一种搪玻璃底釉的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种搪玻璃底釉，其包括二氧化硅、三氧化二铝、一价碱性氧化物、氧化硼、氟化钙、氟硅酸钠、混合密着剂、染色剂，其中混合密着剂包括氟碳铈矿石，氧化锑，氧化镍，芒硝及碳酸锂，本发明还提供了该混合密着剂的制备方法，使用含有该混合密着剂的底釉，可以与胚体牢固结合，减少了鱼鳞爆瓷，提高产品质量和产品成品率，大量降低了成本。
【专利说明】一种搪玻璃底釉
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种搪玻璃底釉及底釉密着剂和制备方法，属于搪玻璃制造领域。
【背景技术】
[0002]搪玻璃反应釜等搪玻璃设备，以其搪瓷特有的耐腐蚀性能、不粘性、绝缘性、隔离性、保鲜性以及其高性价比，目前被广泛应用于化工、石油、医药、农药、食品等工业。
[0003]所谓搪玻璃釉就是一种能耐强酸腐蚀的搪瓷釉。因其配方和熔制工艺与玻璃接近，所以把它称为搪玻璃釉。搪玻璃釉有搪玻璃面釉和搪玻璃底釉。
[0004]底釉按密着剂种类可分为镍底釉、钴底釉、钴镍底釉、锑钥底釉和混合底釉等。搪玻璃底釉的功能:一是用作过渡层或者说密着层，使得面釉和钢联结起来牢固地粘在一起，二是起到储藏气体的作用，因为搪烧过程中会产生CO，C02, H2等气体，这些气体有部分必须留在底釉的微气孔中才稳定，同时由于炉窑结构、产品结构、受热条件等因素，使得底釉要经受50-80°C的温差。一般要求约在840-860 1:能玻璃化，到890_910°C还处于玻璃化而不过烧。上述温度范围内的搪玻璃底釉的粘度大约在10 4 8泊到IO3 2泊之间。
[0005]搪玻璃设备鱼鳞爆瓷是搪玻璃行业的一个顽疾。鱼鳞爆瓷是瓷层以大小不等的鳞片状脱离的爆瓷现象，也 叫氢爆。形成鱼鳞爆瓷的机理是:制造搪玻璃设备的钢板中有以各种形式存在的龜!，在塘玻璃制品烧成过程中，氣在钢中达到了饱和，而当制品在空气中冷却到瓷釉凝固时，氢来不及逸出，以致在钢中达到了过饱和状态。留在以后要析出位置上的这种过饱和氢产生一定的压力，其大小同高温时钢中含氢量析出多少以及瓷层的孔隙程度有关。当这个压力增大到会使瓷层脱落时，便形成了鱼鳞爆瓷。由于这种鱼鳞爆瓷具有一定的潜伏性，会在特定条件下出现，因而在搪玻璃设备制造完成后、安装中、使用时都会发生，严重困扰着搪玻璃设备在化学工业的应用。
【发明内容】
[0006]本发明涉及一种搪玻璃底釉、底釉密着剂和其制备方法。
[0007]本发明提供的搪玻璃底釉，包括二氧化硅、三氧化二铝、一价碱性氧化物、氧化硼、氟化钙、氟硅酸钠、混合密着剂、染色剂，重量百分比计，其包括以下有效组成成分:二氧化硅为31.0-55.0%，三氧化二铝为4.0-9.0%, 一价碱性氧化物为8.0-19.0%，氧化硼为15.5-29.0%，氟化钙为3.3-6.9%，氟硅酸钠为2.1-2.9%,混合密着剂为0.5-2.5%，着色剂为0.1-2.5%，其中一价碱性氧化物为氧化钠、氧化钾、氧化锂中的一种或多种。发明人发现，重量百分比计，当混合密着剂的含量为1.0-2.0%时，其耐冲击和抗热震效果最好，故优选的上述搪玻璃底釉，按重量百分比计，其混合密着剂的含量为1.0-2.0%。
[0008]本发明提供的混合密着剂，按重量百分比计:其包括以下有效组成成分:氟碳铈矿石为45.0-56.0%，氧化锑为7-11%，氧化镍为21_39%，芒硝8_11%，碳酸锂3_7%，发明人对上述混合密着剂，进行了优选，优选地，上述混合密着剂，按重量百分比计:其包括以下有效组成成分:氟碳铈矿石47.0%，氧化锑10%，氧化镍30.0%，芒硝9.0%，碳酸锂4.0%。[0009]本发明提供的上述混合密着剂的制备方法，包括称取原料、粉料、混合、熔制、冷却、研磨、过筛等过程，其中熔制过程对混合密着剂的效果影响最大。