建筑热喷涂釉技术，属于陶瓷及热喷涂技术领域。主要用 于在各种混凝土、砌块、砖体、石膏制品、天然石材、金属构 件及其它非陶瓷坯的建筑基材上，直接以热喷涂方式生成与上 述基材熔融嵌合为一体的复合釉层，以提高基材表面理化性能 及装饰效果，取代建筑陶瓷及各种涂料对建筑表面强化及装饰 的作用。其各项性能指标可达到和超过建筑陶瓷，其作用寿命 则远远超过目前的任何涂料。其中，透明釉还用于提高大理石、 生物礁、青石、板岩及砂岩等天然石材表面理化性能及装饰效 果。掺入合金粉末的建筑热喷涂釉混合粉料，还由于大大提高 了抗冲击韧性而可用于海船及热工、化工设备的长寿防腐复合 层，及其它需提高表面理化性能和装饰效果，又需要有一定抗 弯、抗冲击韧性的表面强化保护的扬合。

对建筑物进行表面保护和装饰，古今中外一直采用各种有 机、无机涂料，及建筑陶瓷、玻璃马赛克、天然石材、金属、 竹木、塑料、织物等贴而材料。用得最多的是各种涂料及建筑 陶瓷基材表面，而无机低温粘接及成膜物质的粘接强度有限， 有机粘接及成膜物质一般皆系高分子聚合物，不耐高温，空气 中的氧、阳光中的紫外线和热辐射等等都可导致其断链老化、 褪色脱粉。因此，任何涂料都不可能达到建筑陶瓷所具有的性 能指标，其使用寿命也十分有限。建筑陶瓷虽具有优异的性能 和几乎是无限的使用寿命，但其真正起表面强化及装饰作用的， 主要的只是其厚度仅几μm至0.1mm左右的表面装饰效果 层。其余绝大部分(即上釉前的陶瓷素坯)却仅仅只是为了便 于在生产、储运和粘贴施工中能保持其釉层装饰和强化作用 效果，而作为一种结构支撑体才具有其存在的价值。一旦完成 向建筑物表面的粘贴过程，其支撑作用即成多余，其支撑作用 过渡到无论是厚度，还是机械强度都要大数十倍以上的建筑 基材来承担。这时的陶瓷坯不仅成为多余，而且，建筑物为了 负担这不小的多余重量，还不得不加大承重结构截面，因此， 不得不增加建设的投资。而为了烧制这些陶瓷坯，在其生产过 程中就已消耗了比烧制釉层大得多的宝贵能源和大量人力以 及物质资源，随着经济的发展，还不得不愈来愈大地加重将这 些陶瓷坯运至施工现场的运输压力……等等。

现代建筑还愈来愈多地采用不锈钢及仿金合金来提高建 筑装饰的挡次。与建筑陶瓷一样，其真正起表面强化和装饰作 用的，也只是其表面仅μm的外观形态及特殊的金色光泽，(这 是任何涂料也无法取代的)。其余绝大部份也只是作为支撑体 而存在，不仅在装钉后同样成为多余的部份，而且，很难以薄 材保持其稳定，也很难以较厚的型材保持与建筑基材的密切 贴合。某些场合，誓如圆柱贴面，还不得不留下不太雅观的接 缝，暴露了贴面的虚饰，失去了真实感而削弱了其欲显示华贵 的艺术效果。

本发明则直接将各种釉料及合金——釉复合料或底釉复 以合金层，甚或再复以透明釉等建筑热喷涂釉料，以热喷涂方 式与建筑基材熔融嵌合为一体，从而达到建筑陶瓷、各种涂料 以及华贵金层贴面技术所能达到的表面强化及装饰效果，同 时，也完全摒弃上述各种装饰技术所不可避免的种种弊端。

本发明以下述全套技术方案实现：

(1)建筑热喷涂釉由均质低熔点主料及为提高某些理化 性能而添加的固体粉末(辅料)所组成。在某些场合，单一的均 质低熔点主料就可满足建筑物或天然石材表面强化和装饰的 要求。其熔化温度应低于基材热解温度(即＜800℃)，高于基 材使用温度(约500℃)。

