技术领域本发明属于涂料领域，尤其涉及一种搪瓷底釉材料、制备方法及应用。
背景技术：
搪瓷材料以其高档的外观，卓越的耐摩擦、耐酸碱、耐腐蚀、耐高温性能和良好的易清洁性能一直受到广泛的关注与研究。微波炉、烤箱、灶具等厨房电器产品的工作环境温度高，长期接触油污、酸性碱性调味料与清洁剂，极易与锋利、尖锐物体接触，因此要求厨电类产品要具有耐高温、耐酸碱、耐刮擦、耐腐蚀等性能；搪瓷材料是满足上述性能的最优材料。搪瓷底釉的性能直接影响到整体搪瓷层的附着、密着性能，因此，制备合适的搪瓷底釉十分重要。但是，目前与厨电类产品相关的搪瓷底釉技术存在以下问题：1)金属基材表面进行喷涂搪瓷材料处理后，附着力差，易产生爆瓷，影响外观与使用；2)搪瓷底釉的膨胀系数与金属基材相差较大，容易产生开裂、爆瓷等问题；3)现有的搪瓷材料还不能满足微波炉类产品的需求，主要因为微波炉工作要求较高，对于搪瓷材料与工艺要求严格。以上问题制约了搪瓷材料在厨电类产品上的应用，若可以得到解决，可以令厨电产品给用户带来更好的使用体验。
技术实现要素：
鉴于现有技术所存在的问题，本发明提供一种搪瓷底釉材料、制备方法及应用。本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种搪瓷底釉材料，包括以下重量百分比的原料：第八族金属氧化物3％-8％，镧系氧化物15％-25％，第二主族化合物10％-20％，第七副族元素氧化物2％-6％，第一主族金属氧化物5％-10％，第四主族元素氧化物25％-40％，第四副族元素氧化物占5％-10％，悬浮稳定剂占5％-10％。本发明的有益效果为：本发明在搪瓷配方上进行合理化设计，发明了密着效果更佳的密着剂，并通过各原料之间的相互作用协同增加密着性能与附着力，很好的解决了属基材表面进行喷涂搪瓷材料处理后附着力差，易产生爆瓷，影响外观与使用的问题。本发明深入的研究了相关金属基材的膨胀系数，着重研究了搪瓷配方各组成金属氧化物对最终搪瓷材料膨胀系数的影响，最终确定了适合相关金属基材膨胀系数的搪瓷材料配方。很好的解决了搪瓷底釉的膨胀系数与金属基材相差较大，容易产生开裂问题的问题上。通过加入第八族金属氧化物，增加密着性能；通过镧系元素的氧化物的加入，可以有效改善搪瓷材料与金属基材的表面物理作用与化学作用，提高搪瓷材料的致密性以及与金属基材表面的附着力，通过上述两种原料的配合使用有利于显著提高搪瓷底釉材料的密着性能与附着力，很好的解决了附着力差，易产生爆瓷，影响外观与使用的问题。第二主族化合物一方面与其他金属化合物配合，使膨胀系数合适，另一方面，可以降低釉料熔融物粘度，并对釉料各原料原料起到较好的助熔作用；第七副族氧化物的加入，主要作为搪瓷釉料的着色剂，与第二主族化合物配合增加釉料各组成之间的相容性以及与金属基材的附着能力，也可使本发明搪瓷材料具有远红外性能。第一主族金属氧化物由于碱金属原子的最外层仅有一个电子，赋予了具有碱金属氧化物的强化学活性，同时利用多种第一主族元素氧化物的混合碱效应，因此用于搪瓷材料可以有效降低其烧结温度，本发明搪瓷底釉材料的烧结温度为740℃至780℃之间，而现有的搪瓷材料的烧结温度在830℃至850℃之间，提高材料的致密性。第四主族氧化物的加入，可以有效提高搪瓷材料的化学耐久性以及材料的机械性能。第四副族元素的氧化物的加入，可以有效提高搪瓷材料的光泽度与化学稳定性，并可以增加搪瓷材料的遮盖力。