发明人提供的熔制过程包括以下步骤:(1)先将混合物料加热至120-150°c，保温反应10分钟-1小时，使容易挥发的水分和气体挥发完全，必要时可以搅拌，以加快挥发的速度；(2)将混合物升温至450-600°C，保温10分钟-1小时，此阶段为矿物质分解、脱掉结合水等物质阶段，(3)最后升温至1300-1400°C，充入空气，使各成分熔融，烧结。为了使混合密着剂充分混合，达到最佳的技术效果，发明人对熔制过程进行了优化，优选地，上述熔制过程为:(1)先将混合物料加热至130°C，保温反应20分钟，(2)将混合物升温至550°C，保温30分钟，(3)最后升温至1350°C，充入空气，烧结。冷却后，通过球磨机进行粉碎，所得细粉，过80目筛子，即得到了混合密着剂。
[0010]该混合密着剂作为磨加物研磨到底釉配方中，在搪玻璃底釉的烧成过程中与底釉的其他组分发生复杂的物理化学反应，产生了更多的微气泡和化学键，这些微气泡在底釉层中形成了容纳和逸出钢板中饱和过饱和氢的巢穴和孔隙，降低了过饱和氢对瓷层的压力，不至于使瓷层脱落形成鱼鳞爆瓷；生成的更多的化学键与钢板中铁的化学键结合，强力键入到钢板中，使底釉与钢板形成强力密着。这个密着力大大高于了烧成后钢中留在以后要析出位置上的过饱和氢产生的压力，阻止了瓷层脱落，不能形成鱼鳞爆瓷。
[0011]本发明选用的二氧化硅(SiO2),三氧化二铝(Al2O3), —价碱性氧化物(R2O),氧化硼(B2O3),氟化钙(CaF2)，氟硅酸钠(NaSiF6)等基体材料均是本领域的常规材料，也是搪玻璃底釉的常见配方组成，例如金国淼，《石油化工设备设计选用手册-搪玻璃容器》，化学工业出版社，2009年提到的一种底釉，其中二氧化硅45-65%，三氧化二铝4-6%’ 一价碱性氧化物12-18%，氧化硼10-16%，氟化钙4-8%，氧化钴、氧化镍等密着剂2-2.5%。
[0012]本领域的技术人员可以按照本领域常规密着剂的使用方法使用该混合密着剂，无需特殊操作步骤。同时，本发明所提供的底釉可以与市售的或已知配方的面釉一起使用。
[0013]本发明的技术方案具有以下优异效果:` 1)本发明塘瓷底釉涂覆在胚体上可以使得胚体具有耐高温的特性，
2)混合密着剂使得塘瓷釉与胚体结合更加牢固，减少了鱼鳞爆瓷，
3)提高产品质量和产品成品率，大量降低了成本。
【具体实施方式】
[0014]下面结合实施例对本发明进行详细的描述，实施例仅是本发明的优选实施方式，并不是对本发明的限制。
[0015]、制备混合密着剂 实施例1-1
按重量份，称取氟碳铈矿石为47份，氧化锑为10份，氧化镍为30份，芒硝9份，碳酸锂4份，粉碎、混合，先将混合物料加热至130°C，搅拌保温反应20分钟，然后升温至550°C，保温30分钟，最升温至1350°C，充入空气烧结。冷却后，通过球磨机进行粉碎，所得细粉，过80目筛子，即得到了混合密着剂。
[0016]实施例1-2
按重量份，称取氟碳铈矿石为45份，氧化锑为7份，氧化镍为37份，芒硝8份，碳酸锂3份，粉碎、混合，先将混合物料加热至120°C，搅拌保温反应30分钟，然后升温至560°C，保温30分钟，最升温至1300°C，充入空气烧结。冷却后，通过球磨机进行粉碎，所得细粉，过80目筛子，即得到了混合密着剂。
[0017]实施例1-3
按重量份，称取氟碳铈矿石为50份，氧化锑为8份，氧化镍为27份，芒硝11份，碳酸锂4份，粉碎、混合，先将混合物料加热至150°C，搅拌保温反应30分钟，然后升温至560°C，保温30分钟，最升温至1370°C，充入空气烧结。冷却后，通过球磨机进行粉碎，所得细粉，过80目筛子，即得到了混合密着剂。
[0018]实施例1-4
按重量份，称取氟碳铈矿石为56份，氧化锑为9份，氧化镍为21份，芒硝10份，碳酸锂4份，粉碎、混合，先将混合物料加热至150°C，搅拌保温反应30分钟，然后升温至560°C，保温30分钟，最升温至1350°C，充入空气烧结。冷却后，通过球磨机进行粉碎，所得细粉，过80目筛子，即得到了混合密着剂。
