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搪瓷材料及其制备方法和应用

阅读：647发布：2023-02-26

专利汇可以提供搪瓷材料及其制备方法和应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了搪瓷材料及其制备方法和应用。该搪瓷材料含有：第一主族金属元素的氧化物、第三主族元素的氧化物、第四副族元素的氧化物、第四主族元素的氧化物、镧系元素的氧化物以及透波树脂。该制备方法包括：(1)将釉料进行混合，得到混合物料；(2)将混合物料进行熔融处理，得到熔融物料；(3)将熔融物料进行水淬处理，得到熔块；(4)将熔块进行第一球磨处理，得到釉粉；(5)将釉粉与透波树脂混合，得到混合粉料；(6)将混合粉料进行第二球磨处理，得到搪瓷材料。采用该搪瓷材料形成的搪瓷层表面针孔率底，且微波吸收率低，从而显著提高所得产品例如微波炉或烤箱的微波输出效率。，下面是搪瓷材料及其制备方法和应用专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种搪瓷材料，其特征在于，含有：第一主族金属元素的氧化物、第三主族元素的氧化物、第四副族元素的氧化物、第四主族元素的氧化物、镧系元素的氧化物以及透波树脂。
2.根据权利要求1所述的搪瓷材料，其特征在于，含有：
17～42重量份的所述第一主族金属元素的氧化物；
1～6重量份的所述第三主族元素的氧化物；
13～35重量份的所述第四副族元素的氧化物；
18～30重量份的所述第四主族元素的氧化物；
0.1～0.7重量份的所述镧系元素的氧化物；以及
0.6～2.1重量份的所述透波树脂。
3.根据权利要求2所述的搪瓷材料，其特征在于，所述第一主族金属元素的氧化物为选自氧化锂、氧化钠、氧化钾、氧化铷和氧化铯中的至少一种，
所述第三主族元素的氧化物为选自三氧化二硼和三氧化二铝中的至少一种，所述第四副族元素的氧化物为选自二氧化钛、二氧化锆和二氧化铪中的至少一种，所述第四主族元素的氧化物为选自二氧化硅、二氧化锗和二氧化锡中的至少一种，所述镧系元素的氧化物为选自三氧化二铈、十一氧化六镨、三氧化二钕和三氧化二镱中的至少一种，
所述透波树脂为选自聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚砜酮和聚酰胺-聚酰亚胺中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的搪瓷材料，其特征在于，所述搪瓷材料进一步含有第五主族元素的氧化物或/和无机盐、第五副族元素的氧化物和第二副族元素的氧化物中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的搪瓷材料，其特征在于，所述搪瓷材料进一步含有：
3～22重量份的所述第五主族元素的氧化物或/和无机盐；
1～5重量份的所述第五副族元素的氧化物；以及
0.5～3重量份的所述第二副族元素的氧化物。
6.根据权利要求5所述的搪瓷材料，其特征在于，所述第五主族元素的氧化物为三氧化二锑和三氧化二铋中的至少一种，
所述第五主族元素的无机盐为选自磷酸锂、磷酸钠和磷酸钾中的至少一种，所述第五副族元素的氧化物为选自五氧化二钒和五氧化二铌中的至少一种，所述第二副族元素的氧化物为氧化锌。
7.一种制备权利要求1-6任一项所述的搪瓷材料的方法，其特征在于，包括：
(1)将釉料进行混合，以便得到混合物料，其中，所述釉料含有第一主族金属元素的氧化物、第三主族元素的氧化物、第四副族元素的氧化物、第四主族元素的氧化物和镧系元素的氧化物；
(2)将所述混合物料进行熔融处理，以便得到熔融物料；
(3)将所述熔融物料进行水淬处理，以便得到熔块；
(4)将所述熔块进行第一球磨处理，以便得到釉粉；
(5)将所述釉粉与所述透波树脂混合，以便得到混合粉料；以及
(6)将所述混合粉料进行第二球磨处理，以便得到所述搪瓷材料。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述釉料进一步含有第五主族元素的氧化物或/和无机盐、第五副族元素的氧化物和第二副族元素的氧化物中的至少一种。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述搪瓷材料的平均粒径不高于75微米。
10.一种加热设备，其特征在于，包括：
加热设备本体；以及
搪瓷层，所述搪瓷层形成在所述加热设备本体的内壁上，其中，所述搪瓷层由权利要求
1～6任一项所述的搪瓷材料制成，所述加热设备为微波炉或烤箱。

说明书全文

搪瓷材料及其制备方法和应用

技术领域

[0001] 本发明属于涂料领域，具体而言，本发明涉及一种搪瓷材料及其制备方法和应用。

背景技术

[0002] 微波炉和烤箱等厨房电器产品的内部工作环境温度高，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，而且微波炉以及微波炉附件长期暴露在微
波环境下，这些都要求微波炉、烤箱内胆以及微波炉、烤箱附件类产品的外表面要具有耐高
温、耐酸碱、耐刮擦、耐腐蚀等性能，微波炉内胆外表面除要满足上述性能之外，还要具有低
微波损耗的性能，而上述性能是目前微波、烤箱以及附件类产品常用的不锈钢材料、冷轧钢
板或热镀锌板外表面喷粉等材料所不能达到的。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。在金属表面
进行喷涂搪瓷材料处理可以全面满足与解决目前微波、烤箱以及附件类产品耐温差、易腐
蚀、表面易擦伤等问题。但是由于目前搪瓷技术需要800℃以上的高温才可以将搪瓷釉料
烧结在金属基材表面，导致金属材料内微量的单质碳与釉料组成物质发生氧化还原反应，
生成氢气，产生的H2在较高的温度下扩散速度大幅加快，从釉料内部快速扩散至空气层，进
而导致搪瓷层表面外观呈现针孔状，影响搪瓷层表面处理的材料与产品的外观以及使用性
能；并且由于搪瓷釉料中一部分组成物具有吸波性能，导致微波能量损耗，使得微波输出效
率下降，影响微波炉的实际微波能量利用率。现有技术的以上两点主要问题严重制约了搪
瓷材料在微波炉与微波附件、烤箱与烤箱附件产品上的应用，使得搪瓷材料的耐高温、耐酸
碱、耐刮擦、耐腐蚀等优点无法在微波、烤箱等厨房电器产品中得到展现。