悬浮稳定剂的加入，可以大幅度提高搪瓷釉料的悬浮性能，从而提高本发明所述搪瓷材料的一致性。发明人在研究中意外发现，通过上述材料的配合以及共同发挥作用，具有很好的密着性能，可以避免爆瓷现象，可能因为搪瓷材料的开裂与密着性能以及膨胀系数都有关系。进一步，所述第八族金属氧化物为氧化镍。采用上述进一步方案的有益效果是：采用氧化镍有利于进一步提高搪瓷底釉材料的密着性能与附着力。进一步，所述镧系氧化物为氧化铽。采用上述进一步方案的有益效果是：采用氧化铽有利于进一步提高搪瓷底釉材料的密着性能与附着力。进一步，所述第二主族化合物选自第二主族氟化物和/或第二主族氧化物。第二主族氟化物和/或第二主族氧化物的加入，可以进一步降低釉料熔融物粘度，并对釉料各原料原料起到较好的助熔作用。进一步，所述第二主族氟化物为氟化钙。进一步，所述第二主族氧化物为氧化钡。进一步，所述第七副族元素氧化物为二氧化锰。采用上述进一步方案的有益效果是：采用上述种类的第二主族氟化物或氧化物可以使助熔得作用更明显；采用二氧化锰与第二主族化合物(例如：氟化物或氧化物)配合使用有利于进一步提高相容性和附着能力。进一步，所述第一主族金属氧化物为氧化钾和氧化铷的混合物。采用上述进一步方案的有益效果是：采用氧化钾和氧化铷的混合物，有利于提高混合碱效应的效果，进一步降低其烧结温度，提高材料的致密性。优选地，在保证氧化钾和氧化铷的质量和占制备搪瓷底釉材料的各原料的质量和为5％-10％的前提下，所述氧化钾占制备搪瓷底釉材料的各原料的质量和的质量比为4％-10％，所述氧化铷占制备搪瓷底釉材料的各原料的质量和的质量比为0.1％-0.3％。更进一步地，所述氧化钾占制备搪瓷底釉材料的各原料的质量和的质量比为4.7％-9.8％。发明人在研究中意外的发现上述的配比可以进一步显著提高材料的致密性。进一步，所述第四副族元素氧化物选自二氧化钛和/或二氧化锆。采取上述进一步技术方案的有益效果为：二氧化钛、二氧化锆中的一种或两种的混合有利于进一步提高搪瓷材料的光泽度与化学稳定性，并可以显著增加搪瓷材料的遮盖力。进一步，所述第四主族元素氧化物为二氧化硅。采取上述进一步技术方案的有益效果为：采用二氧化硅可以进一步提高搪瓷材料的化学耐久性以及材料的机械性能。进一步，所述悬浮稳定剂选自黄原胶水溶液和/或聚丙烯酰胺水溶液。采用上述进一步方案的有益效果是：采用黄原胶水溶液、聚丙烯酰胺水溶液作为悬浮稳定剂，可以大幅度提高搪瓷釉料的悬浮性能，从而提高本发明所述搪瓷材料的一致性。本发明还提供一种上述搪瓷底釉材料的制备方法，包括以下步骤：1)按照配比将除悬浮稳定剂以外的各原料混合后进行熔融，将熔融后的物质进行水淬处理，得到熔块，将水淬处理后的熔块烘干；2)将步骤1)中烘干的熔块与悬浮稳定剂一起研磨成粉，得到搪瓷底釉材料。采用上述方案的有益效果是：本发明所述的搪瓷底釉材料的制备方法的操作简单，并且通过合理的设置各原料的配比，使制的搪瓷底釉材料具有很好的附着力、较低的烧结温度，避免产生爆瓷等现象，使用寿命长。采用先制成熔块再将熔块与悬浮稳定剂一起研磨成粉的方式，可以大幅度提高搪瓷釉料的悬浮性能，从而提高本发明所述搪瓷材料的一致性。经实验结果表明，本发明的搪瓷底釉材料的膨胀系数范围30-80×10-7/℃，而现有搪瓷材料的膨胀系数范围为60-470×10-7/℃；与现有技术相比本发明的搪瓷底釉材料与金属基材的膨胀系数更为接近，可以有效避免开裂的现象发生。