基于纳米材料的耐热搪瓷预磨粉及其制备方法 |
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| 申请号 | CN202211619656.2 | 申请日 | 2022-12-16 | 公开(公告)号 | CN116002977A | 公开(公告)日 | 2023-04-25 |
| 申请人 | 江阴硅普搪瓷股份有限公司; | 发明人 | 陈鸿美; 张倩; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及基于 纳米材料 的耐热搪瓷预磨粉及其制备方法，它包括 二 氧 化 硅 、三氧化二 硼 、二氧化 钛 、二氧化锆、氧化钠、氧化 钾 、氧化钴、氧化锰、氧化镍、 氧化 钙 、氧化锂，并且配方中还需加入磨加物。将难熔的二氧化锆、 二氧化硅 、二氧化钛与 碳 酸锂先预混均匀后，烧制成釉 块 ；在换热器各部位预搪后，将各部位组装 焊接 ，随后整体外部 喷涂 ，最后烘干。它解决了以往换热器外部很容易被热 水 侵蚀，从而降低使用寿命的问题。使用基于纳米材料的耐热搪瓷预磨粉可以将换热器外部进行搪瓷保护，可以起到极强的耐热水作用，防止其被热水侵蚀，延长了其使用寿命。 | ||||||
| 权利要求 | 1.基于纳米材料的耐热搪瓷预磨粉及，其特征在于：耐热搪瓷预磨粉的配方按重量百分比计如下： |
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| 说明书全文 | 基于纳米材料的耐热搪瓷预磨粉及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及基于纳米材料的耐热搪瓷预磨粉及其制备方法。 背景技术[0003] 冷凝炉水箱的换热器外部会与热水进行接触，而这些热水通常温度可以达到60‑85℃，局部可以达到90‑100℃。换热器外部与这些热水长期接触后容易被侵蚀，因此影响了水箱换热器的使用寿命。 发明内容[0005] 本发明的目的是这样实现的：基于纳米材料的耐热搪瓷预磨粉及，耐热搪瓷预磨粉的配方按重量百分比计如 下： 二氧化硅 55～61%； 三氧化二硼 5～8%； 二氧化钛 2～5%； 二氧化锆 6～8%； 氧化钠 12～17%； 氧化钾 5～7%； 氧化钴 0.5～1%； 氧化锰 0.1～0.3%； 氧化镍 0.3～0.8%； 氧化钙 1～2%； 氧化锂 1～3%； Li2ZrO3‑SiO2‑TiO2 ：8%～12%； 并且配方中还需加入磨加物，磨加物的质量份配比如下： 釉料熔块 100； 石英 30～40； 纳米二氧化锆 5～10； 纳米级悬浮剂 0.15～0.35； 磷酸银 2～4； 碳酸锂 0.8～1.2； 亚硝酸钠 0.25～0.5； 氧化亚镍 1～2； 五水硼砂 0.2～0.3； 水 35～40。 [0006] 基于纳米材料的耐热搪瓷预磨粉的制备方法，具体步骤如下：1）将难熔的二氧化锆、二氧化硅、二氧化钛与碳酸锂先预混均匀后，在1350～1380℃烧制12～16小时，生成预熔混合料Li2ZrO3‑ SiO2‑TiO2，出料冷却后将其球磨为细度325目的粉末，再将其按比例和其它磨加物、溶液混合均匀，Li2ZrO3‑ SiO2‑TiO2引入比例为 8%～12%，二次烧制成釉块。