[0003] 因此，现有的搪瓷材料亟待改进。

发明内容

[0004] 本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种搪瓷材料及其制备方法和应用，采用该搪瓷材料形成的搪瓷层表面
针孔率底，且微波吸收率低，从而显著提高所得产品例如微波炉或烤箱的微波输出效率。

[0005] 在本发明的一个方面，本发明提出了一种搪瓷材料。根据本发明的实施例，该搪瓷材料含有第一主族金属元素的氧化物、第三主族元素的氧化物、第四副族元素的氧化物、第
四主族元素的氧化物、镧系元素的氧化物以及透波树脂。

[0006] 由此，采用根据本发明实施例的搪瓷材料形成的搪瓷层表面针孔率底，且微波吸收率低，从而显著提高所得产品例如微波炉或烤箱的微波输出效率。

[0007] 另外，根据本发明上述实施例的搪瓷材料还可以具有如下附加的技术特征：

[0008] 在本发明的一些实施例中，所述搪瓷材料含有：17～42重量份的所述第一主族金属元素的氧化物；1～6重量份的所述第三主族元素的氧化物；13～35重量份的所述第四
副族元素的氧化物；18～30重量份的所述第四主族元素的氧化物；0.1～0.7重量份的所
述镧系元素的氧化物；以及0.6～2.1重量份的所述透波树脂。由此，可以显著降低所得搪
瓷层的针孔率和微波吸收率。

[0009] 在本发明的一些实施例中，所述第一主族金属元素的氧化物为选自氧化锂、氧化钠、氧化钾、氧化铷和氧化铯中的至少一种，所述第三主族元素的氧化物为选自三氧化二硼
和三氧化二铝中的至少一种，所述第四副族元素的氧化物为选自二氧化钛、二氧化锆和二
氧化铪中的至少一种，所述第四主族元素的氧化物为选自二氧化硅、二氧化锗和二氧化锡
中的至少一种，所述镧系元素的氧化物为选自三氧化二铈、十一氧化六镨、三氧化二钕和三
氧化二镱中的至少一种，所述透波树脂为选自聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚砜酮和聚酰胺-聚
酰亚胺中的至少一种。由此，可以进一步降低所得搪瓷层的针孔率和微波吸收率。

[0010] 在本发明的一些实施例中，所述搪瓷材料进一步含有选自第五主族元素的氧化物或/和无机盐、第五副族元素的氧化物和第二副族元素的氧化物中的至少一种。由此，可以
显著提高所得搪瓷层的综合性能。

[0011] 在本发明的一些实施例中，所述搪瓷材料进一步含有：3～22重量份的所述第五主族元素的氧化物或/和无机盐；1～5重量份的所述第五副族元素的氧化物；以及0.5～
3重量份的所述第二副族元素的氧化物。由此，可以进一步提高所得搪瓷层的综合性能。

[0012] 在本发明的一些实施例中，所述第五主族元素的氧化物为选自三氧化二锑和三氧化二铋中的至少一种，所述第五主族元素的无机盐为选自磷酸锂、磷酸钠和磷酸钾中的至
少一种，所述第五副族元素的氧化物为选自五氧化二钒和五氧化二铌中的至少一种，所述
第二副族元素的氧化物为氧化锌。由此，可以进一步提高所得搪瓷层的综合性能。

[0013] 在本发明的第二方面，本发明提出了一种制备搪瓷材料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)将釉料进行混合，以便得到混合物料，其中，所述釉料含有第一主族
金属元素的氧化物、第三主族元素的氧化物、第四副族元素的氧化物、第四主族元素的氧化
物和镧系元素的氧化物；(2)将所述混合物料进行熔融处理，以便得到熔融物料；(3)将所
述熔融物料进行水淬处理，以便得到熔块；(4)将所述熔块进行第一球磨处理，以便得到釉
粉；(5)将所述釉粉与所述透波树脂混合，以便得到混合粉料；以及(6)将所述混合粉料进
行第二球磨处理，以便得到所述搪瓷材料。

[0014] 由此，根据本发明实施例的制备搪瓷材料的方法得到的搪瓷材料形成的搪瓷层表面针孔率底，且微波吸收率低，从而显著提高所得产品例如微波炉或烤箱的微波输出效率。

[0015] 另外，根据本发明上述实施例的制备搪瓷材料的方法还可以具有如下附加的技术特征：

[0016] 在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所述釉料进一步含有第五主族元素的氧化物或/和无机盐、第五副族元素的氧化物和第二副族元素的氧化物中的至少一种。由
此，可以显著提高搪瓷层的综合性能。

[0017] 在本发明的一些实施例中，所述搪瓷材料的平均粒径不高于75微米。由此，可以进一步提高所得搪瓷层的综合性能。

[0018] 在本发明的第三方面，本发明提出了一种加热设备。根据本发明的实施例，该加热设备包括：加热设备本体；以及搪瓷层，所述搪瓷层形成在所述加热设备本体的内壁上，其
中，所述搪瓷层由上述所述的搪瓷材料制成，所述加热设备为微波炉或烤箱。由此，使得该
加热设备具有较高的微波输出效率。