本发明的搪瓷底釉材料的烧结温度在740-780℃，一般搪瓷的烧结温度在830-850℃，与现有技术的搪瓷材料相比，本发明的搪瓷底釉材料的烧结温度可以降低50-85℃，搪瓷的密着性能均为一级，耐盐雾测试96小时以上以及冷热冲击(ΔT≥250℃)均无爆瓷现象。本发明还提供一种上述的搪瓷底釉材料在厨电产品中的应用。例如：可以应用于微波炉、烤箱、灶具或者其他产品。本发明还提供一种厨电产品，包括金属基材以及附着在金属基材表面的搪瓷层，所述搪瓷层的材料为上述的搪瓷底釉材料。具体实施方式以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。本发明提供了一种搪瓷底釉材料及制备方法，解决了目前厨电类产品用搪瓷底釉材料金属基材表面进行喷涂搪瓷材料处理后，附着力差、易产生爆瓷、影响外观与使用，搪瓷底釉的膨胀系数与金属基材相差较大，容易产生开裂问题等问题。本发明的搪瓷底釉材料的配方为：第一主族金属氧化物5％-10％、第二主族化合物10％-20％、第四主元素氧化物25％-40％、第四副族元素的氧化物5％-10％、第七副族元素氧化物2％-6％、第八族金属氧化物3％-8％、镧系氧化物15％-25％和悬浮稳定剂5％-10％。配方中各原料的百分比均按与原料的总重量的百分含量计。本发明的搪瓷材料的具体制备方法如下：1)按上述配比将第一主族金属氧化物、第二主族化合物、第四主元素氧化物、第四副族元素的氧化物、第七副族元素氧化物、第八族金属氧化物和镧系氧化物，一起置于950℃-1200℃的窑炉中熔融，将熔融后的物质在水中进行水淬处理，水的温度为15-30℃，将水淬处理后的熔块放入烘箱中烘干，烘干温度在110-140℃范围，时间15min,得到烘干后的熔块；2)将步骤1)中得到的烘干后的熔块与5％-10％悬浮稳定剂一起进行球磨处理得到270目以上的釉粉，即可得到本发明所述的搪瓷底釉材料。上述中，第一主族金属氧化物选自氧化钾(K2O)、氧化铷(Rb2O)两种的混合使用；第二主族化合物选自第二主族氟化物、第二主族氧化物或二者的混合，所述第二主族氟化物为氟化钙(CaF2)，所述第二主族氧化物为氧化钡；第四主族元素氧化物为二氧化硅(SiO2)；第四副族元素氧化物选自二氧化钛(TiO2)、二氧化锆(ZrO2)中的一种或两种的混合使用；第七副族元素氧化物为二氧化锰(MnO2)；第八族金属氧化物为氧化镍(NiO)；镧系氧化物为氧化铽(TbO2)；悬浮稳定剂选自黄原胶水溶液、聚丙烯酰胺水溶液中的一种或两种混合使用。各实施例中，黄原胶水溶液购自河北金丰化工厂公司，其中黄原胶的质量浓度为2％；聚丙烯酰胺水溶液购自鑫光化工公司，其中聚丙烯酰胺的质量浓度为15％。实施例1一种搪瓷底釉材料，制备方法如下：1)将第一主族金属氧化物6.8kgK2O、0.2kgRb2O，第二主族氟化物14kgCaF2、第二主族氧化物1kgBaO，第四主族元素氧化物40kgSiO2，第四副族元素的氧化物5.5kgTiO2、0.5kgZrO2，第七副族元素氧化物3kgMnO2，第八族金属氧化物5kgNiO，镧系氧化物18kgTbO2，一起置于1150℃的窑炉中熔融，将熔融后的物质进入冷水中进行水淬处理，水温为15℃，将水淬处理后的熔块放入烘箱中烘干，烘干时间为15min，烘干温度为110℃，制得烘干的熔块；2)将步骤1)中制得的烘干的熔块与4kg黄原胶水溶液、2kg聚丙烯酰胺水溶液一起进行球磨处理得到270目以上的釉粉，即可得到本发明的搪瓷底釉材料。