一种用于钢板涂搪的低温静电搪瓷粉末及其制备方法

摘要

一种用于钢板涂搪的低温静电搪瓷粉末，将基体料二氧化硅、辅助料氧化铝、氧化镁、氧化锌、助熔剂氧化硼、氧化钠、氧化钾、密着剂氧化钴、氧化镍、着色剂氧化铬、氧化铜、氧化铁等混合均匀，经熔制、冷淬后同磨加物粘土等一进行球磨，再经有机聚硅氧烷包裹、热固化处理后即得到本发明的搪瓷粉末。本搪瓷粉末用静电喷涂工艺进行涂搪，粉末可回收，涂搪后于700～740℃下烧成，空气冷却得到180～200μm厚的搪瓷层。本搪瓷层耐酸碱腐蚀性，耐热、耐磨性强，且附着牢、强度高、抗冲击，无针孔、气泡、裂隙或变形缩釉等表面缺陷。

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种粉末涂料及其制备方法，特别涉及非金属无机粉末涂料及其制备方法，确切地说是一种用于钢板涂搪的低温静电搪瓷粉末及其制备方法。

二、背景技术

现有的技术中，对钢铁制品的表面进行防护有很多种措施，其中采用湿法涂搪的工艺占很大比例，采用湿法涂搪由于釉浆的流变性难以控制使得的产品的缺陷多，合格品率不高，而且涂搪过程中原料不能回收，对环境造成一定的污染，使得搪瓷这一优良材料的使用受到了限制。近年来干法静电喷涂作为一种新型的涂搪工艺逐步发展起来，在一定的程度上克服了以上缺陷，目前这种新型的涂搪工艺以及静电搪瓷干粉的研制发展的非常迅速，如美国专利：U.S.Pat.6,270,854公开了一种用于玻璃、陶瓷或金属基体的静电干粉的制备方法，其主要成分为羧酸盐和金属氧化物；U.S.Pat.5,145,804公开一种静电搪瓷干粉，其配方中助熔剂氧化钠和氧化钾以及氧化钙和氧化钡的重量比均为1∶1，其烧成温度825℃以上；U.S.Pat4,110,487公开了两搪一烧的静电喷涂工艺。欧洲专利：EP1,256,556A1公开了搪瓷釉的组成及用于粉末的制备方法，它的烧成温度是760～830℃。EP1,123,904公开了一种对铸铁进行静电喷涂的玻璃料，其烧成温度在780℃以上。

三、发明内容

本发明的目的在于提供一种烧成温度低、适用于对钢板进行静电喷涂的搪瓷粉末，该粉末在钢板上经烧成后形成不透明的、抗化学作用强的搪瓷层(亦称搪玻璃层)。

本低温静电搪瓷粉末，可以使用静电喷涂工艺对钢板表面进行涂搪，涂搪后烧成温度低(700～740℃)。

本搪瓷粉末包括基体料、辅助料和助剂。基体料为二氧化硅(SiO₂)，选自石英砂或/和白碳黑；辅助料选自铝(Al)或/和镁(Mg)或/和锌(Zn)或/和钛(Ti)或/和锂(Li)的氧化物；助剂包括助熔剂、密着剂、磨加物、粘接剂和包衣剂。所述的助熔剂选自硼(B)或/和钠(Na)或/和钾(K)或/和钒(V)的氧化物；密着剂选自镍(Ni)或/和钴(Co)的氧化物；磨加物选自粘土、高岭土、凹凸棒等非金属矿物或/和石英砂或/和氟硅酸盐；粘接剂选自不饱和脂肪酸等，优选鞣酸或/和蓖麻油或/和松木油；包衣剂选自有机聚硅氧烷，优选烷基链的含氢聚硅氧烷。各组分有以下重量份数：

      二氧化硅          40～60份

      辅助料            5～25份

      助熔剂            15～40份

      密着剂            1～10份

      磨加物            8～25份

      粘接剂            0.05～3份

      包衣剂            0.05～5份。

      优选：二氧化硅    45～55份

      辅助料            10～20份

      助熔剂            20～35份

      密着剂            1.5～5份

      磨加物            10～20份

      粘接剂            0.1～2份

      包衣剂            0.1～3份。

在上述基础组分中还可以加入着色剂0.5～10重量份，优选1～8重量份。着色剂选自铬(Cr)或/和铜(Cu)或/和铁(Fe)的氧化物。

本搪瓷粉末的制备方法是：首先将一定重量份数的二氧化硅、辅助料、助熔剂、密着剂或/和着色剂混合均匀后置于电炉中进行熔制，熔制得到的瓷熔体倾入冷水中急淬得到瓷熔块，瓷熔块上的水份干燥后与一定量份数的磨加物一道投入球磨机中球磨成细瓷粉，然后在细瓷粉中加入一定重量份数的粘接剂和包衣剂，混合均匀并包衣，包衣后热固化便得到搪瓷粉末。所述的熔制是1000～1300℃条件下熔制，所述的热固化为150～200℃条件下热固化10～40min。

本搪瓷干粉细度≥300目，热膨胀系数为295×10^-7～300.5×10^-7，比电阻率10¹³～10¹⁵Ω.cm。完全满足静电喷涂工艺的要求。

用静电喷枪对经预处理过的钢铁制品表面喷涂搪瓷粉末，喷涂后于700～740℃条件下烧成1～3min，在空气中直接冷却得到厚度仅180～200μm的搪瓷层。

本搪瓷粉末中不含铅、镉等重金属元素，安全、无毒。用本搪瓷粉末制备的搪瓷层虽然只有180～200μm的厚度，但其耐酸碱腐蚀性、耐热、耐磨等性能不会下降，且附着牢、强度高、抗冲击，若不幸与搅拌锚之类的设备转动配件在运行中发生碰撞时，也不会脱落或崩瓷，在涂搪和后冷却过程中不会出现针孔、气泡、裂隙或变形缩釉等表面缺陷。搪瓷层颜色丰满、鲜艳，可以根据需要选择。