[0019] 本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明

[0020] 本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

[0021] 图1是根据本发明一个实施例的制备搪瓷材料的方法流程示意图。

具体实施方式

[0022] 下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附
图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0023] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必
须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

[0024] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或
者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，
三个等，除非另有明确具体的限定。

[0025] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连
接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内
部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员
而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0026] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在
第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示
第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是
第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0027] 在本发明的第一方面，本发明提出了一种搪瓷材料。根据本发明的实施例，该搪瓷材料含有：第一主族金属元素的氧化物、第三主族元素的氧化物、第四副族元素的氧化物、
第四主族元素的氧化物、镧系元素的氧化物以及透波树脂。

[0028] 发明人发现，第一主族金属元素的氧化物由于碱金属原子的最外层仅有一个电子，使得碱金属氧化物具有强化学活性，从而可以有效降低搪瓷材料的烧结温度，进而降低
所得搪瓷层的针孔率，提高搪瓷层的致密性；第三主族元素的氧化物的加入，可以减少搪瓷
材料的吸收微波性能，从而提高搪瓷层的微波输出效率，并且可以有效提高搪瓷材料的耐
酸、耐碱以及耐腐蚀性能；第四副族元素的氧化物的加入，可以有效避免搪瓷材料对金属基
材的腐蚀，并且由于第四副族元素氧化物中第四副族元素的化学价态为+4，因此可以显著
提高搪瓷材料的耐酸、耐碱以及耐腐蚀性能；第四主族元素的氧化物的加入，可以替换吸收
微波高的铁的氧化物，进而提高微波的输出效率，并且可以有效提高搪瓷材料的耐刮擦性
能以及易清洁性能；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，从而显著提高所得搪瓷层的致密性以及与金属基材表面的附着力，
并且可以降低搪瓷材料的吸收微波性能，提高微波的输出效率；同时加入透波树脂可以有
效降低搪瓷材料的流变性，从而有效降低搪瓷层的脱落以及针孔的产生，并且该透波树脂
不吸收微波，从而可以提高输出微波的效率。由此，采用该配方的搪瓷材料形成的搪瓷层表
面针孔率底，从而可以显著提高所得搪瓷层的致密性，进而提高搪瓷层的外观质量，同时该
搪瓷层的微波吸收率低，从而显著提高所得产品例如微波炉或烤箱的微波输出效率，另外
所得搪瓷层具有较高的耐刮擦、耐酸、耐碱、耐腐蚀性能以及易清洁性能。

[0029] 根据本发明的实施例，搪瓷材料中各组分的含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，搪瓷材料可以含有17～42重量
份的第一主族金属元素的氧化物；1～6重量份的第三主族元素的氧化物；13～35重量份
的第四副族元素的氧化物；18～30重量份的第四主族元素的氧化物；0.1～0.7重量份的
镧系元素的氧化物；以及0.6～2.1重量份的透波树脂。发明人发现，第一主族金属元素氧
化物的加入，可以有效降低烧结温度，加入过少，使得陶瓷材料的烧结温度下降程度小，导
致所得陶瓷层针孔率下降不明显，而加入过多，则会导致搪瓷材料硬度下降；第三主族元素
氧化物的加入，可以减少搪瓷材料的吸收微波性能，加入过少，使得所得陶瓷层吸波性能较
强，而加入过多，导致陶瓷层耐刮擦性能变差；第四副族元素的氧化物的加入，可以有效提
高搪瓷材料的稳定性，加入过多，使得陶瓷材料的烧结温度较高，从而使得形成的陶瓷层的
针孔率高，而加入过少，搪瓷材料的稳定性较差；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，加入过少，搪瓷材料与基材的附着力差，
而加入过多，使得陶瓷材料成本较高；透波树脂的加入，可以有效降低搪瓷材料的流变性，
从而有效降低搪瓷层的脱落以及针孔的产生，加入过多，将会降低材料的耐温性能，而加入
过少，将会导致所得搪瓷层的针孔率高。由此，选择本发明的配方组成，不仅可以有效降低
所得陶瓷层的针孔率和吸波性能，而且可以显著提高陶瓷层的耐高温、耐刮擦、耐酸、耐碱、
耐腐蚀性能等性能。