实施例2一种搪瓷底釉材料，制备方法如下：1)将第一主族金属氧化物7.9kgK2O、0.1kgRb2O，第二主族氟化物19kgCaF2，第二主族氧化物1kgBaO，第四主族元素氧化物26kgSiO2，第四副族元素的氧化物7.6kgTiO2、0.4kgZrO2，第七副族元素氧化物4kgMnO2，第八族金属氧化物4kgNiO，镧系氧化物20kgTbO2，一起置于1050℃的窑炉中熔融，将熔融后的物质进入冷水中进行水淬处理，水温为25℃，将水淬处理后的熔块放入烘箱中烘干，烘干时间为15min，烘干温度为120℃，制得烘干的熔块；2)将步骤1)中制得的烘干的熔块与5kg黄原胶水溶液、5kg聚丙烯酰胺水溶液一起进行球磨处理得到270目以上的釉粉，即可得到本发明的搪瓷底釉材料。实施例3一种搪瓷底釉材料，制备方法如下：1)将第一主族金属氧化物9.8kgK2O、0.2kgRb2O，第二主族氟化物10kgCaF2，第四主族元素氧化物33kgSiO2，第四副族元素的氧化物9kgTiO2、1kgZrO2，第七副族元素氧化物2kgMnO2，第八族金属氧化物3kgNiO，镧系氧化物25kgTbO2，一起置于1100℃的窑炉中熔融，将熔融后的物质进入冷水中进行水淬处理，水温为30℃，将水淬处理后的熔块放入烘箱中烘干，烘干时间为15min，烘干温度为130℃，制得烘干的熔块；2)将步骤1)中制得的烘干的熔块与2kg黄原胶水溶液、5kg聚丙烯酰胺水溶液一起进行球磨处理得到270目以上的釉粉，即可得到本发明的搪瓷底釉材料。实施例4一种搪瓷底釉材料，制备方法如下：1)将第一主族金属氧化物5.8kgK2O、0.2kgRb2O，第二主族氟化物15kgCaF2、第二主族氧化物2kgBaO，第四主族元素氧化物37kgSiO2，第四副族元素的氧化物5kgTiO2，第七副族元素氧化物6kgMnO2，第八族金属氧化物8kgNiO，镧系氧化物15kgTbO2，一起置于1100℃的窑炉中熔融，将熔融后的物质进入冷水中进行水淬处理，水温为15℃，将水淬处理后的熔块放入烘箱中烘干，烘干时间为15min，烘干温度为140℃，制得烘干的熔块；2)将步骤1)中制得的烘干的熔块与3kg黄原胶水溶液、3kg聚丙烯酰胺水溶液一起进行球磨处理得到270目以上的釉粉，即可得到本发明的搪瓷底釉材料。实施例5一种搪瓷底釉材料，制备方法如下：1)将第一主族金属氧化物4.7kgK2O、0.3kgRb2O，第二主族氟化物20kgCaF2，第四主族元素氧化物25kgSiO2，第四副族元素的氧化物7kgTiO2、2kgZrO2，第七副族元素氧化物5kgMnO2，第八族金属氧化物4kgNiO，镧系氧化物24kgTbO2，一起置于1200℃的窑炉中熔融，将熔融后的物质进入冷水中进行水淬处理，水温为15℃，将水淬处理后的熔块放入烘箱中烘干，烘干时间为15min，烘干温度为110℃,制得烘干的熔块。2)将步骤1)中制得的烘干的熔块与6kg黄原胶水溶液、2kg聚丙烯酰胺水溶液一起进行球磨处理得到270目以上的釉粉，即可得到本发明的搪瓷底釉材料。实施例6一种搪瓷底釉材料，制备方法如下：1)将第一主族金属氧化物8.8kgK2O、0.2kgRb2O，第二主族氟化物11kgCaF2、第二主族氧化物2kgBaO，第四主族元素氧化物38kgSiO2，第四副族元素的氧化物7kgTiO2，第七副族元素氧化物4kgMnO2，第八族金属氧化物3kgNiO，镧系氧化物21kgTbO2，一起置于950℃的窑炉中熔融，将熔融后的物质进入冷水中进行水淬处理，水温为15℃，将水淬处理后的熔块放入烘箱中烘干，烘干时间为15min，烘干温度为110℃，制得烘干的熔块。