成一体的复合材料，它兼有钢的强度、延伸性和玻璃的耐酸碱腐蚀、不易污染产品、容易清洗等优点，被广泛地应用于化工、农药、医药、染料、治金、食品等行业中。但是，由于金属与玻璃是二种截然不同的材料，它们之间没有密着性。为使两者之间具有密着性能，必须在玻璃釉中添加“密着剂”。目前通用的密着剂有三种：氧化锑-氧化钼、氧化镍、氧化钴。其中氧化钴效果最好、但价格昂贵；氧化锑-氧化钼最廉价但效果较差；氧化镍则居中。

一般认为，锑钼底釉的密着性能是由于氧化锑对钢铁表面的电化学腐蚀而产生的。锑、铁混晶以枝晶体形式增强密着；氧化钼则因降低熔体表面张力而对密着起促进作用。氧化锑-氧化钼的恰当组合才能获得良好的密着。氧化镍、氧化钴的密着机理是：含氧化镍或氧化钴的瓷釉易使高温烧成时铁表面形成的氧化铁溶解，并与新生铁基体发生氧化还原反应，对铁基全产生腐蚀，同时钴、镍被还原析出，使其表面粗糙，进而提高密着性能。

本发明的的目的是提供一种将纳米粉体添加到氧化锑-氧化钼或氧化镍底釉中，提高底釉与金属材料的密着性能的利用纳米Al₂O₃粉体作密着剂的搪瓷底釉及制备方法。

为了达到上述目的，本发明采取下列措施：

方案1：    

1．利用纳米Al₂O₃粉体作密着剂的搪瓷底釉包括：

1)氧化锑-氧化钼底釉配比(重量百分比)：

Na₂O                                15.0～17.0％

B₂O₃                               12.0～15.0％

K₂O                                 4.0～4.8％

Al₂O₃                              4.8～5.0％

SiO₂                                46.0～52.0％

CaF₂                                8.4～9.8％

MnO₂                                2.0～2.4％

Sb₂O₃                                  0.8～1.0％

BaO                                      0.5～0.9％

MoO₃                                    0.5～0.9％

2)磨加物配比(重量百分比)：

粘土                                     3.0～6.0％

Sb₂O₃                                  0.2～1.5％

BaMoO₃                                  0.3～1.5％

Na₃BO₃                                 0.2～1.2％

NaNO₂                                   0.1～0.8％

水                                       50％

底釉                                     其余

3)纳米Al₂O₃粉体的乳状液(重量百分比)：    

粒径为10～20nm的Al₂O₃粉体              10～25％

水                                       其余

2．纳米Al₂O₃粉体为密着剂的搪瓷底釉制备方法是：

1)将氧化锑-氧化钼底釉按比例混合均匀后，在箱式炉中用坩埚熔制，熔制温度为1190～1250℃，熔制时间为2小时后粉碎；

2)将粉碎后的底釉与按比例混合的磨加物进行球磨制成料浆，球磨20小时后老化1～2天；

3)将粒径为10～20nm的Al₂O₃粉体分散在水溶液中，制成重量百分比为10～25％的乳状液，将它按重量百分比为0.5～2.5％加入底釉料浆即成。

方案2：

1．利用纳米Al₂O₃粉体作密着剂的搪瓷底釉包括：

1)氧化镍底釉配比(重量百分比)：

Na₂O                                 14.0～16.0％

B₂O₃                                11.0～13.0％

K₂O                                   2.0～5.0％

Al₂O₃                               3.0～6.0％

SiO₂                                 42.0～51.0％

CaF₂                                 8.0～10.0％

NiO                                   1.0～2.0％

MnO₂                                 2.0～2.5％

NaSiF₄                                    3.0～4.2％

Fe₂O₃                                    0～2.0％

2)磨加物配比(重量百分比)：

粘土                                       3.0～6.0％

Na₃BO₃                                   0.2～1.2％

NaOH                                       0.1～0.8％

水                                         50％

底釉                                       其余

3)纳米Al₂O₃粉体的乳状液(重量百分比)：

粒径为10～20nm的Al₂O₃粉体                10～25％

水                                         其余

2．纳米Al₂O₃粉体为着剂的搪瓷底釉制备方法是：

1)将氧化镍底釉按比例混合均匀后，在箱式炉中用坩埚熔制，熔制温度为1190～1250℃，熔制时间为2小时后粉碎；

2)将粉碎后的底釉与按比例混合的磨加物进行球磨制成料浆，球磨20小时后老化1～2天；

3)将粒径为10～20nm的Al₂O₃粉体分散在水溶液中，制成重量百分比为10～25％的乳状液，将它按重量百分比为0.5～2.5％加入底釉料浆即成。