[0030] 根据本发明的实施例，第一主族金属元素的氧化物可以为选自氧化锂、氧化钠、氧化钾、氧化铷和氧化铯中的至少一种。由此，由于碱金属氧化物具有强化学活性，从而可以
有效降低搪瓷材料的烧结温度，进而降低所得搪瓷层的针孔率，并且所得搪瓷层具有较高
的致密性，从而提高搪瓷层的外观质量。根据本发明的又一个实施例，第三主族元素的氧化
物可以为选自三氧化二硼和三氧化二铝中的至少一种。发明人发现，选择三氧化二硼和/
或三氧化二铝可以显著优于其他减少搪瓷材料的吸收微波性能，从而提高搪瓷层的微波输
出效率，并且所得搪瓷层具有较高的耐酸、耐碱以及耐腐蚀性能。根据本发明的又一个实施
例，第四副族元素的氧化物可以为选自二氧化钛、二氧化锆和二氧化铪中的至少一种。发明
人发现，选择该类氧化物可以明显优于其他有效避免搪瓷材料对金属基材的腐蚀，并且可
以进一步提高搪瓷材料的耐酸、耐碱以及耐腐蚀性能。根据本发明的又一个实施例，第四主
族元素的氧化物可以为选自二氧化硅、二氧化锗和二氧化锡中的至少一种。由此，采用该类
氧化物替换现有技术中吸收微波高的铁的氧化物，从而可以显著提高微波的输出效率，并
且有效提高搪瓷材料的耐刮擦性能以及易清洁性能。根据本发明的又一个实施例，镧系元
素的氧化物可以为选自三氧化二铈、十一氧化六镨、三氧化二钕和三氧化二镱中的至少一
种。发明人发现，选择该类氧化物可以明显优于其他类型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，从而显著提高所得搪瓷层的致密性以及与金属基材表面的附着
力，并且可以降低搪瓷材料的吸收微波性能，提高微波的输出效率。根据本发明的又一个实
施例，透波树脂可以为选自聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚醚砜酮和聚酰胺-聚酰亚胺中的至少一
种。发明人发现，选择该类型的透波树脂可以明显优于其他类型有效降低搪瓷材料的流变
性，从而有效降低搪瓷层的脱落以及针孔的产生，并且由于该透波树脂不吸收微波，从而可
以提高输出微波的效率。

[0031] 根据本发明的实施例，搪瓷材料可以进一步含有选自第五主族元素的氧化物或/和无机盐、第五副族元素的氧化物和第二副族元素的氧化物中的至少一种。发明人发现，第
五主族元素的氧化物或/和无机盐的加入，可以显著提高搪瓷材料的耐温性能；第五副族
元素的氧化物的加入，可以显著提高所得搪瓷层的致密性和耐磨性能；第二副族元素的氧
化物的加入，可以提高搪瓷材料的耐温性能。由此，通过加入第五主族元素的氧化物或/和
无机盐、第五副族元素的氧化物和第二副族元素的氧化物中的至少一种，可以显著提高所
得搪瓷层的综合性能。

[0032] 根据本发明的实施例，搪瓷材料可以进一步含有第五主族元素的氧化物或/和无机盐、第五副族元素的氧化物和第二副族元素的氧化物。由此，可以进一步提高所得搪瓷层
的综合性能。根据本发明的实施例，第五主族元素的氧化物或/和无机盐、第五副族元素的
氧化物和第二副族元素的氧化物的具体含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实
际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，搪瓷材料可以进一步含有：3～22重量份的第
五主族元素的氧化物或/和无机盐；1～5重量份的第五副族元素的氧化物；以及0.5～3
重量份的第二副族元素的氧化物。发明人发现，第五主族元素的氧化物或/和无机盐的加
入，可以有效提高搪瓷材料的致密性，加入过多，导致形成的搪瓷层较脆，而加入过少，使得
所得陶瓷层的致密性较差；第五副族元素的氧化物的加入，可以提高搪瓷材料的耐刮擦性
能，加入过多，导致搪瓷层较脆，而加入过少使得搪瓷材料的耐刮擦性能变差；第二副族元
素的氧化物的加入，可以提高搪瓷材料的稳定性并且降低材料的耐紫外线性能，加入过多，
导致搪瓷材料的吸波性能提高，而加入过少，搪瓷材料的稳定性会显著下降。由此，选择本
发明的配方组成，可以进一步降低所得搪瓷层的针孔率和吸波性能。

[0033] 根据本发明的实施例，第五主族元素的氧化物可以为选自三氧化二锑和三氧化二铋中的至少一种，第五主族元素的无机盐可以为选自磷酸锂、磷酸钠和磷酸钾中的至少一
种。发明人发现，选择该类氧化物和无机盐可以优于其他类型显著提高搪瓷材料的耐温性
能。根据本发明的又一个实施例，第五副族元素的氧化物可以为选自五氧化二钒和五氧化
二铌中的至少一种。发明人发现，选择该类氧化物可以优于其他类型显著提高所得搪瓷层
的致密性和耐磨性能。根据本发明的又一个实施例，第二副族元素的氧化物可以为氧化锌。
发明人，选择氧化锌可以优于其他类型显著提高搪瓷层的耐温性。

[0034] 由此，采用根据本发明实施例的搪瓷材料形成的搪瓷层表面针孔率底，且微波吸收率低，从而显著提高所得产品例如微波炉或烤箱的微波输出效率。

[0035] 在本发明的第二个方面，本发明提出了一种制备搪瓷材料的方法。根据本发明的实施例，该方法包括：(1)将釉料进行混合，以便得到混合物料，其中，釉料含有第一主族金
属元素的氧化物、第三主族元素的氧化物、第四副族元素的氧化物、第四主族元素的氧化物
和镧系元素的氧化物；(2)将混合物料进行熔融处理，以便得到熔融物料；(3)将熔融物料
进行水淬处理，以便得到熔块；(4)将熔块进行第一球磨处理，以便得到釉粉；(5)将釉粉与
透波树脂混合，以便得到混合粉料；以及(6)将混合粉料进行第二球磨处理，以便得到搪瓷
材料。发明人发现，采用该方法制备的搪瓷材料形成的搪瓷层的表面针孔率底，且微波吸收
率低，从而显著提高所得产品例如微波炉或烤箱的微波输出效率。需要说明的是，前面针对
搪瓷材料所描述的特征和优点同样适用于该制备搪瓷材料的方法，此处不再赘述。