二次烧成温度为1260～1280℃，时间3～4小时； 2）釉料球磨完成后，对冷凝炉水箱中所有接触热水的部位进行涂搪，先对换热器列管、网板部件进行预搪，列管、网板浸搪完成后烘干，清理釉料有堆积部位，进行局部补喷，设置升温时间30分钟，850℃保温10～15分钟烧制； 3）在换热器各部位预搪后，将各部位组装焊接，整体焊接完成进行试漏，然后将预搪瓷部位包装保护，进行打磨打砂，最后对换热器进行整体喷涂，内外全覆盖后，烘干，烧成温度840～850℃，升温时间30分钟，保温时间20～25分钟，换热器外部所有接触热水部位搪瓷厚度为0.3～0.5mm。 [0007] 本发明基于纳米材料的耐热搪瓷预磨粉及其制备方法有以下优点：它解决了以往换热器外部很容易被热水侵蚀，从而降低使用寿命的问题。使用基于纳米材料的耐热搪瓷预磨粉可以将换热器外部进行搪瓷保护，可以起到极强的耐热水侵蚀作用，防止其被热水侵蚀，延长了其使用寿命。 附图说明 [0008] 图1为本发明耐热搪瓷预磨粉用于的换热器的示意图。 具体实施方式[0009] 本发明涉及基于纳米材料的耐热搪瓷预磨粉及其制备方法，其中耐热搪瓷预磨粉的配方按重量百分比计如下：二氧化硅（SiO2）55～61%； 三氧化二硼（Ba2O3）5～8%； 二氧化钛（TiO2）2～5%； 二氧化锆（ZrO2）6～8%； 氧化钠（Na2O）12～17%； 氧化钾（K2O）5～7%； 氧化钴（CoO）0.5～1%； 氧化锰（MnO）0.1～0.3%； 氧化镍（NiO）0.3～0.8%； 氧化钙（CaO）1～2%； 氧化锂（Li2O）1～3%； Li2ZrO3‑SiO2‑TiO2 :8%～12% 其中SiO2：作为搪玻璃釉的机体剂，骨架。酸液对瓷面的侵蚀开始于瓷层表面的碱+ + 2+ + 性离子（Na 、K 、Ga 等）与酸液中的H之间的交接。在瓷层结构中，高价阳离子的单键强度+ 2+ + + 大，移动性小。而R 单键强度小，迁移率最大，其次是R 。所以，反应主要是R 与H 之前的交换。随着反应的进行，瓷层结构变的疏松，以致水分子能扩散进入瓷层直接破坏瓷层的结构。配方中SiO2含量提升，硅氧网连接程度大，形成较好的耐酸保护膜，提升了耐酸性能。 [0010] Ba2O3：引入釉中，提高釉熔体的流动性，光泽，提高釉的抗张强度核抗弯曲强度。 [0012] ZrO2：耐热水侵蚀性优良的瓷釉主要成份为：SiO2 ‑ ZrO2‑ TiO2‑Na2O‑Li2O等，即硅‑锆‑钛‑钠‑锂‑玻璃。ZrO2高温化学性质稳定、耐腐蚀、抗氧化、抗热震、不挥发、无污染，其耐酸碱、抗腐蚀能力强于SiO2 和Al2O3。此外，ZrO2有单斜、四方和立方三种晶型，本发明通过添加稳定剂Y2O3，可将四方或立方相的ZrO2稳定下来，避免ZrO2在搪瓷烧成工序的升降温过程中发生相变，即本发明搪瓷涂层中ZrO2纤维的晶型控制为纯四方、立方相，以保证氧化锆最大地呈现耐高温侵蚀性能。 [0013] Na2O：作为辅助剂引入。 [0014] K2O：作为辅助剂引入。 [0015] CoO：主要起密着作用，同时赋予瓷层较大的抗弯强度MnO：促进密着剂，去极化并降低瓷层表面张力，增强熔体对瓷层的浸润能力。 [0016] NiO：作为密着剂引入，与氧化钴一起增加瓷层的密着效果，同时具备良好的涂烧工艺性能。 [0018] Li2O：ZrO2熔点为 2680℃，含量提升后使熔制温度和烧成温度提高。Li2O是釉中的强助熔剂，它能赋予搪玻璃釉一系列宝贵的物理化学性能。