均质低熔点主料可选择铅釉或铅硼釉、搪瓷珐琅釉、甚至 石灰釉或长石釉等等釉料。在配方设计时应先按塞格尔的釉 式进行，并应针对建筑基材的理化特性及建筑物表面强化和 装饰的目的，认真选用合适的成份原料及各成份的比例。誓 如，为了使釉的熔融温度低于基材(誓如以CaCO3为主的大理 石等碳酸盐天然石材热解温度在825℃时即受热分解成CaO和CO2)，又使釉层熔融温度高于基材的使用温度，主料中应尽 可能减少Al2O3、SiO2等高熔点成份含量(可保持在0.5％～ 50％左右)，而适当增加K2O、Na2O、PbO、B2O3、Li2O、MgO、ZnO、 CaO等成份的含量。为了降低高温粘度及表面张力，可适当增 加Li2O、K2O、Na2O、PbO等含量。为了降低热胀系数，提高抗裂 强度，可适当增加Li2O、CaO、MgO、ZnO、PbO等含量，而减少 K2O、Na2O等含量。为了增加抗龟裂能力，还得尽可能降低釉 层的弹性模数。因此，应减少CaO、MgO和ZnO的含量而适当 增加Li2O、Na2O、K2O或使B2O3含量＞15％。为了提高表面光 泽度，则首先可考虑提高PbO用量，BaO、B2O3、ZnO和Na2O、 K2O也可适量采用。为了获得稳定的耐酸碱性能，就应考虑加 大SiO2、Al2O3、ZnO和ZrO2的用量。而为了提高釉面硬度，就 应减少碱金属氧化物含量，而提高SiO2、Al2O3、BeO、MgO、ZnO的成份含量……等等。这一切，都可按照陶瓷釉配方原则执 行，只是基材不再是陶瓷素坯，也不是在窑内环境成釉。可参 照搪瓷珐琅、玻璃熔炼以及粘接技术中的均质、非均质和结晶 低熔点玻璃粘接剂配制技术、灯泡密封用低熔点玻璃技术、陶 瓷(金属氧化物)热喷涂技术等等技术领域中的有关配制原则 实施。

主料化学成份确定之后，再将塞格尔式换算成以钾长石、 透闪石等矿的质量比组成的配方，只以少量化工原料予以调 整。调整好的配方中各矿石应粉碎至100目左右，并按配方比 例充分混合投入熔炉(可以玻璃熔炉，釉熔块熔炉)在600～ 1400℃左右范围内充分熔化(具体熔化温度视不同品种而 定)。可按玻璃熔块熔炼时的抽丝法检查熔炼成熟的程度。完 全熔化后保持熔化温度30min左右即倾入冷水中令其骤冷碎 裂。这样不仅方便进一步粉碎研磨，而且，骤冷阻止了结晶过 大和成份偏析，可获得晶粒细化、成份均匀的碎粒。最后粉碎 研磨至200～600目以上即成。注意热喷涂釉是以干燥粉末状 态投入使用的，因此，若采取水磨的方法，在达到细度后应真 空脱水并充分干燥，水磨时严禁添入任何有粘接作用的胶体。

(2)主料熔块粉碎研磨成微细粉末后，作为均质低熔点热 喷涂釉料，可直接投入使用。其中，无色透明的品种主要用于 大理石、生物礁、青石、板岩甚至砂岩板材、工艺品的表面强化 和装饰，提高其耐酸雨的能力及其表面硬度和光泽度，使这些 较为低廉的天然石材达到贵重花岗岩和玉石品种的使用价值 和经济价值。也可用于在充分显现基材本身固有的质感、纹 理、色泽的前提下对其进行表面封膜保护的场合。其它呈乳浊 失透而具有不同光泽度和色彩的品种，则直接用于建筑物装 饰。