[0036] 下面参考图1对本发明实施例的制备搪瓷材料的方法进行详细描述。根据本发明得到实施例，该方法包括：

[0037] S100：将釉料进行混合

[0038] 根据本发明的实施例，将釉料进行混合，从而可以得到混合物料，根据本发明的具体实施例，釉料可以含有第一主族金属元素的氧化物、第三主族元素的氧化物、第四副族元
素的氧化物、第四主族元素的氧化物以及镧系元素的氧化物。发明人发现，第一主族金属元
素的氧化物由于碱金属原子的最外层仅有一个电子，使得碱金属氧化物具有强化学活性，
从而可以有效降低所得搪瓷材料的烧结温度，进而降低所得搪瓷层的针孔率，提高搪瓷层
的致密性；第三主族元素的氧化物的加入，可以减少所得搪瓷材料的吸收微波性能，从而提
高搪瓷层的微波输出效率，并且可以有效提高搪瓷材料的耐酸、耐碱以及耐腐蚀性能；第四
副族元素的氧化物的加入，可以有效避免搪瓷材料对金属基材的腐蚀，并且由于第四副族
元素氧化物中第四副族元素的化学价态为+4，因此可以显著提高搪瓷材料的耐酸、耐碱以
及耐腐蚀性能；第四主族元素的氧化物的加入，可以替换吸收微波高的铁的氧化物，进而提
高微波的输出效率，并且可以有效提高搪瓷材料的耐刮擦性能以及易清洁性能；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，从而显
著提高所得搪瓷层的致密性以及与金属基材表面的附着力，并且可以降低搪瓷材料的吸收
微波性能，提高微波的输出效率。由此，使得所得搪瓷材料形成的搪瓷层表面针孔率底，从
而可以显著提高所得搪瓷层的致密性，进而提高搪瓷层的外观质量，同时该搪瓷层的微波
吸收率低，从而显著提高所得产品例如微波炉或烤箱的微波输出效率，另外所得搪瓷层具
有较高的耐刮擦、耐酸、耐碱、耐腐蚀性能以及易清洁性能。

[0039] 根据本发明的实施例，釉料中各组分的含量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，釉料中可以含有17～42重量份的第
一主族金属元素的氧化物；1～6重量份的第三主族元素的氧化物；13～35重量份的第四
副族元素的氧化物；18～30重量份的第四主族元素的氧化物；0.1～0.7重量份的镧系元
素的氧化物。发明人发现，第一主族金属元素氧化物的加入，可以有效降低烧结温度，加入
过少，使得陶瓷材料的烧结温度下降程度小，导致所得陶瓷层针孔率下降不明显，而加入过
多，则会导致搪瓷材料硬度下降；第三主族元素氧化物的加入，可以减少搪瓷材料的吸收微
波性能，加入过少，使得所得陶瓷层吸波性能较强，而加入过多，导致陶瓷层耐刮擦性能变
差；第四副族元素的氧化物的加入，可以有效提高搪瓷材料的稳定性，加入过多，使得陶瓷
材料的烧结温度较高，从而使得形成的陶瓷层的针孔率高，而加入过少，搪瓷材料的稳定性
较差；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，加入过少，搪瓷材料与基材的附着力差，而加入过多，使得陶瓷材料成本较高。由
此，选择本发明的配方组成，不仅可以有效降低所得陶瓷层的针孔率和吸波性能，而且可以
显著提高陶瓷层的耐高温、耐刮擦、耐酸、耐碱、耐腐蚀性能等性能。

[0040] 根据本发明的实施例，第一主族金属元素的氧化物可以为选自氧化锂、氧化钠、氧化钾、氧化铷和氧化铯中的至少一种。由此，由于碱金属氧化物具有强化学活性，从而可以
有效降低搪瓷材料的烧结温度，进而降低所得搪瓷层的针孔率，并且所得搪瓷层具有较高
的致密性，从而提高搪瓷层的外观质量。根据本发明的又一个实施例，第三主族元素的氧化
物可以为选自三氧化二硼和三氧化二铝中的至少一种。发明人发现，选择三氧化二硼和/
或三氧化二铝可以显著优于其他减少搪瓷材料的吸收微波性能，从而提高搪瓷层的微波输
出效率，并且所得搪瓷层具有较高的耐酸、耐碱以及耐腐蚀性能。根据本发明的又一个实施
例，第四副族元素的氧化物可以为选自二氧化钛、二氧化锆和二氧化铪中的至少一种。发明
人发现，选择该类氧化物可以明显优于其他有效避免搪瓷材料对金属基材的腐蚀，并且可
以进一步提高搪瓷材料的耐酸、耐碱以及耐腐蚀性能。根据本发明的又一个实施例，第四主
族元素的氧化物可以为选自二氧化硅、二氧化锗和二氧化锡中的至少一种。由此，采用该类
氧化物替换现有技术中吸收微波高的铁的氧化物，从而可以显著提高微波的输出效率，并
且有效提高搪瓷材料的耐刮擦性能以及易清洁性能。根据本发明的又一个实施例，镧系元
素的氧化物可以为选自三氧化二铈、十一氧化六镨、三氧化二钕和三氧化二镱中的至少一
种。发明人发现，选择该类氧化物可以明显优于其他类型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，从而显著提高所得搪瓷层的致密性以及与金属基材表面的附着
力，并且可以降低搪瓷材料的吸收微波性能，提高微波的输出效率。

[0041] 根据本发明的实施例，釉料可以进一步含有第五主族元素的氧化物或/和无机盐、第五副族元素的氧化物和第二副族元素的氧化物中的至少一种。发明人发现，第五主
族元素的氧化物或/和无机盐的加入，可以显著提高搪瓷材料的耐温性能；第五副族元素
的氧化物的加入，可以显著提高所得搪瓷层的致密性和耐磨性能；第二副族元素的氧化物
的加入，可以提高搪瓷材料的耐温性能。由此，通过加入第五主族元素的氧化物或/和无机
盐、第五副族元素的氧化物和第二副族元素的氧化物中的至少一种，可以显著提高所得搪
瓷层的综合性能。