[0019]、制备塘瓷底釉实施例2-1-1
按重量份，取二氧化硅40份，三氧化二铝9份，氧化钾16份，氧化硼25份，氟化钙4.5份，氟硅酸钠2.5份，实施例1-1的混合密着剂2.0份，三氧化二铁1.0份，配料后研磨熔融制成塘瓷底釉，烧成温度85(T890°C，最低密着温度850°C。
[0020]实施例2-1-2
按重量份，取二氧化硅44`份，三氧化二铝8份，一价碱性氧化物16份，氧化硼23份，氟化钙3.5份，氟硅酸钠2.5份，实施例1-1的混合密着剂1.5份，三氧化二铁1.5份，配料后研磨熔融制成塘瓷底釉，烧成温度86(T92(TC，最低密着温度860°C。
[0021]实施例2-1-3
按重量份，取二氧化硅50份，三氧化二铝6份，一价碱性氧化物17份，氧化硼20份，氟化钙2.5份，氟硅酸钠2.5份，实施例1-1的混合密着剂1.0份，三氧化二铁1.0份，配料后研磨熔融制成塘瓷底釉，烧成温度87(T950°C，最低密着温度870°C。
[0022]实施例2-2-1
按重量份，取二氧化硅40份，三氧化二铝9份，氧化钾16份，氧化硼25份，氟化钙4.5份，氟硅酸钠2.5份，实施例1-2的混合密着剂2.0份，三氧化二铁1.0份，配料后研磨熔融制成塘瓷底釉。
[0023]实施例2-2-2
按重量份，取二氧化硅44份，三氧化二铝8份，一价碱性氧化物16份，氧化硼23份，氟化钙3.5份，氟硅酸钠2.5份，实施例1-2的混合密着剂1.5份，三氧化二铁1.5份，配料后研磨熔融制成塘瓷底釉。
[0024]实施例2-2-3
按重量份，取二氧化硅50份，三氧化二铝6份，一价碱性氧化物17份，氧化硼20份，氟化钙2.5份，氟硅酸钠2.5份，实施例1-2的混合密着剂1.0份，三氧化二铁1.0份，配料后研磨熔融制成塘瓷底釉。
[0025]实施例2-3-1按重量份，取二氧化硅40份，三氧化二铝9份，氧化钾16份，氧化硼25份，氟化钙4.5份，氟硅酸钠2.5份，实施例1-3的混合密着剂2.0份，三氧化二铁1.0份，配料后研磨熔融制成塘瓷底釉。
[0026]实施例2-3-2
按重量份，取二氧化硅44份，三氧化二铝8份，一价碱性氧化物16份，氧化硼23份，氟化钙3.5份，氟硅酸钠2.5份，实施例1-3的混合密着剂1.5份，三氧化二铁1.5份，配料后研磨熔融制成塘瓷底釉。
[0027]实施例2-3-3
按重量份，取二氧化硅50份，三氧化二铝6份，一价碱性氧化物17份，氧化硼20份，氟化钙2.5份，氟硅酸钠2.5份，实施例1-3的混合密着剂1.0份，三氧化二铁1.0份，配料后研磨熔融制成塘瓷底釉。
[0028]实施例2-4-1
按重量份，取二氧化硅40份，三氧化二铝9份，氧化钾16份，氧化硼25份，氟化钙4.5份，氟硅酸钠2.5份，实施例1-4的混合密着剂2.0份，三氧化二铁1.0份，配料后研磨熔融制成塘瓷底釉。
[0029]实施例2-4-2
按重量份，取二氧化硅44份，三氧化二铝8份，一价碱性氧化物16份，氧化硼23份，氟化钙3.5份，氟硅酸钠2.5 份，实施例1-4的混合密着剂1.5份，三氧化二铁1.5份，配料后研磨熔融制成塘瓷底釉。
[0030]实施例2-4-3
按重量份，取二氧化硅50份，三氧化二铝6份，一价碱性氧化物17份，氧化硼20份，氟化钙2.5份，氟硅酸钠2.5份，实施例1-4的混合密着剂1.0份，三氧化二铁1.0份，配料后研磨熔融制成塘瓷底釉。
[0031]对比实施例1-1
按重量份，取二氧化硅40份，三氧化二铝9份，氧化钾16份，氧化硼25份，氟化钙4.5份，氟硅酸钠2.5份，氧化镍2.0份，三氧化二铁1.0份，配料后研磨熔融制成塘瓷底釉。
[0032]对比实施例1-2
按重量份，取二氧化硅44份，三氧化二铝8份，一价碱性氧化物16份，氧化硼23份，氟化钙3.5份，氟硅酸钠2.5份，氧化镍1.5份，三氧化二铁1.5份，配料后研磨熔融制成塘瓷底釉。
[0033]对比实施例1-3