(3)为了丰富建筑装饰效果，特别是为了提高表面硬度及 化学稳定性，可在主料(干燥粉末)的基础上再添加适量的非 水溶性的各种固体粉末，使其混合物在热喷涂时呈液——固 多相态。掺入的固体添加成份中50％以上的粒度应在325目 以上。为了达到表面呈砂粒状态，使其产生散射光效果和增加 饰面的立体感，可以在325目的基础上再配以适量的粗颗粒。 选作粗颗粒的固体成份可具有不同的质感和色彩，誓如可选 用高熔点矿物晶体甚至人工合成晶体，乃至具有较强装饰效 果的合金片等等。

掺入非水溶性固体成份的目的，不仅仅是增强和丰富装 饰效果，更主要的是利用掺入颗粒的低热胀系数，较高表面硬 度及稳定的化学性能，进一步提高热喷涂釉的理化性能。而且 避免了直接在主料熔炼时掺入这些成份导致釉料熔融温度的 大幅度提高。这不仅是为了减少热喷涂工具设备的热负荷， 而且，也是因为建筑施工现场不允许较长时间的高温，建筑基 材在过高温度下发生热应力集中导致结构损坏，有些建筑基 材，誓如以CaCO3为主的大理石等天然石材，在高于825℃时 会分解成CaO和Co2等等，而不能允许采取机械热喷涂那样 高的熔化温度施工。然而过低的熔融温度，又必然导致PbO、 特别是B2O3、Na2O、K2O含量的大幅度增加，从而削弱了釉层 的耐水性和化学稳定性及表面硬度。因此，只有采取均质低熔 点主料添加高熔点、高硬度及化学稳定性优质的固体粉末或 颗粒，才可能较为妥善地解决上述矛盾。这些添加的固体粉末 在喷涂过程中并不能与主料形成共熔体，而是形成液——固 多相非均质的胶体状态，而且在釉层中起着骨架的作用。

(4)热喷涂釉料采用火焰热喷涂或等离子热喷涂或其它 任何可能的热喷涂方式完成其在建筑基材上熔融嵌合为一体 的过程，建筑热喷涂釉料的密度较热喷涂合金粉末为轻，较塑 料粉末为重。其熔融温度却较合金粉末，金属氧化物陶瓷粉末 等为低，较塑料粉末为高。其导热系数又较合金粉末为小，较 塑料粉末为大。采用非均质釉料时，颗粒级配较复合合金粉末 等机械热喷涂复合粉末复杂得多……因此，简单地套用机械 热喷涂工艺和直接使用机行业的热喷涂工具，实践中正明 是行不通，起码也是很不理想的。而且，建筑热喷涂釉对于釉 层的要求又几乎完全不同于机械热喷涂对涂层的要求。所以， 对机械行业目前成熟使用的各种热喷涂工具设备的供粉系 统、喷头结构甚至提供热量的方式和辅助设备等等，都得作必 要的改造，以适应建筑热喷涂釉的需要。要求供建筑热喷涂釉 使用的热喷涂工具设备供粉系统特别对于非均质釉料，能按 精确比例将粒径相差过大的颗粒分别输送至喷头喷出、并保 证在喷头喷出部位均匀地混合，以避免单道混合输送，由于不 同颗粒的不同加速度导致釉层颗粒的不匀和在管道中卡塞。 较粗颗粒的输送途中最好能给以予热，以减少喷头处热负荷 或出现主料过早降温而使粘度增加，因而不能充分浸润基材， 并产生过多的孔穴导致釉层微观结构稣松。其喷头结构应在 保证釉主料充分熔化并保持一定过热度的前提下，尽可能扩 大喷射角(可选在30°左右、最低不小于7°)，以保证大面积釉 层的表面平整度符合建筑装饰或天然石板材成品的要求。建 筑热喷涂釉技术最终是在建筑施工现场或板材、予制件生产 现场实施，对于机械火焰热喷涂所采用的氧——乙炔装置来 说，就显得很不方便、也不安全。应选用如电水解氢氧焊割机 (也应作适当改造，誓如使氢氧分离以利提高供气压力，以及 供气前的于燥处理，并进一步设计和制造便携式装置)等较方 便和安全的装置为建筑热喷涂提供能源。无论采取何种热喷 涂方式，皆得向釉料提供足够主料完成固——液相变所需要 的热量，并有足够的过热度以保正主料在充分浸润基材及釉 料中的较粗颗粒表面之前，仍能保持较低的粘度，以实现自流 平并迫使基材表面分子与其熔融嵌合。但所产生的温度却不 应导致基材热分解或因热应力过度集中而导致基材结构破 坏。建筑基材一般较厚，短暂的高温尚不至于导致其结构的 破坏。而热喷涂釉料系呈雾状与基材接触，其所负载的热量有 限，关键是应保证喷涂均匀，不可在一处作较长时间滞留。因 此，热喷涂工具的操作也十分重要。对于厚度为120～380mm 以上的建筑墙体，喷射面在基材表面的滞留时间应小于1～ 3s。若在该时间内未达到设计所规定的喷涂效果，可于稍后1 ～2min再予以复喷。