[0042] 根据本发明的实施例，釉料可以进一步含有第五主族元素的氧化物或/和无机盐、第五副族元素的氧化物和第二副族元素的氧化物，根据本发明的又一个实施例，第五主
族元素的氧化物或/和无机盐、第五副族元素的氧化物和第二副族元素的氧化物的具体含
量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施
例，搪瓷材料可以进一步含有：3～22重量份的第五主族元素的氧化物或/和无机盐；1～
5重量份的第五副族元素的氧化物；以及0.5～3重量份的第二副族元素的氧化物。发明
人发现，第五主族元素的氧化物或/和无机盐的加入，可以有效提高搪瓷材料的致密性，加
入过多，导致形成的搪瓷层较脆，而加入过少，使得所得陶瓷层的致密性较差；第五副族元
素的氧化物的加入，可以提高搪瓷材料的耐刮擦性能，加入过多，导致搪瓷层较脆，而加入
过少使得搪瓷材料的耐刮擦性能变差；第二副族元素的氧化物的加入，可以提高搪瓷材料
的稳定性并且降低材料的耐紫外线性能，加入过多，导致搪瓷材料的吸波性能提高，而加入
过少，搪瓷材料的稳定性会显著下降。由此，选择本发明的配方组成，可以进一步降低所得
搪瓷层的针孔率和吸波性能。

[0043] 根据本发明的实施例，第五主族元素的氧化物可以为选自三氧化二锑和三氧化二铋中的至少一种，第五主族元素的无机盐可以为选自磷酸锂、磷酸钠和磷酸钾中的至少一
种。发明人发现，选择该类氧化物和无机盐可以优于其他类型显著提高搪瓷材料的耐温性
能。根据本发明的又一个实施例，第五副族元素的氧化物可以为选自五氧化二钒和五氧化
二铌中的至少一种。发明人发现，选择该类氧化物可以优于其他类型显著提高所得搪瓷层
的致密性和耐磨性能。根据本发明的又一个实施例，第二副族元素的氧化物可以为氧化锌。
发明人，选择氧化锌可以优于其他类型显著提高搪瓷层的耐温性。

[0044] S200：将混合物料进行熔融处理

[0045] 根据本发明的实施例，将上述所得混合物料进行熔融处理，从而可以得到熔融物料。由此，可以显著提高各组分的混合程度。

[0046] 根据本发明的实施例，熔融处理的条件并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，熔融处理可以在温度为900～1100℃下
进行。发明人发现，该熔融温度下各组分可以充分混合，从而提高所得搪瓷层的综合性能。
具体的，熔融处理可以在窑炉中进行。

[0047] S300：将熔融物料进行水淬处理

[0048] 根据本发明的实施例，将上述得到的熔融物料进行水淬处理，从而可以得到熔块。由此，可以显著提高所得搪瓷材料的耐磨、耐温和耐腐蚀性能。具体的，在将熔融物料进行
水淬处理得到熔块以后，将熔块放置烘箱中烘干。

[0049] S400：将熔块进行第一球磨处理

[0050] 根据本发明的实施例，将上述得到的熔块进行第一球磨处理，从而可以得到釉粉。由此，可以显著提高所得搪瓷材料的综合性能。

[0051] S500：将釉粉与透波树脂混合

[0052] 根据本发明的实施例，将上述得到的釉粉与透波树脂混合，从而可以得到混合粉料。由此，可以进一步降低搪瓷材料的吸收微波的效率。

[0053] 根据本发明的实施例，透波树脂的具体类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，透波树脂可以为选自聚醚醚酮、聚酰
亚胺、聚醚砜酮、聚酰胺-聚酰亚胺中的至少一种。发明人发现，选择该类型的透波树脂可
以明显优于其他类型有效降低搪瓷材料的流变性，从而有效降低搪瓷层的脱落以及针孔的
产生，并且由于该透波树脂不吸收微波，从而可以提高输出微波的效率。根据本发明的又一
个实施例，透波树脂的加入量并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选
择，根据本发明的具体实施例，透波树脂的加入量可以为0.6～2.1重量份。发明人发现，
透波树脂的加入，可以有效降低搪瓷材料的流变性，从而有效降低搪瓷层的脱落以及针孔
的产生，然而透波树脂加入过多，将会降低陶瓷材料的耐温性能，而加入过少，将会导致所
得搪瓷层的针孔率高。

[0054] S600：将混合粉料进行第二球磨处理

[0055] 根据本发明的实施例，将上述得到的混合粉料进行第二球磨处理，从而可以得到搪瓷材料。由此，可以显著提高各组分的混合程度，从而进一步提高所得搪瓷层的综合性
能。

[0056] 根据本发明的实施例，搪瓷材料的粒径并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，根据本发明的具体实施例，搪瓷材料的平均粒径不高于75微米。发
明人发现，搪瓷材料的粒径过大，将会直接影响搪瓷层的致密性以及与基材的附着力。

[0057] 由此，根据本发明实施例的制备搪瓷材料的方法得到的搪瓷材料形成的搪瓷层表面针孔率底，且微波吸收率低，从而显著提高所得产品例如微波炉或烤箱的微波输出效率。