2)将步骤1)中制得的烘干的熔块与5kg黄原胶水溶液一起进行球磨处理得到270目以上的釉粉，即可得到本发明的搪瓷底釉材料。实施例7一种搪瓷底釉材料，制备方法如下：1)将第一主族金属氧化物6.8kgK2O、0.2kgRb2O，第二主族氧化物15kgBaO，第四主族元素氧化物40kgSiO2，第四副族元素的氧化物6kgZrO2，第七副族元素氧化物3kgMnO2，第八族金属氧化物5kgNiO，镧系氧化物18kgTbO2，一起置于1150℃的窑炉中熔融，将熔融后的物质进入冷水中进行水淬处理，水温为15℃，将水淬处理后的熔块放入烘箱中烘干，烘干时间为15min，烘干温度为110℃，制得烘干的熔块；2)将步骤1)中制得的烘干的熔块与6kg聚丙烯酰胺水溶液一起进行球磨处理得到270目以上的釉粉，即可得到本发明的搪瓷底釉材料。对比例1至对比例3现有技术底釉材料配比一般为：SiO2为25％-35％，K2O为20％-30％、TiO2为20％-30％、V2O5为10％-15％、ZnO为5％-8％、SeO2为1％-2％、CdO为1％-1.5％，若有余量，余量其它微量化合物，各原料均按占整体底釉材料的各原料的质量和的质量百分比计。表1对比例1-3中底釉材料配比SiO2(％)K2O(％)TiO2(％)V2O5(％)ZnO(％)SeO2(％)CdO(％)对比例125302015811对比例23522.3221261.51.2对比例331.5203010521.5注：表1中的百分比为各原料质量按占制备底釉材料的各组分的质量和的质量百分比。将实施例1-7的搪瓷底釉材料以及对比例1-3的底釉材料在相同的条件下制备成搪瓷层。在高温烧结后，温度逐渐降低的过程中，以本发明实施例1-7的搪瓷底釉材料制备的搪瓷层并未发生过爆瓷的现象，而以对比例1-3的材料制备的搪瓷层由爆瓷的现象发生。更进一步地，将实施例1-7的搪瓷底釉材料制备的搪瓷层进行冷热冲击(ΔT≥250℃)，结果表明均无爆瓷现象发生。按照国标GB/T1771方法要求进行盐雾测试，测试方法为本领域常规的盐雾测试方法，结果表明本发明实施例1-6的搪瓷底釉材料在96小时以上仍然保持完好。而对比例1-3在受到盐雾侵蚀的50小时的时候，搪瓷层出现损坏。搪瓷层的密着强度试验采用球落冲击法，来测定搪瓷层与金属基材的密着强度。根据欧盟搪瓷的测试标准，EN10209-搪瓷密着强度的测试标准，将一个重量为100g的钢球从2米高自由落下，冲击搪瓷表面，然后观察冲击后搪瓷表面掉瓷的情况，以此来决定搪瓷密着强度的优劣。根据欧盟搪瓷的测试标准(EN10209)，搪瓷的密着强度可分为五级，一级最好，五级最差。实验结果如下表2所示。表2密着强度试验结果名称等级实施例1一级实施例2一级实施例3一级实施例4一级实施例5一级实施例6一级实施例7一级对比例1二级对比例2三级对比例3三级通过表2的结果可以说明，本发明所述的搪瓷底釉材料具有很好的密着强度。本发明使用的材料，具有更好的密着能力与附着性能，不易出现爆瓷、开裂等影响外观的问题，成品率高。可使搪瓷材料在厨电类产品得到更好的应用。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。