本配方提升了Li2O引入含量，提高了瓷釉的化温性，降低了熔体粘度，其助熔效果高于其它碱性碳酸盐3‑5倍，并提升了瓷釉光泽度及与基材结合的密着性能。 [0019] 并且配方中还需加入磨加物，磨加物加入上述耐热搪瓷预磨粉制成的釉料熔块，并加入溶液后制成浆料，其中磨加物的质量份配比如下：釉料熔块 100； 石英 30～40； 纳米二氧化锆 5～10； 纳米级树脂 0.15～0.35； 磷酸银 2‑4； 碳酸锂 0.8～1.2； 亚硝酸钠 0.25～0.5； 氧化亚镍 1～2； 五水硼砂 0.2～0.3； 水 35～40。 [0020] 其中纳米级悬浮剂：磨加配方取消粘土，使用进口纳米级有机质树脂作为悬浮剂，球磨方式采用湿磨工艺，提升了釉浆的均匀性，搪烧后瓷层内部结构致密，放大200倍显微镜观察气泡少，细小且分布均匀。引入纳米级悬浮剂、亚硝酸钠、五水硼砂调节，始釉料流淌性优。 [0021] 纳米二氧化锆：二氧化锆ZrO2熔点为 2680℃，引入配方后使釉料熔制温度和烧成温度提高，釉料如采用干磨工艺磨成粉末状很难使二氧化锆分散均匀，导致釉料喷涂在产品上烧制时局部出现焦麻点缺陷。此配方引入纳米级二氧化锆，先将纳米级二氧化锆按比例与蒸馏水进行预浸泡处理，然后再和其它原料一起按配比进行湿磨8‑12小时。使二氧化锆均匀分布于釉浆内，此球磨工艺解决了产品烧成后焦麻点、针孔等缺陷，且提升了产品耐碱、耐沸水侵蚀性能。 [0022] 磷酸银：磨加引入磷酸银，抑菌效果明显，可抑制金黄色葡萄球菌和大肠杆菌。 [0023] 这种基于纳米材料的耐热搪瓷预磨粉的制备方法为：耐热搪瓷预磨粉配方因引入难熔原料比例较多，各原料以一定配比混合均匀后按常规熔制方法生产出釉料，烧制的产品极易出现缺陷，因此需要先增加熔块预烧工艺： 即将难熔的二氧化锆、二氧化硅、二氧化钛与碳酸锂先预混均匀后，在1350～1380℃烧制12～16小时，生成预熔混合料Li2ZrO3‑ SiO2‑TiO2。出料冷却后将其球磨为细度325目的粉末，再将其按比例和其它原料混合均匀，Li2ZrO3‑ SiO2‑TiO2引入比例为 8%～12%，二次烧制成釉块。二次烧成温度为1260～1280℃，时间3‑4小时。 [0024] 如图1，釉料球磨完成后，对冷凝炉水箱中所有接触热水的部位进行涂搪。其中换热器列管、网板部件，需要先进行预搪。列管、网板浸搪完成后烘干，清理釉料有堆积部位，进行局部补喷。设置升温时间30分钟，850℃保温10～15分钟烧制。在换热器各部位预搪后，将各部位组装焊接，整体焊接完成进行试漏。然后将预搪瓷部位包装保护，进行打磨打砂。最后对换热器进行整体喷涂，内外全覆盖后，烘干。烧成温度840～850℃，升温时间30分钟，保温时间20～25分钟。换热器外部所有接触热水部位搪瓷厚度为0.3～0.5mm。 [0025] 釉料理化性能如下：（1）按照QB/T2590标准，耐热水侵蚀性检测结果为≤3.9 g/㎡； （2）按照QB/T2590标准，耐碱侵蚀性检测结果为≤0.11 g/㎡； （3）按照QB/T2590标准，耐酸侵蚀性检测结果为AA级； （4）按照QB/T2590标准，密着检测结果1级。 [0026] 它解决了以往换热器外部很容易被热水侵蚀，从而降低使用寿命的问题。使用基于纳米材料的耐热搪瓷预磨粉可以将换热器外部进行搪瓷保护，可以起到极强的耐热水作用，防止其被热水侵蚀，延长了其使用寿命。 |
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