[0058] 在本发明的第三方面，本发明提出了一种加热设备。根据本发明的实施例，加热设备可以包括加热设备本体和搪瓷层，搪瓷层形成在加热设备本体的内壁上，其中，搪瓷层由
上述描述的搪瓷材料制成，根据本发明的实施例，该加热设备可以为微波炉或烤箱。由此，
使得微波炉或烤箱具有较高的微波输出效率。需要说明的是，前文针对搪瓷材料和制备搪
瓷材料的方法所描述的特征和优点同样适用于该加热设备，此处不再赘述。

[0059] 下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

[0060] 实施例1

[0061] 搪瓷材料的组成：第一主族金属元素的氧化物：18重量份的Li2O、6重量份的Rb2O、11重量份的K2O；第三主族元素的氧化物：2重量份的B2O3、3重量份的Al2O3；第四副
族元素的氧化物：22重量份的TiO2、3重量份的HfO2、7重量份的ZrO2；第四主族元素的氧
化物：17重量份的SiO2、4重量份的SnO2；第五主族元素的氧化物：2重量份的Sb2O3、1重量
份的Bi2O3；第五副族元素的氧化物：1重量份的V2O5；第二副族元素的氧化物：1重量份的
ZnO；镧系元素的氧化物：0.2重量份的Ce2O3、0.2重量份的Yb2O3、0.1重量份的Pr6O11；透波
树脂：1.5重量份的聚醚醚酮。

[0062] 制备方法：将第一主族金属元素的氧化物、第三主族元素的氧化物、第四副族元素的氧化物、第四主族元素的氧化物、第五主族元素的氧化物、第五副族元素的氧化物、第二
副族元素的氧化物、镧系元素的氧化物均匀混合，然后置于1100℃的窑炉中进行熔融，得到
熔融物料，将所得熔融物料在冷水中进行水淬处理，得到熔块，然后将得到的熔块置于烘箱
中烘干，将烘干的熔块进行第一球磨处理，得到釉粉，然后将釉粉与透波树脂混合得到混合
粉料，最后将得到的混合粉料进行第二球磨处理4小时，然后将得到的球磨物料经200目标
准筛后，得到粒径不高于75微米的搪瓷材料。

[0063] 实施例2

[0064] 搪瓷材料的组成：第一主族金属元素的氧化物：10重量份的Li2O、15重量份的Na2O、15重量份的K2O；第三主族元素的氧化物：3重量份的B2O3；第四副族元素的氧化物：
20重量份的TiO2、4重量份的HfO2；第四主族元素的氧化物：23重量份的SiO2、2重量份的
SnO2；第五主族元素的氧化物或/和无机盐：3重量份的Na3PO4、1重量份的Bi2O3；第五副族
元素的氧化物：1重量份的Nb2O5；第二副族元素的氧化物：1重量份的ZnO；镧系元素的氧化
物：0.2重量份的Ce2O3、0.2重量份的Nd2O3；透波树脂：1.6重量份的聚酰胺-聚酰亚胺。

[0065] 制备方法：熔融处理在1000℃，第二球磨处理3小时，其余步骤同实施例1。

[0066] 实施例3

[0067] 搪瓷材料的组成：第一主族金属元素的氧化物：8重量份的Li2O、3重量份的Ce2O、6重量份的K2O；第三主族元素的氧化物：5重量份的Al2O3、1重量份的B2O3；第四副族元素的
氧化物：30重量份的TiO2、2重量份的HfO2；第四主族元素的氧化物：29重量份的SiO2；第
五主族元素的氧化物或/和无机盐：12重量份的Na3PO4；第五副族元素的氧化物：1重量份
的V2O5；第二副族元素的氧化物：1重量份的ZnO；镧系元素的氧化物：0.3重量份的Pr6O11、
0.2重量份的Nd2O3、0.2重量份的Yb2O3；透波树脂：1.3重量份的聚酰亚胺。

[0068] 制备方法：熔融处理在900℃，第二球磨处理2小时，其余步骤同实施例1。

[0069] 实施例4

[0070] 搪瓷材料的组成：第一主族金属元素的氧化物：4重量份的Cs2O、17重量份的Na2O、21重量份的K2O；第三主族元素的氧化物：2重量份的Al2O3；第四副族元素的氧化物：
19重量份的TiO2、6重量份的ZrO2；第四主族元素的氧化物：18重量份的SiO2、1重量份的
GeO2；第五主族元素的氧化物或/和无机盐：8重量份的Na3PO4、1重量份的Sb2O3；第五副族
元素的氧化物：1重量份的Nb2O5；第二副族元素的氧化物：0.5重量份的ZnO；镧系元素的氧
化物：0.1重量份的Ce2O3、0.1重量份的Nd2O3；透波树脂：1.3重量份的聚醚砜酮。

[0071] 制备方法：熔融处理在1050℃，第二球磨处理4小时，其余步骤同实施例1。

[0072] 实施例5

[0073] 搪瓷材料的组成：第一主族金属元素的氧化物：9重量份的Li2O、14重量份的Na2O、6重量份的Rb2O、3重量份的Cs2O；第三主族元素的氧化物：2重量份的B2O3、4重量份
的Al2O3；第四副族元素的氧化物：15重量份的TiO2、1重量份的HfO2、2重量份的ZrO2；第四
主族元素的氧化物：26重量份的SiO2；第五主族元素的氧化物或/和无机盐：10重量份的
Na3PO4、3重量份的Bi2O3；第五副族元素的氧化物：1重量份的V2O5、1重量份的Nb2O5；第二副
族元素的氧化物：0.6重量份的ZnO；镧系元素的氧化物：0.2重量份的Nd2O3、0.2重量份的
Yb2O3；透波树脂：2重量份的聚醚砜酮。