按重量份，取二氧化硅50份，三氧化二铝6份，一价碱性氧化物17份，氧化硼20份，氟化钙2.5份，氟硅酸钠2.5份，氧化钥1.0份，三氧化二铁1.0份，配料后研磨熔融制成塘瓷底釉。
[0034]发明人所用塘瓷面釉为一常见配方所配制，其配方为二氧化硅40份，三氧化二铝
5.5份，氧化钠18份，氧化硼20.5份，氟化钙3份，氟硅酸钠7份，氧化钴0.01份,氧化锌1.09份，五氧化二磷4.9份。
[0035]所用钢材试块为Q 235型，规格为60 mm*50 mm* 4 mm，其中C，Si，Mn，S，P的含量分别为 0.17%, 0.024%, 0.51% , 0.022%，0.018%。[0036]将上述实施例2-1-1至实施例2-4-3及对比实施例制备的塘瓷底料涂搪于钢材试块上，高温烧制。
[0037]用冲击及热震实验来检测瓷袖涂层与金属基体的密着性。冲击试验参考GB/T7990-2002进行，以涂层被破坏所冲击的次数来评定涂层的密着性能。
[0038]热震实验参考GB/T 4547-2007进行，热疲劳试验的加热温度为400°C。耐热急变性试验是将试块加热到200°C后放人室温下流动的水中急冷，若瓷层不开裂，递增50°C再加热、急冷，若不开裂继续递增温度加热、急冷，如此循环，直到开裂。
[0039]实施例2-1-1至实施例2-4-3及对比试验的结果如下:(表1)
【权利要求】
1.一种搪玻璃底釉，包括二氧化硅、三氧化二铝、一价碱性氧化物、氧化硼、氟化钙、氟硅酸钠、混合密着剂、染色剂，其特征在于该混合密着剂包括以下有效组成成分:氟碳铈矿石、氧化锑、氧化镍、碳酸锂和芒硝。
2.如权利要求1所述的一种搪玻璃底釉，其特征在于，所述的一价碱性氧化物为氧化钠、氧化钾、氧化锂中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的一种搪玻璃底釉，其特征在于，按重量百分比计，所述的底釉包括如下有效组成成分:二氧化硅40.0-55.0%、三氧化二铝4.0-9.0%、一价碱性氧化物8.0-19.0%、氧化硼15.5-29.0%、氟化钙3.3-6.9%、氟硅酸钠2.1-2.9%、混合密着剂0.5-2.5% 和着色剂 0.1-2.5%ο
4.如权利要求3所述的搪玻璃底釉，其特征在于，按重量百分比计，所述的混合密着剂为 1.0-2.0%。
5.如权利要求4所述的一种搪玻璃底釉，其特征在于，按重量百分比计，所述的混合密着剂包括如下有效组成成分:氟碳铈矿石45.0-56.0%、氧化锑7-11%、氧化镍21_39%、芒硝8-11%和碳酸锂3-7%。
6.如权利要求1-5任一所述的混合密着剂，其特征在于，按重量百分比计，所述的混合密着剂包括如下有效组成成分:氟碳铈矿石47.0%、氧化锑10%、氧化镍30.0%、芒硝9.0%和碳酸锂4.0%。
7.—种如权利要`求1-6任一所述的混合密着剂的制备方法,包括称料、粉料、混合、熔制、冷却、研磨、过筛过程，其特征在于熔制过程包括: O混合物料加热至120-150°C，保温反应10分钟-1小时； 2)升温至450-600°C，保温10分钟-1小时； 3)升温至1300-1400°C，充入空气、烧结。
8.如权利要求7所述的混合密着剂的制备方法，其特征在于，所述的熔制过程包括: O混合物料加热至130°C，保温反应20分钟； 2)升温至550°C，保温30分钟； 3)升温至1350°C，充入空气烧结。
9.如权利要求7所述的混合密着剂的制备方法，其特征在于，所述的研磨过程是采用球磨机进行。
10.如权利要求7所述的混合密着剂的制备方法，其特征在于，所述的过筛过程是指过80目的筛子。
【文档编号】C03C8/14GK103864303SQ201410087523
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】邵长权, 陈巍, 沈正峰 申请人:临沂宏业化工设备有限公司