(5)建筑热喷涂釉施工可采用手持式热喷涂工具。但对于 大面积平整度要求较高的场合(誓如大理石等天然石板材的 表面强化处理及楼、地面热喷涂釉施工)就必须采用能稳定保 持精确射距及移动速度的自控机械设备。

(6)对于要求釉面平整光滑的场合，还得在喷涂前对基材 表面进行必要的打磨处理。由于建筑基材的微观组织结构一 般都比机械热喷涂对象(金属)要稣松得多，其表面客观存在 着大量微观凹穴，其穴深较金属经喷砂处理后的表面还要大 几个数量级。而且，建筑热喷涂釉成份一般皆与基材(誓如混 凝土，天然石材等)的成份类似，相互之间亲和力较强，釉料的 附着力又易于调整控制。所以，既使打磨得十分光滑的石材表 面(不得施蜡抛光)，热喷涂釉也能十分牢固地与其表层分子 熔融嵌合为一体。

(7)对于大面积的平、立面热喷涂釉施工，应按一定的距 离(随基材及釉料的不同而定)以不小于5×5mm截面的深槽 将其划分成若干格，即予留伸缩缝，以避免使用中出现裂缝。 伸缩缝可暴漏基材而不需采取其它措施，但不得使热喷涂釉 料过份堆积在缝内。必要时，可以较稠的有机胶料(誓如建筑 用107胶水)刷缝。热喷涂的高温釉液与其接触时，该胶料即 成为一层隔离膜，很易去除。

(8)建筑热喷涂釉施工时，对于基材与竹木等易燃、易碳 化或不需作釉层处理的构件相接触的部位，应采用活动的金 属板予以隔离。施工现场5～10m范围内不得存放易燃易爆 物品。为热喷涂釉施工提供能源的装置，应采取严格的安全防 范措施。

(9)热喷涂釉应自然冷却，可减少釉层在收缩时的龟裂。 同时，釉层厚度应控制在50μm～0.4mm范围内。原则上愈薄 愈能减少和避免龟裂。直观检查应以显现所需的色泽为限，过 厚反而导致微观孔穴增多、理化性能下降、易出现收缩裂缝。

(10)由于釉液滴凝固时间有先后，以及可能出现的热分 解气体而未能脱出，主料未能充分浸润较粗颗粒等等，生成的 釉层微观结构中会出现许多微小的孔穴。当孔穴率超过釉层 体积的15％以上并形成非封闭型孔穴时，会严重地削弱釉层 的各项理化性能。因此，对于釉层理化性能要求较严格的场 合，应在主料、辅料中再混合适量的充填成份。充填成份的熔 化温度应较主料低80℃以上，并以固体粉未(粒度＞325目) 的形式掺入主料和辅料的混合粉中。掺入量在15～25％范围 内视具体情况决定。一般来说，掺入了充填成份的釉料形成釉 层其孔穴率可降至7％以下，完全可满足建筑表面强化的要 求。对于要求更严格的场合，则在完成热喷涂后，可再以石蜡 、沥青膏等物质浸涂，即可完全封闭釉层孔穴。