[0074] 制备方法：熔融处理在1000℃，第二球磨处理2小时，其余步骤同实施例1。

[0075] 实施例6

[0076] 搪瓷材料的组成：第一主族金属元素的氧化物：13重量份的Na2O、10重量份的Cs2O、12重量份的K2O；第三主族元素的氧化物：6重量份的B2O3；第四副族元素的氧化物：
27重量份的TiO2、1重量份的HfO2、1重量份的ZrO2；第四主族元素的氧化物：20重量份的
SiO2、1重量份的SnO2、3重量份的GeO2；第五主族元素的氧化物或/和无机盐：2重量份的
Na3PO4、1重量份的Sb2O3；第五副族元素的氧化物：1重量份的V2O5；第二副族元素的氧化物：
0.5重量份的ZnO；镧系元素的氧化物：0.1重量份的Pr6O11；透波树脂：1.4重量份的聚醚醚
酮。

[0077] 制备方法：熔融处理在1100℃，第二球磨处理3小时，其余步骤同实施例1。

[0078] 实施例7

[0079] 搪瓷材料的组成：第一主族金属元素的氧化物：14重量份的Li2O、8重量份的Na2O、15重量份的Rb2O；第三主族元素的氧化物：3重量份的B2O3、3重量份的Al2O3；第四副
族元素的氧化物：28重量份的TiO2、3重量份的HfO2；第四主族元素的氧化物：16重量份的
SiO2、2重量份的GeO2；第五主族元素的氧化物或/和无机盐：1重量份的Na3PO4、1重量份
的Bi2O3；第五副族元素的氧化物：1重量份的Nb2O5；第二副族元素的氧化物：2.5重量份的
ZnO；镧系元素的氧化物：0.1重量份的Ce2O3、0.1重量份的Nd2O3、0.1重量份的Yb2O3、0.1重
量份的Pr6O11；透波树脂：2.1重量份的聚酰胺-聚酰亚胺。

[0080] 制备方法：熔融处理在900℃，第二球磨处理2小时，其余步骤同实施例1。

[0081] 对比例

[0082] 搪瓷材料的组成：8～15重量份的Fe2O3，35～50重量份的SiO2，10～40重量份的TiO2，16～25重量份的B2O3，1～5重量份的Na2O以及1～2重量份的MnO2。

[0083] 制备方法：将Fe2O3、SiO2、TiO2、B2O3、Na2O和MnO2均匀混合，然后置于1100℃的窑炉中进行熔融，得到熔融物料，将所得熔融物料在冷水中进行水淬处理，得到熔块，然后将
得到的熔块置于烘箱中烘干，将烘干的熔块进行球磨处理，然后将得到的球磨物料经200
目标准筛后，得到粒径不高于75微米的搪瓷材料。

[0084] 评价：

[0085] 1、分别对实施例1-7和对比例的搪瓷材料制备的搪瓷层的针孔数量和微波输出效率进行评价。

[0086] 2、评价指标和测试方法：

[0087] 1)针孔数量的测定：

[0088] 按照相同的喷涂工艺，分别用静电枪喷涂实施例1～7和对比例所制得的搪瓷材料于0.6mm厚的10cm*10cm的镀铝板表面，对比例的搪瓷材料的烧结温度为850℃，实施例
1～7的搪瓷材料的烧结温度为450℃，分别得到待测试样板，分别取实施例1～7和对比
例的搪瓷材料的样板各3块(10cm*10cm*0.6mm)，分别数出每种样板上针孔的数量，取平均
值(结果精确到个位)。

[0089] 2)微波输出效率的评价：

[0090] 采用相同喷涂工艺将实施例1～7和对比例的搪瓷材料喷涂在相同大小、形状的微波炉内胆中，并将内胆分别装在相同型号的微波炉中，以1000g±5g做水负荷，测定初始
温度T1后，倒入相同材质、相同大小、相同形状的硼硅玻璃容器中，把容器放入微波炉内胆
的最低点的中央处，在微波炉额定电压输入下，启动微波炉并开始计时，用最大火力使温度
上升到T2，并测得加热时间t，使用式1来计算输出功率，然后根据式2计算微波输出效率：

[0091] 式1

[0092] 其中，P为输出功率(W)，t为加热的时间(秒)，T2为最终温度(℃)，T1为初始温度(℃)，T0为环境温度(℃)，MW为水的质量(g)，MC为容器的质量(g)。

[0093] 微波输出效率＝输出功率/额定功率×100％式2

[0094] 测试结果如表1所示：

[0095] 表1实施例1～7和对比例搪瓷材料制备的搪瓷层的针孔数量和微波输出效率

[0096]针孔数量(个) 微波输出效率
实施例1 2 58.6％
实施例2 3 59.2％
实施例3 3 56.5％
实施例4 1 58.3％
实施例5 2 59.4％
实施例6 4 58.9％
实施例7 1 59.7％
对比例 5～21 48.3％～52.5％

[0097] 结论：由表1数据可知，实施例1～7的搪瓷材料得到的搪瓷层的针孔数量明显低于对比例，并且采用实施例1～7的搪瓷材料的内胆的微波输出效率明显高于对比例，表明
采用本发明组成的搪瓷材料形成的搪瓷层的表面针孔率底，且微波吸收率低，从而可以显
著提高所得产品例如微波炉或烤箱的微波输出效率。

[0098] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特
点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不
必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任
一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技
术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结
合和组合。

[0099] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述
实施例进行变化、修改、替换和变型。

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一种微波炉	2020-05-11	346
微波炉的炉门结构	2020-05-12	224
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搪瓷材料及其制备方法和应用

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