本发明与一般的搪瓷密着剂相比，本发明利用纳米Al₂O₃粉体的尺寸效应，通过在以氧化锑-氧化钼和以氧化镍为密着剂的搪瓷底釉中添加纳米Al₂O₃粉体，细化金属与搪瓷釉之间过渡区中的枝晶体，并使过渡区铁等元素的浓度梯度变化平缓，使上述两种底釉的密着性能与氧化钴为密着剂的底釉相当。从而可替代氧化钴底釉，降低高质量搪瓷的成本。同时扩大搪瓷的烧成温度和烧成时间范围。

下面是本发明的实施例。

实施例1：

1．利用纳米Al₂O₃粉体作密着剂的搪瓷底釉包括：

1)氧化锑-氧化钼底釉配比(重量百分比)：

Na₂O                                 5.09％

B₂O₃                                13.01％

K₂O                                  4.5％

Al₂O₃                               4.9％

SiO₂                                          49.07％

CaF₂                                           8.51％

MnO₂                                           2.32％

Sb₂O₃                                         0.89％

BaO                                             0.89％

MoO₃                                           0.82％

2)磨加物配比(重量百分比)：

粘土                                            4.0％

Sb₂O₃                                         1.0％

BaMoO₃                                         0.9％

Na₃BO₃                                        0.7％

NaNO₂                                          0.4％

水                                              50％

底釉                                            其余

3)纳米Al₂O₃粉体的乳状液(重量百分比)：

粒径为10～20nm的Al₂O₃粉体          25％

水                                   其余

2．纳米Al₂O₃粉体为密着剂的搪瓷底釉制备方法为：

1)将氧化锑-氧化钼底釉按比例混合均匀后，在箱式炉中用坩埚熔制，熔制温度为1190～1210℃，熔制时间为2小时，进行抽丝检验，抽丝为1～2节/米后即可粉碎；

2)将粉碎后的底釉与按比例混合的磨加物进行球磨制成料浆，球磨20小时，粗化度为0.5～1.0g/100ml，过150目筛后老化1～2天；

3)将粒径为10～20nm的Al₂O₃粉体分散在水溶液中，制成重量百分比为25％的乳状液。

在涂搪前以机械搅拌加入底釉浆料，添加量1.0％，采用基体材料为搪瓷专用钢板SPCC，厚0.5mm，经脱脂、酸洗后涂搪，烘干温度为160℃，烧成840℃，时间为2分钟。

实施例2：

1．利用纳米Al₂O₃粉体作密着剂的搪瓷底釉包括：

1)氧化镍底釉配比(重量百分比)：

Na₂O                                   14.42％

B₂O₃                                             12.89％

K₂O                                               4.46％

Al₂O₃                                            4.86％

SiO₂                                              45.94％

CaF₂                                              8.43％

NiO                                                1.89％

MnO₂                                              2.26％

NaSiF₄                                            3.65％

Fe₂O₃                                            1.2％

2)磨加物配比(重量百分比)：

粘土                                               6.0％

Na₃BO₃                                          0.5％

NaOH                                               0.5％

水                                                 50％

底釉                                               其余

3)纳米Al₂O₃粉体的乳状液(重量百分比)：

粒径为10～20nm的Al₂O₃粉体                        25％

水                                                 其余

2．纳米Al₂O₃粉体作密着剂搪瓷底釉的制备方法是：

1)将氧化镍底釉按比例混合均匀后，在箱式炉中用坩埚熔制，熔制温度为1230～1250℃，熔制时间为2小时，进行抽丝检验，抽丝为0～1节/米后即可粉碎；

2)将粉碎后的底釉与按比例混合的磨加物进行球磨制成料浆，球磨20小时，粗化度为0.5～1.0g/100ml，过150目筛后老化1～2天；

3)将粒径为10～20nm的Al₂O₃粉体分散在水溶液中，制成重量百分比为25％的乳状液。

在涂搪前以机械搅拌加入底釉浆料，添加量1.5％，采用基体材料为搪瓷专用钢板SPCC，厚0.5mm，经脱脂、酸洗后涂搪，烘干温度为160℃，烧成温度为880℃，时间为2分20秒。