(11)将不诱钢粉末或其它具有装饰效果的高熔点合金粉 末(200目左右)与透明低熔点釉料粉末按1∶0.2～0.5体积 比的比例混合均匀对建筑基材进行热喷涂釉处理，即可产生 各种不同金属质感的华贵装饰效果。

(12)在水泥砂浆中掺有各种不同色泽和质感碎块而完成 的水刷石基材上，或在经拉毛、搓毛、斧劈等传统工艺的混凝 土基材上，或嵌有各种不同光学效果的大颗粒的墙面施以各 种不同的(透明或不透明，以及各种色泽或掺有各种不同辅 料)的热喷涂釉，则可产生千变万化的十分丰富的各种艺术效 果。

本发明的积极意义在于：

(1)取消了仅作为过渡支撑体的装饰片材的坯基部份(誓 如建筑陶瓷的素坯和金属、石材表面装饰层以外的支撑结构 部份等等)，因而大幅度节约了能源和物质资源，以及从生产、 储运到施工中为坯基耗去的大量人力、时间和运输负担，不再 存在材料破损问题，减轻了建筑自重(釉层单位面积重量仅建 筑陶瓷的几十分之一，石材的百分之一左右)，从而较显著地 降低了建设投资。

(2)不再存在建筑陶瓷及各种贴面材料和各种涂料不可 避免的脱落问题，其使用寿命与建筑陶瓷相同，远远超过各种 涂料。而各项理化性能指标达到和超过建筑陶瓷标准。

(3)热喷涂釉层系与基材熔融嵌合为一体，其抗弯抗冲击 强度主要取决于建筑基材的机械强度。而在未完成热喷涂之 前，热喷深釉又呈粉末状态。困此，目前对于建筑陶瓷的抗弯 抗冲击强度的严格要求，对于热喷涂釉层已失去意义，而且在 釉料粉末中掺入高韧性的合金粉末，并使其在还原气氛中于 釉中熔化，与釉料构成共熔体，则可成为具有足够韧性的陶瓷 金属复合层。

(4)不再需要粘接剂及装钉材料，施工工艺也较贴面易于 实现机械化和自动化。(5)对基材品种的选择面很宽，几乎一 切固体材料(包括竹木)皆可选作基材。也不需要将基材置于 瓷窑中烧制上釉。因此，可较自由地选用易成型的各种材料， 经热喷涂釉技术处理后，即可取得与陶瓷制品，搪瓷制品同样 的外观质量和使用价值。从而为卫生器皿、工艺美术品、家俱 及日用品、各种容器及各种包装技术产品的生产降低成本、节 约物质资源和能源、丰富造型手段及艺术效果，扩大应用领域 等方面提供较大的便利。

(6)对改变目前各地矿产品大多仅初级加工、获利甚微的 局面，对推进热喷涂工具及其辅助设备的发展和扩大其购销 市场，推进热喷涂及陶瓷釉的理论研究，扩大热喷涂技术及陶 瓷釉技术的应用领域，提高大理石、生物礁、青石、砂岩、板岩 等廉价石材及一些廉价基材的使用价值和经济价值……等等 众多的方面皆有十分显著的积极作用。

下面以实施例来进一步说明本发明的技术特点：

实施例(1)：设计一透明釉，用于大理石、生物礁、青石等 天然石材表面强化处理及提高其表面光泽度。并用作其它釉 的主料。

(为了方便演算及比较，本发明令同一张配比单上同时显 示出各化学成份的质量百分比、摩尔数和釉式摩尔比。即将质 量百分比标注在化学符号的上角，摩尔数用括号限定标注在 化学符号的下面，釉式摩尔比则标注在化学符号的后面，中间 以冒号使其与化学符号中的阿拉伯数字区别开来：