本搪瓷粉末用静电喷涂工艺，与传统的两搪一烧工艺和湿法的一搪一烧工艺相比，工艺简化，操作简单，且烧成温度低、时间短，特别是在空气中冷却，无需在烘箱或烘房内缓缓降温以释放热应力，不仅节省了能源和时间，而且给施工带来极大的方便，甚至可以在现场施工作业，喷涂时搪瓷干粉可以回收，且无废水、废气污染环境，是名副其实的清洁工艺。

                    本发明与传统方法涂搪的比较

四、具体实施方式

在生产实际中，二氧化硅可用石英砂或白碳黑为原料，氧化硼可用硼砂为原料，氧化铝可用矾土为原料，对锂、钠、钾、镁的氧化物则用其相应的硝酸盐或碳酸盐为原料。在以下非限定实施例中，凡出现上述氧化物组分时，均是按相应的原料经换算得到的份数。

一、一种黑色搪瓷的低温静电搪瓷粉末

1、取二氧化硅45份，三氧化二铝7份、氧化镁1份、氧化锌1份、氧化锂1份，三氧化二硼10份、氧化钠8份、氧化钾7份，氧化镍2份、氧化钴0.4份，氧化铬0.1份、氧化铜0.5份、氧化铁1份，混合均匀，将混合料放熔炉中，逐步升温在1100～1200℃的温度下熔制30～60min，将瓷熔体倾入水中急冷成为瓷熔块，将瓷熔城干燥后放入球磨机中配入磨加物氟硅酸钾11份、粘土4份一道球磨，得到细瓷粉，向细瓷粉中加粘接剂鞣酸0.1份和包衣剂聚甲基一氢一硅氧烷0.9份，混合均匀并包裹，于150～200℃温度下热固化10～40min后取出，该低温静电搪瓷粉末可通过350目筛。制得的低温静电搪瓷粉末用静电喷枪喷涂于10cm×10cm已处理好的工件上，置于电炉中在700～740℃的温度下经1～3min烧成。成品颜色黑艳，表面光洁、外部美观，无针孔、气泡等缺陷。耐酸碱、耐磨、抗冲击、抗高温性能佳。

2、取二氧化硅55份，三氧化二铝5份、氧化镁3份、氧化锌1份、氧化锂1份，三氧化二硼12份、氧化钠5份、氧化钾3份，氧化镍1.9份、氧化钴0.5份，氧化铬0.1份、氧化铜0.4份、氧化铁1.1份，混合后熔制、冷淬同实施例1，干燥的瓷熔块同磨加物石英砂8份、高岭土2份一道球磨得到细瓷粉，细瓷粉同粘接剂蓖麻油0.1份和包衣剂聚二甲基硅氧烷0.9份混合均匀并包裹，热固化和静电喷涂同实施例1。

二、一种浅黄色瓷面的低温静电搪瓷粉末

3、取二氧化硅50份，三氧化二铝6份、氧化镁3份、氧化锌2份，三氧化二硼12份、氧化钠5份、氧化钾3份，氧化镍1.5份、氧化钴0.5份，氧化铬1份；磨加物氟硅酸钾10份、凹凸棒土5份；粘接剂蓖麻油0.2份、包衣剂甲基-乙烯基-硅氧烷0.8份。熔制、冷淬、球磨、混合包衣加工同实施例1，同实施例1静电喷涂处理。得到浅黄色搪瓷，瓷面光洁，无针眼气泡，久置无脱瓷脱色现象产生。瓷层耐酸碱、耐磨、抗冲击、抗高温性能佳。

4、取二氧化硅48份，三氧化二铝5份、氧化镁4份、氧化锌1份，三氧化二硼13份、氧化钠6份、氧化钾3份，氧化镍1份、氧化钴1份，氧化铬1份；磨加物石英砂10份、粘土6份；粘接剂鞣酸0.3份，包衣剂甲基-氢-硅氧烷0.7份。熔制、冷淬、球磨、混合包衣加工同实施例1，同实施例1静电喷涂处理得到浅黄色搪瓷。

三、一种深蓝色瓷面的低温静电搪瓷粉末

5、取二氧化硅46份，三氧化二铝12份、氧化镁1份、氧化锌1份，三氧化二硼10份、氧化钠7份、氧化钾3份，氧化镍1份、氧化钴1份，氧化铁2份；磨加物氟硅酸钾10份、高岭土5份；粘接剂鞣酸0.2份，包衣剂聚二甲基硅氧烷0.8份。熔制、冷淬、球磨、混合包衣加工同实施例1，同实施例1静电喷涂处理得到深蓝色搪瓷，瓷面光洁，无针眼气泡，久置无脱瓷脱色现象产生。瓷层耐酸碱、耐磨、抗冲击、抗高温性能佳。

6、取二氧化硅49份，三氧化二铝9份、氧化镁1份、氧化锌1份，三氧化二硼12份、氧化钠5份、氧化钾3份，氧化镍1份、氧化钴1份，氧化铁2份；磨加物石英砂10份、粘土5份；粘接剂松木油0.3份、包衣剂聚甲基-氢-硅氧烷0.7份。熔制、冷淬、球磨、混合包衣加工同实施例1，同实施例1静电喷涂处理得到深蓝色搪瓷。