           N质量％∶釉式mole比

            (mole) 式中的釉式摩尔比，系将碱性氧化物的摩尔数的总和设定为 整数1，而求出的各化学成份在塞格尔式中的摩尔比值)

用于大理石、生物礁、青石等碳酸岩系天然石材表面强化 的热喷涂透明釉料，主要是使其能抵抗酸雨的侵蚀而能长久 地保持其光泽度。为此，应将釉料的酸碱比调整到1以上。不 采用或少采用含Na、K的原料，为降低熔化温度，可掺入PbO和B2O3(但不得选用含钠的硼砂)，并使SiO2∶B2O3＞2，Al2O3摩尔数＜0.1。因此，化学配比为：

SiO234.4∶0792       Al2O30.3∶0.004     Fe2O30.4∶0.004

(0.572)                (0.003)                  (0.003)

B2O316∶0.318      MgO13.4∶0.461        CaO21.7∶0.536

(0.230)                 (0.333)                 (0.387)

TiO20.008∶0.0001    PbO0.5∶0.003

(0.0001)                (0.020) 选用商洛透闪石及石英、硼酸和氧化铅配制时，为降低熔化温 度，可将补充的SiO2(3.5％)研磨成500～600目微末，其它成 份按配比(其中SiO2缺3.5％)先熔炼、粉碎成325目，然后与 SiO2微末充分混合。这时的釉料为非均质的低温透明釉。SiO2的部份提出而以粉末形式掺入釉料熔块粉末中，不仅可降低 主料熔化温度，而且以微末形式掺入，可提高釉层表面硬度。 喷涂时，板材以每秒10～15mm的匀速通过固定在流水线中 的热喷涂阵列，该阵列由三排组成，其中第一排为予热喷咀 (予热温度220℃左右)，第二排为喷涂喷咀(咀数由板宽决定， 每咀喷幅可选为50～80mm)，第三排为重熔喷咀(咀数及喷 幅同喷深喷咀)。喷距可选160～240mm。釉层厚度为0.04～ 0.1mm。表面硬度可达莫氏6.2左右，光泽度≥110。釉液与板 材接触温度≤760℃。因此，不会发生热解。经处理的板材各项 性能指标接近花岗岩。在室外能抗酸雨侵蚀，不会发生消光失 泽现象。板材固有的天然色彩，纹理能充分显示。

配方中若再掺入失透乳浊剂或显色成份即可配制成各种 不同的有色品种。

实施例(2)：配制呈白玉色泽的热喷涂釉，并作建筑墙面 及卫生器皿表面强化及装饰。其化学配比可选为：

SiO230.72∶1.118     Al2O32.44∶0.053     B2O316∶0.503

(0.511)                  (0.024)                (0.23)

P2O62.5∶0.039       TiO23.5∶0.096     F2.6∶0.300

(0.018)                    (0.044)           (0.137)

CaO16∶0.623          K2O2.04∶0.048     Na2O8.98∶0.317

(0.285)                    (0.022)           (0.145)

PbO5∶0.048           MgO2∶0.109        ZnO8.22∶0.219

(0.022)                    (0.05)            (0.1) 其酸碱比＝ 1∶2.3，R2O∶RO＝O.365∶1 SiO2∶B2O3＝2. 2∶1。实测熔化温度为1100℃，烧失量为13.9％。表面硬度＞ 6.7(莫氏)，呈白玉光泽。

用手持式火焰热喷涂枪对建筑混凝土墙面喷涂，厚度为 ≤0.1mm。装饰效果强，各项性能指标同白色瓷砖。单位面积 重量仅为白色瓷砖的1/70左右，每m2耗釉量仅220～340g。 经济效益十分显著。在混凝土或苦土水泥砂浆浇制的卫生器 皿上作该配方热喷涂釉处理，其外观质量及使用价值与陶瓷 制品相同。室外大型混凝土雕塑作此热喷涂釉处理，外观质量 同白玉瓷质。